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科学家揭示青藏高原东北缘侧向生长机制

 2018/1/8 10:15:28 《最新论文》 作者:EPSL 我有话说(0人评论) 字体大小:+

青藏高原发育数条大型左旋走滑断裂,如北部的阿尔金断裂、海原断裂、昆仑断裂等,以Tapponnier为代表的学者认为,高原块体沿这些大型走滑断裂东向挤出和俯冲是高原东北向扩展的主要模式。但随着地球物理深部探测结果中壳内地震波低速区(层)和电磁低阻区(层)的不断发现,研究者更趋向于采用地壳流模型解释高原的侧向生长。若尔盖及相邻的西秦岭地势相对平缓,地壳流模型认为高原中部流出的地壳流在坚硬的四川盆地的阻挡下,转向东北,流向若尔盖、西秦岭,导致该地区晚中新世以来的明显抬升。2017年8月8日岷江断裂和塔藏断裂之间的九寨沟发生7.0级地震,进一步增强人们对该地区地壳结构和地壳增厚、高原抬升机制的关注。

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壳幔结构探测学科组博士后刘震与合作导师田小波等,2015年7月20日至2015年8月24日组织实施短周期密集台阵观测(图1),探测青藏高原东北缘若尔盖盆地与西秦岭之间的精细地壳结构。该剖面跨越若尔盖盆地、岷山、西秦岭,长约160公里,台间距约500米。一个月的观测,共记录震级大于5.3的远震35个,提取接收函数7500条。接收函数偏移成像结果显示(图2a):(1)若尔盖Moho面较为平直,东段向西秦岭上地幔倾斜,中、下地壳出现叠瓦状结构;(2)岷江断裂西倾、收敛于中地壳的西倾坡状界面;(3)塔藏断裂高角度西倾切穿地壳,或是松潘甘孜与西秦岭块体的边界;(4)塔藏断裂以东,西秦岭莫霍面强烈变形;(5)通过多次波与转换波共同约束,获得剖面下方地壳平均速度比明显低于全球大陆平均水平。

观测结果与地壳流模型预测的断裂终止于上地壳底部、地壳流增加地壳速度比等特征明显不同;从成像结果可以看出该地区的地壳增厚和高原抬升主要来自块体自身缩短和中、上地壳向高原外侧逆冲推覆的贡献。这一结论认为,东北缘的高原扩展和抬升主要受控于大型走滑断裂,而不是地壳流横向流动的结果。例如,东昆仑左旋走滑断裂向东延伸至塔藏断裂后,断裂的走向由近东西转向为近南北,使左旋走滑运动顺势转变为东向逆冲,最终导致该地区的地壳增厚和高原抬升(图2b)。

此外,该研究将短周期密集台阵引入到壳幔结构的深部探测,增加了壳幔结构的探测手段,具有观测用时短、空间分辨率高的优点。相关研究成果发表在Earth and Planetary Science Letters上。