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周貝貝等-JGR:地殼軟弱帶可能是形成青藏高原中部共轭走滑區的控制因素
2019-07-16 | 作者: | 【 】【打印】【關閉

  6500萬年前,印歐板塊發生碰撞,板塊的持續彙聚作用造就了現今的青藏高原。青藏高原是陸陸碰撞造山帶的熱點研究區域。以逆沖斷裂爲代表的擠壓構造大多發育在其周緣,指示著青藏高原持續的南北向縮短;大型走滑斷層系則分布在邊緣及塊體邊界,尤其是東南緣和東北緣,指示青藏高原物質向東擠出;高原內部則主要發育了一系列南北向裂谷及一系列的共轭走滑斷層(圖1),這些走滑斷層及其連接的南北向裂谷被認爲調節了同時期的南北向縮短和東西向伸展變形。但是這一系列共轭走滑斷層的形成機制仍存在諸多爭議,其中一個重要原因是對共轭走滑區地殼結構缺少足夠的約束。通過對共轭走滑斷層區地殼結構進行成像研究,不僅可以探討共轭走滑斷層的形成機制,還可以爲認識青藏高原的變形特征和隆升過程提供重要約束。 

  中科院地質地球所岩石圈演化國家重點實驗室周貝貝博士和導師梁曉峰副研究員及其他合作者利用二維寬頻帶地震台網(SANDWICH)所記錄的兩年連續地震波形數據,結合附近10個中國地震台網固定台站(CNSN)在相同時間內記錄的地震波形數據,加入INDEPTH-III項目記錄的人工地震走時數據,在研究區開展了三維近震速度成像研究。在獲得研究區三維速度結構的基礎上,利用SANDWICH台網記錄的地震波形數據開展了近震衰減成像研究(圖1)。 

  根據獲得的上地殼速度和衰減成像結果,結合前人獲得的其他地球物理信息以及區域地質概況,該研究獲得了以下認識: 

  1)近地表相對低VP異常區與研究區內主要沈積盆地相對應;吐錯盆地中VP相對較高區域,對應羌塘背斜; 

  2)研究區內上地殼相對較低的VP/VS值與前人研究結果相一致,暗示研究區內富石英質岩石廣泛分布。同時研究區內Q值較低且分布相對不均勻(圖2); 

  3)研究區0-10 km深度反演的速度和Q值模型具有較好分辨率,共轭走滑斷層區在此深度範圍內以低VP異常、變化的VP/VS和低Q值異常爲主要特征。 

  前人的大地電磁觀測顯示,該區域上地殼表現爲高阻異常(圖2),而高地溫不足以解釋觀測的低波速異常特征。綜合考慮這些因素,該研究認爲沿班公湖-怒江縫合帶的上地殼低VP異常指示了物質組成差異的貢獻,其空間上與縫合帶附近的蛇綠混雜岩帶相吻合,在高原演化過程中該區的物質組成特征可能作爲一個弱區促進了共轭剪切帶的發育。同時,其他地球物理觀測指示青藏高原中部沿班公湖-怒江縫合帶可能存在塑性或部分熔融的中/下地殼,在青藏高原南北向擠壓力以及中/下地殼物質流動産生的底部剪切力共同作用下,形成了一系列共轭走滑斷層(圖3)。 

1  研究区内主要地质构造、台站、天然地震和人工地震位置圖。粗虚线为研究区内的缝合带:班公湖-怒江縫合帶(BNS),金沙江縫合帶(JS)和印度-雅魯藏布江縫合帶(IYS)。兩條細虛線爲蛇綠岩帶:永珠-納木錯蛇綠岩帶(YNOB)和龍木措-雙湖蛇綠岩帶(LSOB)。深紅色實線:V型共轭走滑斷層系;黑色實線:羌塘背斜(QA);QT:羌塘地體;LT:拉薩地體;TCB:吐錯盆地;LB:倫坡拉盆地;標有數字“123”的黃色圓點:青藏高原中部的熱流數據分布 

 

2  沿INDEPTH-III剖面上的Vpa),Vp/Vsb),Qpc)和電阻率(d)成像結果。黑色實線內部是Derivative Weighted SumDWS)大于900的區域,檢測板測試表明該區域反演結果更爲可靠,VpVp/VsQp模型(a-c)是本研究的反演結果,電阻率模型(d)是Solon et al. (2005)在近似位置的結果。BNS:班公湖-怒江縫合帶 

3  基于层析成像反演结果解释共轭剪切走滑带形成机制的卡通简圖    

  研究成果發表于Journal of Geophysical Research: Solid Earth。(Zhou B, Liang X, Lin G, et al. Upper Crustal Weak Zone in Central Tibet: An Implication From ThreeDimensional Seismic Velocity and Attenuation Tomography Results[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 2019, 124:4654-4672.DOI: 10.1029/2018JB016653)(原文鏈接   

 
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