EPSL：胡少乾，姚华建等：青藏高原东南缘的地壳径向各向异性结构及其地球动力学解释

发布日期：2024-12-05

近日，我院姚华建教授团队和中国地质大学（武汉）胡少乾副研究员，中国地震局地质研究所刘启元研究员，美国麻省理工学院Robert van der Hilst教授等学者合作，在青藏高原东南缘地壳径向各向异性结构研究方面取得新进展。相关成果以“Seismic radial anisotropy in southeastern Tibetan Plateau and its implications for regional geodynamic evolution”为题发表于地学核心期刊《Earth and Planetary Science Letter》。

青藏高原东南缘位于我国西南部，地质构造复杂（图1）。该区域近年来多次发生破坏性大地震，如2008年汶川地震，2013年芦山地震，2022年泸定地震等。对该区域的地壳速度和各向异性结构的研究有助于理解该区域孕震构造环境和地球动力学演化规律。

图1. (a) 青藏高原东南缘GPS观测；(b)本研究使用地震台阵位置；(c)本研究区域地表起伏，以及主要断层；(d)本研究区域不同地块地质时代。箭头为前人根据GPS数据推测的10Ma以来断层位错移动。

在该研究中，研究人员通过处理川西台阵（图1b）的连续波形数据，使用地震背景噪声互相关技术，提取了该台阵瑞利面波和勒夫面波4-40 s频散曲线，使用面波径向各向异性直接反演方法(DRadiSurfTomo, Hu et al., 2020），得到了该区域的地壳径向各向异性结构（图2）。

图2. 不同深度的径向各向异性结构模型。

在本研究得到的地壳径向各向异性结构模型中，有两个主要特征：1. 沿着龙门山断裂和丽江-小金河断裂，在30 - 50 km深度范围内存在一条东北-西南方向的负径向各向异性（Vsh < Vsv）结构; 2. 在鲜水河断裂以西30 - 40 km深度存在弱负径向各向异性结构。本研究还发现，该研究区域不同地震机制的地震分布与地壳厚度，地壳径向各向异性结构密切相关（图3）。

图3. 不同震源机制的地震分布与Moho面深度（a）和径向各向异性结构（b）的关系。

结合本研究区域大量的前人研究，本研究认为安宁河-则木河附近的地壳负各向异性物质来源于260 Ma的峨眉山大火成岩省的火山活动；28 Ma以来，印度板块向北与亚欧板块挤压碰撞，本研究区域鲜水河以西地区的地壳30 - 40 km深度开始转变为挤压环境，从而造成地壳的弱负径向各向异性；大约15 Ma以来，青藏高原南北向缩短，东西向扩张。然而，由于印度板块的不断北向碰撞挤压，鲜水河以西的地壳管道流通道受到压缩，地壳不能支撑地表地形，从而产生了上地壳的拉张环境（图4）；大约10 Ma以来，地壳物质继续从青藏高原中部向东南挤压，龙门山断裂和丽江-小金河断裂活动剧烈，但是由于四川板块和西扬子板块地壳坚硬程度不同，造成龙门山断裂和丽江-小金河断裂的产生错裂位移（图1d）。

图4. 区域地球动力学解释。红色箭头表示对鲜水和以西区域的挤压；蓝色箭头表示地壳物质向东南挤压；紫色箭头表示由于地壳流通道被压缩，地壳物质流动减弱。

本研究的第一作者为中国地质大学（武汉）胡少乾副研究员，通讯作者为我院姚华建教授，合作者包括我院冯吉坤副教授，美国CGG公司黄慧博士，中国地震局地质研究所刘启元研究员和美国麻省理工学院Robert van der Hilst教授。此次研究得到了国家重点研发项目、国家自然科学基金项目的资助。

模型文件：

https://github.com/ShaoqianHu/SETP_RA