利用地震波速研究青藏高原东北缘地壳组成及其动力学

青藏高原与大陆动力学地体拼合、碰撞造山及高原隆升的深部驱动力一、本文概述青藏高原，被誉为“世界屋脊”，其壮丽的自然景观和独特的地质构造吸引了全球科学家的目光。

作为地球上最大、最高的高原，青藏高原的形成和演变过程涉及了复杂的地壳运动和动力学过程。

本文旨在深入探讨青藏高原与大陆动力学地体拼合、碰撞造山及高原隆升的深部驱动力，以期更好地理解这一重要地质现象的本质和机制。

文章将首先概述青藏高原的基本地质特征和构造格局，包括其形成的历史背景、主要的地体拼合事件以及碰撞造山过程。

在此基础上，文章将深入探讨青藏高原隆升的深部驱动力，包括地壳增厚、地幔对流、板块俯冲等因素的作用。

通过对这些深部驱动力的详细分析，文章将揭示青藏高原隆升的地质过程和机制，以及这些过程对区域乃至全球地质环境和气候变化的影响。

本文还将关注青藏高原与大陆动力学地体拼合、碰撞造山过程中的岩石圈、软流圈以及地幔等深部结构的变化，探讨这些变化如何影响青藏高原的隆升和地质演化。

通过综合研究，文章将提出新的观点和认识，为理解青藏高原乃至全球大陆动力学过程提供新的思路和方法。

本文旨在全面、深入地探讨青藏高原与大陆动力学地体拼合、碰撞造山及高原隆升的深部驱动力，以期为推动地球科学领域的发展做出贡献。

二、青藏高原与大陆动力学地体拼合青藏高原的形成与演化，深受大陆动力学地体拼合的影响。

地体拼合是指不同地块或地体在构造应力的作用下，通过断裂、滑脱、碰撞等过程，最终合并形成一个更大规模的构造单元。

这一过程不仅塑造了青藏高原现今的地貌格局，也深刻地影响了区域乃至全球的气候、生物和环境。

在地质历史的长河中，青藏高原经历了多期的地体拼合事件。

其中最具代表性的是印度板块与欧亚板块的碰撞拼合。

这一事件发生在约50 Ma前，印度板块向北俯冲，与欧亚板块发生碰撞，导致了青藏高原的快速隆升和变形。

这次拼合事件不仅形成了青藏高原的主体部分，也奠定了高原现今的基本构造格局。

青藏高原的形成还与其他地体拼合事件密切相关。

青藏高原东南边缘地壳和上地幔速度结构体波、面波和重力联合成像研究摘要为了探讨汶川地震和芦山地震之间余震空白区的速度结构特征和存在原因，探讨青藏高原东南边缘大地震与速度分布的关系和该地区大地震的发震机制以及约束青藏高原不同的变形模型，我们分别进行了青藏高原东南边缘体波和面波的联合反演和体波、面波和重力数据的联合反演，得到了该地区地壳和上地幔新的三维Vp和Vs模型。

体波数据是2001-2004年，2008年5-8月和2013年4-5月由青藏高原东南边缘102个台站记录的7190个地震事件。

面波数据是从青藏高原东南边缘由298个宽频地震仪组成的台间距大约为15km的密集台阵记录的背景噪声中提取的瑞雷波相速度频散曲线，周期为4-40s。

重力数据是从Bureau Gravimétrique International提供的全球重力模型EGM2008提取的布格重力异常。

体波和面波联合反演的速度结构在浅部与当地地质相吻合。

四川盆地的低速对应厚的沉积层，龙门山块体的高速对应中上三叠复理石。

在10km深度，速度结构具有很强的不均匀性。

四川盆地从西北到东南分别为低速，高速和低速，分别对应四川盆地西北凹陷，中部上升和东南凹陷。

龙门山断层从东北到西南分布有三个高速异常体，分别对应雪山高原的变质岩，彭灌杂岩和宝兴-康定杂岩。

这三个高速体之间为两个低速区（LV1和LV2）。

LV1对应汶川地震同震位移小和余震分布少的地区，LV2为汶川地震和芦山地震之间的余震空白区。

这两个低速区的物质机械强度可能弱，应力难以积累，大地震难以发生，因此低速区可能是大地震破裂的障碍区。

在青藏高原东南边缘大多数大地震发生在高低速异常的分界线上。

我们推测高速区容易积累应力，但是不易破裂，低速地区物质强度低，不易于积累应力。

高低速异常的边界同时具有高低速异常体各自的特点，既可以积累应力又易于破裂，因此高低速异常的边界可能是大地震成核的有利位置。

青藏高原东缘—东北缘地壳结构与变形机制
作者：暂无
来源：《科学中国人》 2018年第22期
中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室大陆岩石圈演化动力学学科组陈凌等人基于密集流动地震台阵的远震波形记录，应用P波接收函数(P-R F)方法对青藏高原东缘—东北缘地壳结构与性质展开了研究，研究成果发表于Earth and Planetary Science Letters 。

