印度與歐亞板塊的陸陸碰撞在喜馬拉雅東構造結的周邊引發(fā)了兩種不同的構造模式:一種是板塊正面碰撞引起的擠壓和俯沖,另一種則是青藏高原物質側向擠出。前人針對這兩種不同的構造模式分別進行了深入研究。在喜馬拉雅東構造結東南側,已有研究顯示該地區(qū)中下地殼普遍存在低速、高電導性和強衰減的特征,這些特征與地殼流模型相符。隨著研究的逐步深入,更傾向于有限擠出的地殼模型。而東構造結南緣的印緬造山帶地區(qū),近年來隨著流動地震臺站觀測的開展,其下方深部俯沖結構已在不同尺度上被揭示。然而這兩種構造模式空間交匯過渡的深部結構和動力學過程尚未明確,其主要原因是交匯區(qū)所處位置無法開展正常的地震觀測及獲取相關地震數(shù)據(jù)。
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圖1 研究區(qū)域主要構造單元和臺站分布圖。左下角的插圖顯示了研究區(qū)域在印度-歐亞俯沖碰撞擠出系統(tǒng)中的位置。WBB: 西緬塊體;SP: 撣邦高原;CDB: 川滇塊體;KF: 卡巴斷裂;LJF: 麗江斷裂;XJF: 小江斷裂;WMP: 溫托-蒙育瓦-波帕火山弧。黑色粗虛線表示圖3中兩條剖面的空間位置
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為此中國科學院地質與地球物理研究所博士生田怡寧與導師姜明明副研究員、何玉梅研究員等收集了位于緬甸中部的CMGSMO I臺陣的46個寬頻帶流動臺,緬甸國家地震臺網的6個固定地震臺,以及位于我國川滇地區(qū)的固定地震臺網的52個固定地震臺,共計104個寬頻帶地震臺的數(shù)據(jù)(圖1),通過中緬兩地臺陣間密集的射線覆蓋以克服上述交匯區(qū)缺乏觀測數(shù)據(jù)的問題,利用背景噪聲成像方法構建了喜馬拉雅東構造結南部橫跨俯沖、擠出及兩者交匯三個構造區(qū)域大尺度地殼各向同性剪切波速度模型(圖2)。
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圖2 研究區(qū)域不同深度的剪切波速度 (Vs) 成像結果。24 km深的水平切片上,粉紅色虛線表示垂直長剖面 AA’ 和 BB’ 的位置。LV1-LV3 代表文中討論的低速異常。其中,位于緬甸弧前盆地的 LV1 在垂直長剖面中由2.5 km/s的虛線等值線描繪;青藏高原東南緣中下地殼的兩個低速異常 LV2和LV3則由 3.4 km/s的虛線等值線勾勒
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成像結果揭示出研究區(qū)域內西緬塊體、青藏高原東南緣以及撣邦高原不同的地殼速度結構,可能分別反應了不同的構造響應(圖2)。西緬塊體位于實皆斷裂以西,主要受到俯沖作用的影響;而紅河斷裂以東、以北區(qū)域則主要受到構造擠出的影響。撣邦高原位于俯沖與擠出的構造過渡區(qū),其地殼速度結構顯示中等偏高的剪切波速度。前人研究認為撣邦高原可能來源于岡瓦納大陸北部邊緣的微地塊,且大部分地區(qū)的應變率較低,表明了其相對的穩(wěn)定性。獨立且剛性的撣邦高原限制了構造擠出作用,使其主要局限于紅河斷裂以東、以北。同時,西緬塊體的地殼結構主要與印度板塊俯沖作用相關,俯沖作用并未顯著影響撣邦高原(圖3)。
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圖3 根據(jù)成像結果繪制的解釋模型示意圖,展示了西緬塊體、撣邦高原和青藏東南緣三個區(qū)域的不同構造反應。印度板塊的俯沖區(qū)域以淺藍色表示;紅河斷裂以北受構造擠出影響的區(qū)域以紅色表示,其低速異常的真實位置位于中下地殼,而三維地形圖上的紅色區(qū)域代表這些低速異常在地表的投影;撣邦高原位于俯沖與擠出的構造過渡區(qū),用綠色標記。紅色箭頭指示青藏高原東南緣中下地殼低速異常的延展方向,藍色箭頭顯示印度板塊的斜向俯沖方向
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研究成果發(fā)表于國際地學權威學術期刊GRL (田怡寧,姜明明*,何玉梅,艾印雙,侯廣兵,凌媛,Myo Thant, Kyaing Sein, Termination of mid‐to‐lower crustal extrusion on the Eastern flank of the Eastern Himalayan Syntaxis: Implied from trans‐regional ambient noise tomography[J]. Geophysical Research Letters, 2024, 51(15): e2024GL108740. DOI: 10.1029/2024GL108740.)。研究受到國家自然科學基金重點項目(42030309, 42130308)以及雅礱江聯(lián)合項目(U23B20146) 的資助。
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