研究得出印度大陸岩石圈在青藏高原中部陡角度俯衝撕裂三維地震學圖像

科技 05-13

大約50個百萬年以來，印度板塊與歐亞板塊開始完全的陸陸碰撞，印度板塊俯衝於青藏高原之下，並持續向北運動，在持續匯聚擠壓作用下，青藏高原形成了巨厚的地殼和平均5千米的高原。因青藏高原地域寬廣，其主要構造特徵表現為南北向的顯著差異，為探明深部地殼和岩石圈結構特徵，前人在青藏高原開展了大量的以南北走向測線觀測為主的流動地震觀測，而針對高原深部結構東西向差異的研究少有地球物理觀測計劃，這也導致對青藏高原下伏的印度大陸岩石圈幾何形態缺乏足夠的東西向約束。近年來高原深部結構的東西向差異逐漸被研究人員重視，中國科學院地質與地球物理研究所特提斯研究中心構造物理學科組在青藏高原中部拉薩地體北部有針對性地布設了一條東西向的600km長共計58個台站的寬頻帶流動地震剖面（TIBET-31N）以探測高原深部結構的東西向差異。

為了探明青藏高原中部下伏印度大陸岩石圈的幾何形態，地質地球所特提斯研究中心副研究員梁曉峰與合作者等人，綜合青藏高原中南部現已有寬頻帶流動地震台站記錄的大量地震波形數據，並結合TIBET-31N剖面，構建了包括9個野外觀測項目共計445個寬頻帶地震台站的地震數據（圖1），針對青藏高原上地幔結構進行有限頻走時層析成像研究，獲取了青藏高原中南部的三維上地幔速度結構圖像。結果顯示（圖2）：印度大陸岩石圈所表現的地震波高速異常在班公湖-怒江縫合帶以南以40°的高角度向北延伸，且此角度自西向東變陡，該圖像可能反映了印度大陸岩石圈在俯衝過程中發生的拆沉-斷離過程（圖3）；同時，在89°E附近存在一個南北走向的顯著低速異常，延伸深度超過300km穿過了俯衝的印度岩石圈，將藏南上地幔頂部的低速和藏北上地幔大範圍的低速異常相互連通。這些結果表明（圖4）：印度大陸岩石圈以陡角度在青藏高原中南部上地幔俯衝到接近班公湖-怒江縫合帶，同時，印度大陸岩石圈在亞東-谷露裂谷西側發生撕裂，引起軟流圈物質上涌，並聯通了高原南部和藏北的大範圍低速區域。

新的印度大陸岩石圈高角度俯衝及俯衝過程中發生東西向撕裂的動力學模型為認識印度板塊同青藏高原的碰撞接觸關係、青藏高原的隆升以及構造演化過程提供了更多的線索，對研究陸陸碰撞造山帶的演化過程提供了重要信息。

該研究近期發表於國際地學期刊 Earth and Planetary Science Letters(Liang et al. 3D imaging of subducting and fragmenting Indian continental lithosphere beneath southern and central Tibet using body-wave finite-frequency tomography. Earth and Planetary Science Letters, 2016, 443: 162-175)。

研究得出印度大陸岩石圈在青藏高原中部陡角度俯衝撕裂三維地震學圖像