研究团队构建了沿研究剖面的二维地壳结构模型。

相比于坚硬、稳定的四川盆地，高原地壳发生了明显增厚与变形。

松潘-甘孜块体下方可能存在中下地壳流，但在空间上具有很强的横向不均匀性且受大型断裂（带）控制。

研究结论指出，在高原东缘与东北缘，块体内部的垂向增厚及其边界处块体间强的相互作用共同主导了地壳的变形。

附件10“青藏高原东北缘新生代构造演化与深部动力学过程”重大项目指南青藏高原的侧向生长与深部过程，是了解大陆碰撞变形与演化机理的关键，也是研究陆内造山过程的“金钥匙”。

青藏高原东北缘是正在发育的青藏高原和正在破坏的华北克拉通之间的构造转换带。

该地区晚新生代以来构造变形十分强烈，遍布全区的第四纪褶皱、逆冲和走滑断裂，表明整个地区都正在遭受着地壳缩短和水平剪切，并且伴随着垂直隆升作用，构成了青藏高原最新的、正在形成的组成部分。

青藏高原东北缘是“南北地震带”与海原-六盘山-渭河地震带的交叉处，地震活动强烈，历史上有过多次8级以上强震，其地震灾害与地表变形和深部过程的关系，是国家近年围绕可持续发展战略而制定的重要科学目标，也是探索青藏高原岩石圈变形及向外围克拉通构造域转换过程与动力学的关键部位和绝佳实验场所。

众多青藏高原隆升扩展的动力学模型都可通过该地区岩石圈结构变形研究及动力学数值模拟来甄别验证。

在既有工作基础上，补充关键地区的地质观测和高分辨率地球物理探测资料数据，并利用高分辨率超大规模并行有限元数值模拟技术，对该区域既有和全新的概念性演化模型进行充分甄别、检验、进一步完善和提升，从而获得四维地球动力学时空演- 1 -化模型，推进青藏高原隆升过程及其对周缘演化和陆内造山机制的认识，提升我国地球动力学界在国际学术界的影响力，并为我国防震减灾工作奠定新的理论基础。

一、科学目标通过青藏高原东北缘构造演化的时空过程恢复、结合高分辨率地球物理探测、开展多时空尺度的三维有限元建模与数值模拟，厘清深部结构与岩石圈变形行为、浅部构造演化与深部时空演化形变之间的关系，阐明青藏高原侧向生长及陆内造山的地球动力学过程和机理，探索青藏高原东北缘地区构造演化和地震孕育环境之间的内在联系，实现地表构造变形、断层地震活动与深部三维构造活动相联系的定量化模型计算，探索统一的大陆地球动力学解释。

