青藏高原是由印度板塊與歐亞板塊碰撞和擠壓造成的。在形成過程中,高原受到整體抬升,內(nèi)部物質(zhì)在擠壓和重力的雙重作用下從內(nèi)部向四周流動?;谶@一設(shè)想提出的下地殼流模型能夠較好地解釋青藏高原的演化和地表形變特征,并得到一些地質(zhì)學和地球物理學觀測資料的支持。然而,由于很難對下地殼中的動力學過程進行直接觀測,對其中物質(zhì)流動的分布仍未得到比較一致的認識。高原的形成也伴隨著強烈的熱運動。熱過程以及由此產(chǎn)生的溫度變化會改變材料的本構(gòu)關(guān)系,影響到地質(zhì)塊體的流變學特性。這一變化不僅支配著下地殼流動的模式,同時也會影響地震波速度和衰減的變化。因此,通過研究地殼和上地幔中地震波的衰減和速度變化有可能為地殼流的分布形態(tài)提供一定的約束。
地質(zhì)地球所地球深部結(jié)構(gòu)與過程研究室趙連鋒副研究員與合作者利用地殼內(nèi)地震事件的寬頻帶波形資料(圖1)研究了Lg波在青藏高原及鄰近地區(qū)地殼中的衰減,建立了一個寬頻帶高分辨的衰減模型(圖2)。他們進而探討了該衰減模型對青藏高原地球動力學的意義(圖3)。取得的主要成果包括:(1)利用地震衰減成像模型約束了地殼物質(zhì)流的分布形態(tài);(2)通過統(tǒng)計學方法建立了衰減與區(qū)域構(gòu)造之間的聯(lián)系,揭示了青藏高原以其巨厚的地殼和強烈的衰減顯著區(qū)別于東北和華北地殼;(3)青藏高原地殼中地震波的高衰減區(qū)分布與上地幔頂部Pn波低速區(qū)分布存在較強的相關(guān)關(guān)系,揭示出二者可能具有共同的熱成因機制。
該研究結(jié)果近期發(fā)表在國際知名地學期刊Earth and Planetary Science Letters (Zhao et al. Crustal flow pattern beneath the Tibetan Plateau constrained by regional Lg-wave Q tomography. Earth and Planetary Science Letters, 2013, 383: 113-122, doi: 10.1016/j.epsl.2013.09.038)。