青藏高原的隆升與印度和歐亞板塊之間的碰撞密切相關(guān)，其中藏東南緣是物質(zhì)運移的前緣地帶(圖1)。新生代以來(lái)，該區經(jīng)歷了多期構造演化過(guò)程，殼幔變形劇烈，是研究青藏高原地殼形變模式和構造演化規律的典型區域。前人研究指出，大規模地殼流是藏東南緣殼內主要的動(dòng)力學(xué)機制，但近年研究表明，青藏高原中下地殼低速帶呈現多條分割開(kāi)的帶狀低速分布特征，這與大尺度地殼流模型不符。藏東南緣是否存在大規模地殼流，亦或該區殼內變形的主要機制是什么，是一個(gè)重要的科學(xué)問(wèn)題。
圖1 青藏高原東南緣構造和地震分布圖。紅色圓圈代表5級以上的地震，藍色箭頭表示前人研究的大規模地殼流動(dòng)方向。左下角的插圖顯示了中國大陸，紅色方框表示研究區域。SCB:四川盆地；HNB：華南塊體；ANH-ZMHF: 安寧河—則木河斷裂；CHF: 程海斷裂；JSJF: 金沙江斷裂；LCJF: 瀾滄江斷裂； LXF: 麗江-小金河斷裂；PDHF: 普渡河斷裂；RRF: 紅河斷裂；XJF: 小江斷裂；XSF: 鮮水河斷裂；ZDF: 中甸斷裂
針對這一問(wèn)題，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所巖石圈演化國家重點(diǎn)實(shí)驗室構造地球物理學(xué)科組博士生黃培析在導師吳晶副研究員的指導下，聯(lián)合中國地震局地震預測研究所高原研究員，采用基于接收函數的Pms震相走時(shí)反演方法，對青藏高原東南緣30個(gè)固定臺~10年(2011.01～2020.12)的波形數據，選取震中距30°-90°、震級大于5.5級的2176個(gè)事件進(jìn)行了分析(圖2)，最終獲取了30個(gè)臺站的地殼各向異性參數(快波偏振方向φ和慢波延遲時(shí)間?t)。
圖2 臺站和事件分布圖。(a) 藍色三角形表示固定臺站，黑色線(xiàn)段表示斷裂帶，縮寫(xiě)如圖1；(b) 星號表示研究區域，圓圈的大小與事件的大小成正比，顏色表示事件的震源深度
研究表明：在研究區域的北東與西南子區(B與C區，圖3)，基于Pms到時(shí)獲取的地殼各向異性方向，與該區大型斷裂帶(安寧河—則木河斷裂、瀾滄江斷裂、普渡河斷裂)的走向一致，亦與前人提出的地殼流方向吻合；然而，在研究區域的西北與東南子區域(A與D區，圖3)，地殼各向異性方向與斷層走向或地殼流方向均不一致。因此，文章指出，該區大型斷裂帶與局部地殼流對殼內變形有顯著(zhù)作用，但大規模地殼流機制的可能性不大。此外，研究區東南部(D區)存在兩個(gè)優(yōu)勢各向異性方向，推測與兩支來(lái)自不同方向的地幔流在此匯聚有關(guān)，造成了該區中下地殼變形的擾動(dòng)特征。
圖3 地震各向異性方向空間分布圖。 (a) 研究區地殼中快波方向和慢波延遲時(shí)間的空間子區域分布。灰色箭頭表示前人研究的大規模地殼流動(dòng)方向。白色雙箭頭表示主壓應力。四個(gè)白色虛線(xiàn)方框分別表示A-D四個(gè)子區域，分別對應藍色、紫色、橙色、粉紅色三角形表示的臺站。等面積玫瑰圖表示區域內的快波方向分布，紅線(xiàn)表示每個(gè)區域中的快波偏振優(yōu)勢方向，玫瑰圖的顏色對應于子區域中臺站的顏色。(b) S、Pms和 XKS 各向異性結果的匯總圖。深灰色線(xiàn)表示該地區的主要斷裂帶，綠線(xiàn)表示直達S波的結果，紅線(xiàn)表示Pms的結果，藍線(xiàn)表示XKS的結果。粉紅色箭頭描繪了地幔流動(dòng)的方向，而帶有箭頭的黃色線(xiàn)段表示本研究中推斷的局部地殼流動(dòng)。藍色虛線(xiàn)表示對區域進(jìn)行分組的邊界
研究成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Terra Nova (Huang P,?Gao Y,?Wu J*. Crustal anisotropy beneath southeast Tibet revealed by Pms arrival times[J]. Terra Nova,?2024. DOI: 10.1111/ter.12714.)。研究受到國家自然科學(xué)基金項目(42330311,42274131,41774111)、中國地震局地震預測重點(diǎn)實(shí)驗室專(zhuān)項基金(2021IEF0103)、中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所巖石圈演化國家重點(diǎn)實(shí)驗室自主研究課題(SKL-Z202204、SKL-Z202305)聯(lián)合資助。