二、研究内容（一）东北缘构造变形几何结构、运动图像完善与演化过程恢复。

青藏高原东缘的地壳流及动力过程朱介寿;王绪本;杨宜海;范军;程先琼【期刊名称】《地球物理学报》【年(卷),期】2017(060)006【摘要】黏滞性地壳流对地壳及上地幔变形作用及动力机制,是大陆新生代造山带的一个重要研究内容.青藏高原中下地壳存在部分熔融或含水物质的黏滞性流体,已为一系列地球物理及岩石学研究所证实.为研究青藏高原东缘地壳流的动力作用,本文用密集的被动源宽频带地震台的观测数据,反演了地壳上地幔精细速度结构和泊松比.研究表明,川西及滇西北高原的中地壳内普遍存在低速层,而高泊松比的地壳只分布在川西北地区.位于中地壳的黏滞性地壳流从青藏高原腹地羌塘高原流出,自北西向南东流入青藏高原东缘.这些黏滞性地壳流带动了上地壳块体水平移动,当它们受到刚强的四川盆地及华南地块阻挡时将发生分层作用,地壳流将分为二或更多分支不同方向的分流,向上的一支地壳流将对上地壳产生挤压,引起地面隆升,向下的一支地壳流将使莫霍面下沉加厚下地壳.黏滞性地壳流的运动在地壳中产生应变破裂发生强烈地震活动,地震的空间分布与震源机制也受到地壳流动力作用控制.%In large continental orogens,an important topic is the behavior of deep crust and upper mantle deformation,and the dynamic mechanism of the viscous crustal flow.The partial melting or water-containing substances of viscous fluid in the middle and lower crust beneth the Tibetan plateau has been proven by a series of geophysical and petrological reserchs.For study on the dynamics of the crustal flow in the eastern margin of the Qinghai-Tibet plateau,weadopt the dense source of passive broadband seismicobservation data to invert the fine velocity structure of crust and upper mantle,and the crustal Poisson's ratio.The results indicate that the viscous crustal flow in the eastern margin of the Tibetan Plateau drives crustal material around the strong rigid Sichuan Basin.Studies have shown that the viscous crustal flow in the eastern margin of the Tibetan Plateau is common in western Sichuan and northwest Yunnan plateau with the crust low-velocity layer,and the high Poisson's ratio of the crust only distributed in northwest Sichuan regions.The stream of viscosity crust flowed from the Qinghai-Tibet hinterland Qiangtang plateau,along the northwest to south east into the eastern margin of the Qinghai-Tibet plateau.The viscous crustal flow in the eastern margin of the Tibetan Plateau drives upper crustal block movement.When the viscous flow hits the obstruction of the Sichuan basin and South China block,delamination is likely to occur.These flows are divided into two or more branches with different directions.The upper part of viscous flow upwelling produces the pressure to intrude the upper crust,thereby uplifting the mountain ranges and high peaks.In contrast,the lower part of viscous flow down-welling produces the pressure to intrude the lower crust and upper mantle to deepen the Moho boundary,thereby causing the crustal thickening.The movement of viscous flow also producing of crust strain burst causes strong earthquake activity,and the spatial distribution and focal mechanism of earthquakes have also been controlled by crustal flow dynamics.【总页数】20页(P2038-2057)【作者】朱介寿;王绪本;杨宜海;范军;程先琼【作者单位】教育部地球探测与信息技术重点实验室成都理工大学地球物理学院,成都 610059;教育部地球探测与信息技术重点实验室成都理工大学地球物理学院,成都 610059;教育部地球探测与信息技术重点实验室成都理工大学地球物理学院,成都 610059;四川省地震局,成都610041;教育部地球探测与信息技术重点实验室成都理工大学地球物理学院,成都 610059【正文语种】中文【中图分类】P541【相关文献】1.青藏高原东缘区域地壳稳定性评价 [J], 姚鑫;李凌婧;张永双;郭长宝;周能娟2.青藏高原东缘地壳上地幔电性结构研究进展 [J], 王绪本;余年;高嵩;罗威;蔡学林3.青藏高原东缘中下地壳流与地壳变形 [J], 尹力;罗纲;孙云强4.青藏高原东缘—扬子特提斯构造域深部结构与地壳形变研究 [J], 王志;王剑;付修根5.青藏高原东缘活动断裂带地壳岩体构造损伤特征与模式讨论 [J], 伍纯昊;崔鹏;李渝生;易树健因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

青藏高原东北缘地壳结构、组成与动力学本文主要依据穿过巴颜喀拉地块的北部、秦岭地块、祁连地块、海原弧形构造区和鄂尔多斯地块的长约1000km的玛沁-兰州-靖边人工地震剖面资料，对青藏高原东北缘的地壳结构、组成和动力学进行研究。

首先，重新对该剖面进行P 波和S波的联合处理，获取P波、S波的速度结构和泊松比结构。

然后，对影响地震波速度的温度和压力进行分析研究，推导消除温压影响将野外观测的原位P波速度校正到实验室温压条件下的校正公式。

将校正后的速度与实验室岩石测量结果进行对比，确定研究区的岩性组成。

最后，根据青藏高原东北缘地壳结构和组成的研究成果，探讨地壳增厚、拆沉作用和高原隆升等方面的地球动力学问题。

P波、S波结构和泊松比结构研究揭示了青藏高原东北缘地壳的许多重要特征。

①地壳厚度从北东向南西逐渐增加。

在北东的鄂尔多斯地块的地壳平均厚度为42km，而在南西的巴颜喀拉地块厚63km，共增厚21km。

其间，海原断裂以南和泽库以南地壳明显变厚。

②地壳速度沿剖面有较大变化。

鄂尔多斯地块、海原弧形构造区、祁连地块、秦岭地块和巴颜喀拉地块的平均P波(S波)速度依次为：6.30km(3.48km／s)、6.22km(3.40km／s)、6.25km／s(3.54km／s)、6.20km／s(3.51km／s)和6.10 km／s(3.46km／s)。

