隨著印度和歐亞大陸之間的碰撞，印度大陸巖石圈沿著匯聚邊界進(jìn)入歐亞大陸的下方。陸陸碰撞后的大陸俯沖是深入理解印亞碰撞動(dòng)力學(xué)過程的關(guān)鍵科學(xué)問題，而俯沖大陸巖石圈的形態(tài)與結(jié)構(gòu)可為認(rèn)識(shí)大陸俯沖提供重要的觀測(cè)約束。喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)是青藏高原地形變化最劇烈、構(gòu)造最復(fù)雜的地區(qū)，發(fā)育強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)、變質(zhì)作用和陸內(nèi)中源地震，暗示了其下方可能存在復(fù)雜的俯沖板片形態(tài)與結(jié)構(gòu)。緬甸地區(qū)位于東構(gòu)造結(jié)南部，北接喜馬拉雅陸陸碰撞造山帶，南連安達(dá)曼海大洋俯沖帶，處于從陸陸碰撞到大洋俯沖轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵位置，其下方印度大陸板片的三維形態(tài)及其精細(xì)速度結(jié)構(gòu)仍是一個(gè)未解之謎。在碰撞與側(cè)向擠出共同作用下，緬甸內(nèi)部的構(gòu)造單元呈南北向狹長(zhǎng)展布，從西向東依次是印緬山脈、中央盆地、抹谷變質(zhì)帶和撣邦高原（圖1）。蒙育瓦（Monywa）火山位于中央盆地的新特提斯洋島弧火山帶上，而最近一次火山活動(dòng)發(fā)生于碰撞后的全新世。盡管前人開展了許多地球化學(xué)的相關(guān)研究，但是關(guān)于蒙育瓦火山的起源仍是一個(gè)備受爭(zhēng)議的問題。
圖1 緬甸內(nèi)部的主要構(gòu)造單元和斷層分布。黑色三角表示CMGSMO一期觀測(cè)的地震臺(tái)站，右下角的插圖顯示了緬甸在印度-歐亞大陸碰撞系統(tǒng)中的位置
基于以上問題，中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所地球與行星物理院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)學(xué)科組的博士研究生張廣利與其導(dǎo)師艾印雙研究員，聯(lián)合何玉梅研究員、姜明明副研究員等，利用該學(xué)科組牽頭在緬甸中部布設(shè)的該國(guó)首個(gè)大尺度密集地震觀測(cè)臺(tái)陣的數(shù)據(jù)，通過近震雙差層析成像方法反演獲得了緬甸中部地殼和上地幔頂部高分辨率的三維VP、VS和VP/VS波速比模型（圖2）。成像結(jié)果清晰揭示了在印緬山脈和中央盆地下方100 km深度范圍內(nèi)存在印度大陸巖石圈，該巖石圈以25°傾角東傾俯沖，在研究區(qū)南部（北緯22度）大陸地殼厚度約為30 km，向北逐漸增厚，暗示緬甸下方印度板塊可能存在從北邊的大陸巖石圈向更南邊的大洋巖石圈的過渡。在俯沖印度大陸板片的末端分布有大量的中源地震。中源地震分布的區(qū)域表現(xiàn)為較高的地震波速（VP約為8.2 km/s，VS約為4.6 km/s）和較低的波速比（VP/VS波速比約為1.68），可能表明印度大陸下地殼在該區(qū)域發(fā)生了部分榴輝巖化（圖3）。
圖2 緬甸近震層析成像垂直剖面VP, VS和VP/Vs波速比成像結(jié)果（剖面位置見圖1綠色虛線）。（a-c）垂直剖面中P波絕對(duì)速度結(jié)果；（d-f）垂直剖面中S波絕對(duì)速度結(jié)果；（g-i）垂直剖面中的VP/VS波速比結(jié)果。圖中灰色點(diǎn)表示重定位后該垂直剖面上±0.125°范圍內(nèi)的地震投影。白色虛線內(nèi)的區(qū)域是我們繪制的相對(duì)可靠的成像區(qū)域。黑色虛線表示根據(jù)CRUST 1.0得到的Moho面的深度（Laske et al., 2013）。IBR：印緬山脈；KBF：卡巴斷層；SGF：實(shí)皆斷層；MWV：蒙育瓦火山
圖3 緬甸地殼和巖石圈地幔速度結(jié)構(gòu)的解釋圖
該研究成果為認(rèn)識(shí)緬甸下方的印度大陸與歐亞大陸的碰撞過程及蒙育瓦火山相關(guān)的巖漿活動(dòng)提供了新的地震學(xué)成像約束，火山下方巖石圈地幔中發(fā)現(xiàn)了顯著的VP和VS低速異常，其來源還需要更進(jìn)一步研究。
研究成果發(fā)表于國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊EPSL（張廣利, 何玉梅*, 艾印雙*, 姜明明, Chit Thet Mon, 侯廣兵, Myo Thant, Kyaing Sein. Indian continental lithosphere and related volcanism beneath Myanmar: Constraints from local earthquake tomography[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2021, 567:116987. DOI: 10.1016/j.epsl.2021.116987）。成果受國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（91755214, 41490612, 42030309），中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)B類（XBD18000000）以及中國(guó)科學(xué)院國(guó)際合作伙伴項(xiàng)目（GJH1776）聯(lián)合資助。