約50個(gè)百萬(wàn)年以來(lái)，印度和歐亞板塊在新生代的持續碰撞、擠壓造就了海拔高、地殼巨厚的青藏高原。中新世開(kāi)始青藏高原上發(fā)育了一系列南北走向的裂谷（圖1a），被認為代表了高原動(dòng)力學(xué)機制從南北向擠壓轉變到了東西向伸展，可能指示青藏高原演化已進(jìn)入垮塌階段。但青藏高原的裂谷伸展方向明顯不同于垮塌伸展方向與前期擠壓方向平行的高原垮塌模型的傳統認識，因此，青藏高原南北向裂谷的形成機制就成為高原演化研究的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。
圖1 （a）青藏高原構造背景圖；（b）藏南裂谷區域寬頻帶臺站分布圖。藍色三角形表示該研究布設的寬頻帶地震臺站；綠色三角形表示研究區域附近的固定臺站。TB01為本研究布設的臺陣最東邊的一個(gè)臺站。TYR：當惹-雍措裂谷；PXR：朋曲-申扎裂谷；YGR：亞?wèn)|-谷露裂谷；CR：錯那裂谷。埃達克巖、超鉀質(zhì)巖以及斑巖型銅礦分別用黑色方塊、紅色方塊以及綠色同心圓表示
前人提出了一系列模型來(lái)解釋青藏高原南北向裂谷的形成原因，包括中下地殼流、重力垮塌以及板片撕裂等模型。這些研究都試圖使用統一的變形模式來(lái)討論所有裂谷的成因。然而，不同的地球物理探測結果顯示不同裂谷下方的地震波速度結構或者電性結構等存在一定的差異，地球化學(xué)研究也顯示不同裂谷上的巖漿巖形成與裂谷啟動(dòng)的相對時(shí)間先后具有差異，這對使用統一的模式解釋裂谷成因提出了挑戰。為此，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所的博士生李聃聃和導師田小波研究員，與梁曉峰副研究員、聶仕潭博士后合作，基于沿北緯30°N穿越當惹-雍措裂谷(TYR)、朋曲-申扎裂谷(PXR)和亞?wèn)|-谷露裂谷(YGR)的東西方向寬頻帶地震臺陣（圖1b），使用背景噪聲成像方法，獲得了跨藏南不同裂谷的地殼剪切波速度（Vs）結構，揭示了不同的裂谷可能具有不同的發(fā)育模式。
圖2 （a）沿圖1中剖面AA'的地形；（b）沿AA’剖面Vs模型；（c）巖漿巖年齡和裂谷形成年齡的對比圖。落在藍色區域中的巖漿巖或斑巖型銅礦的年齡比裂谷起始年齡要早，而落在紅色區域中的則具有相反的年齡模式
跨藏南不同裂谷的Vs模型顯示不同裂谷下方的低速異常具有明顯的差異（圖2）。在TYR和PXR下方中地殼存在明顯的低速層，推測可能是中地殼發(fā)生部分熔融形成的，但部分熔融熔體百分含量小于7%，因此難以形成大規模地殼流。結合中、上地殼粘度估計顯示這兩個(gè)裂谷下方的地殼強度具有明顯的垂向分層性，該研究認為印度板塊與歐亞板塊的持續碰撞擠壓以及重力勢能的共同作用導致的東西向拉伸作用，使得TYR和PXR的中地殼發(fā)生韌性變形，而脆性上地殼被分段，裂谷和巖漿活動(dòng)在分段的位置發(fā)育（圖3a、圖3b）。而對于YGR，其低速異常從上地殼延伸至中地殼，與兩側中地殼低速不連通，反映了地殼強度的橫向不均勻性。結合YGR區域巖漿活動(dòng)早于裂谷啟動(dòng)（圖2c）和前人對其下伏印度板片撕裂的共識，該研究推測該裂谷下方的地殼強度可能被印度板片撕裂引發(fā)的巖漿活動(dòng)所破壞或弱化，進(jìn)而在東西伸展背景下，整個(gè)地殼被拉伸而形成大型裂谷（圖3c、圖3d）。因此，該研究認為青藏高原南北向裂谷可能不代表高原垮塌，而是南北向擠壓與多種深部動(dòng)力學(xué)過(guò)程共同作用于高原巨厚地殼的結果，不同裂谷很可能形成于不同的變形模式。
圖3 藏南不同裂谷不同形成模式的解釋圖。（a-b）Model-1表示TYR和PXR的形成過(guò)程，即東西伸展背景下，裂谷發(fā)育于弱中地殼之上的強上地殼的分段，隨后巖漿沿著(zhù)裂谷垂直向上運移；（c-d）Model-2表示YGR形成的過(guò)程，即與印度板塊撕裂有關(guān)的軟流圈上涌導致了裂谷發(fā)育前巖漿作用，進(jìn)而弱化了地殼，并導致隨后在東西伸展作用形成了一個(gè)大裂谷
研究成果發(fā)表于國際地學(xué)權威學(xué)術(shù)期刊GRL（李聃聃，田小波*，梁曉峰，聶仕潭. Different formation modes of the North?South -trending rifts in southern Tibet: implications from ambient noise tomography [J]. Geophysical Research Letters,?2024,?51:?e2024GL108254. DOI: 10.1029/2024GL108254.）。研究受到國家自然科學(xué)基金（42030308, 42204063）和國家重點(diǎn)研發(fā)計劃（2022YFF0800901）的資助。