③剖面地壳P波平均速度低于全球地壳P波平均速度。

整条剖面地壳P波平均速度为6.22km／s；若除地壳顶部10km厚的地层，平均速度为6.27km／s，与全球平均速度(6.45km／s)相比低0.18km／s。

④秦岭地块和海原弧形构造区存在低速带和叠层界面。

在这两个地区，低速带有低S波速度和高泊松比；康氏界面和Moho界面为叠层，表明有强烈的构造活动。

⑤青藏高原东北缘地壳增厚主要发生在下地壳。

研究区中地壳的强反射被认为是康氏不连续面，地壳被分成两层，即上地壳和下地壳。

鄂尔多斯地块下地壳厚21km，而巴颜喀拉地块下地壳厚36km，下地壳的增厚占整个地壳增厚的71.4％，可见地壳增厚主要发生在下地壳。

青藏高原东缘地壳上地幔结构及其动力学意义
本文综述了我们在青藏高原东缘实施的垂直切过龙门山断裂带宽频带地震探测的研究成果,揭示了研究区复杂的地壳上地幔结构,结果表明松潘-甘孜地块与四川盆地西缘莫霍面深度为58km与40km±,在龙门山断裂带下方存在约15km的莫霍面错断;松潘-甘孜与龙门山断裂带域地壳纵横波速度比Vp/Va比值远大于1.73,预示着粘*下地壳流或基*/超基*物质的存在.探讨了研究区强烈的盆山之间以及深部不同层圈之间的相互作用,推断四川盆地对青藏高原东缘软流圈驱动的物质东向逃逸阻挡作用可能深达整个上地幔.。

青藏高原东北缘地壳各向异性的构造含义郭桂红;张智;程建武;董治平;闫建萍;马亚维【期刊名称】《地球物理学报》【年(卷),期】2015(058)011【摘要】青藏高原东北缘记录了印度—欧亚大陆板块碰撞和汇聚的远场效应,且仍正处于侧向生长阶段.而地壳各向异性则反映了高原地壳的形变特征.为此,本文主要利用甘肃数字地震台网(2001年1月-2010年10月)波形记录资料,采用SAM方法进行剪切波分裂研究,得到青藏高原东北缘地壳各向异性的平均剪切波分裂参数及剩余地震各向异性参数,两个参数分别反映了区域构造和应力场特征及局部构造和局部断裂特征.研究结果表明:快剪切波2个优势偏振方向分别为NE47.72°±21.83°和121.65°±22.07°,慢剪切波平均时间延迟为2.63±1.31 ms·km1.快剪切波平均偏振方向反映了该区域的水平主压应力方向,快剪切波偏振方向的第二优势取向揭示了NWW的局部构造意义,表明应力环境受本区NWW深大断裂带的影响.各个台站的剩余快剪切波偏振方向的优势取向与断裂走向一致,表明活动断裂控制着剩余快剪切波偏振方向.剩余慢剪切波时间延迟变化反映了断裂引起地震各向异性程度,形变具有区域特征.【总页数】14页(P4092-4105)【作者】郭桂红;张智;程建武;董治平;闫建萍;马亚维【作者单位】西部灾害与环境力学教育部重点实验室 & 兰州大学,兰州 730000;兰州地球物理国家野外科学观测研究站,兰州 730000;广西隐伏金属矿产勘查重点实验室,桂林理工大学地球科学学院,桂林541004;中国地震局兰州地震研究所,兰州730000;中国地震局兰州地震研究所,兰州 730000;地质科学与矿产资源学院&兰州大学,兰州 730000;西部灾害与环境力学教育部重点实验室 & 兰州大学,兰州730000【正文语种】中文【中图分类】P315【相关文献】1.青藏高原东北缘地壳各向异性及其动力学意义 [J], 谢振新;吴庆举;张瑞青2.青藏高原东北缘中上地壳介质各向异性及其构造意义 [J], 钱旗伟;吴晶;刘庚;沙成宁;马建新;白占孝;赵燕杰;刘小梅3.青藏高原东北缘地壳S波速度结构及其动力学含义——远震接收函数提供的证据 [J], 张洪双;高锐;田小波;滕吉文;李秋生;叶卓;刘震;司少坤4.基于地壳介质各向异性分析青藏高原东北缘构造应力特征 [J], 张辉;高原;石玉涛;刘小凤;王熠熙5.青藏高原东北缘甘东南地区地壳各向异性特征及构造意义 [J], 邵若潼; 沈旭章; 张元生因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

应用地震层析成像研究青藏高原地壳上地幔速度结构摘要：地震层析成像是研究地球内部结构的有效方法。

本文详细介绍了地震层析成像的原理。

青藏高原地壳上地幔速度结构对于研究高原的隆升机制与动力学过程具有重要意义。

本文使用262个地震台站记录的15630个地震事件的233008条远震P波射线，反演得到了青藏高原地区较清晰的速度结构。

本文的结论主要包括：1、青藏高原地区的速度异常多以高低速相间分布，异常的条带分隔、成带延伸特征明显。

2、大部分地区，印度板块的俯冲从北纬26度附近开始，并已越过北纬30度，部分地区已越过北纬32度。

3、青藏高原的东西向构造差异主要体现在速度异常分布的深度不同。

青藏高原中部大体发育两个近北北东向低速异常，它们与印度板块的俯冲有关。

4、俯冲的印度板块本身存在东西向差异。

印度板块的俯冲及其自身的差异影响了青藏高原地区的地壳上地幔结构。

5、提出了在东经88度剖面，从北纬30度左右开始发育的北倾的高速异常，并对其进行了详细讨论，认为是俯冲的大洋岩石圈残片或俯冲的印度板块被分离的一部分。

Abstract：Seismic tomography is a valid method in studying the structure of the interior of the earth. This paper introduces the theory and method of seismic tomography in detail. The crust and upper mantle structure of the Tibetan Plateau is very important for studying the uplift mechanism and the geodynamic processes of the plateau. We use 233008 rays from 15630 distant events recorded at 262 stations to perform teleseismic P wave tomography to study the 3-D seismic velocity structure of the crust and upper mantle beneath Tibet. The velocity structure of this region is obtained. The major conclusions of this study are summarized as follows: 1 .the anomaly distribution in the Tibetan Plateau is characterized by the banded shape and the alternating high and low velocities. 2. In most areas, the subduction begins at 26 degree north latitude and extends northward to 30 degree north latitude, in some other areas the subducion extends northward to 32 degree north latitude. 3. the tectonic difference in east-west direction in the Tibetan Plateau is characterized by the different depths of the velocity anomalies. There exist two low velocity anomalies in the middle part of the Tibetan Plateau which are related to the subduction of the Indian plate. 4. there exist tectonic differences in east-west direction in the Indian plate. The tectonic differences and the subduction of the plate affect the crust and upper mantle velocity structure of the Tibetan Plateau. 5. the high velocity anomaly starting at about 30 degree north latitude along the profile of 88 degree east longitude is put forward and discussed in detail. The anomaly is interpreted as a slab remnant of the oceanic lithosphere or the upper layer of the delaminated Indian plate.。

青藏高原及周边地区下地壳地球物理异常及成因y赵继龙a,袁晏明b,李德威b,郝 爽a(中国地质大学a.研究生院;b.地球科学学院,武汉430074)摘 要:青藏高原及周边地区下地壳普遍发育电性高导层、波速低速层和热流密度值异常区。

下地壳电性结构和速度结构明显具有纵向分层和横向分块的特点,其热流密度值具有明显的南北条带性和东西分块性。

下地壳高导层、低速层和热流密度值异常区与青藏高原及周边地区各构造单元有一定的匹配性,异常区的形成与青藏高原和周边盆地耦合过程中下地壳岩石的热软化以及韧性流动有关。

下地壳层流是下地壳岩石热软化和韧性流动的结果,青藏高原的隆升是层流作用的表现,目前层流作用的动力来源于恒河盆地下地壳,层流方向由恒河盆地流入青藏高原。

关键词:青藏高原下地壳;高导层;低速层;热流密度值异常;韧性流动中图分类号:P54,P313 文献标识码:A 文章编号:1000 7849(2007)02 0013 06板块学说在解释大洋地质和洋陆结合带地质等方面获得了巨大成功,但在解释大陆地质方面碰到了极大的难题。

目前越来越多的地质现象表明大陆 岩石圈具有分层流变性、 板内活动性和结构不均一性。

大陆 岩石圈一般是由下地壳韧性层及其上、下两个脆性层构成的 三明治结构[1 2],大陆 岩石圈的强度在垂向上也有很大的差异,而且不同类型的大陆构造单元的深度!强度曲线也有所不同[1],大陆 岩石圈在横向上也具有不均一性。

板块学说不能解释大陆 岩石圈在垂向和纵向上的不均一性和各向异性。

Jackso n[3]通过重力数据研究对大陆 岩石圈的 三明治结构提出了质疑。

对大陆 岩石圈的研究究竟如何着手,美国科学基金会地球科学部于1990年率先开始实施∀美国大陆动力学研究的国家计划#[4],2003年又起草了以通过研究大陆流变作用和造山作用超越板块学说为主要内容的∀New Departur es in Structural Geolo gy and Tectonics#白皮书[5]。