利用剪切波分裂研究青藏高原中部壳幔形变机制

Central Tibet is a key area revealing India-Eurasia continental collision and related deep and shallow tectonic responses. Different kinds of seismic evidences suggested that the leading edge of Indian lithospheric slab has reached central Tibet. The shape of the subducting Indian lithospheric slab, widely distributed conjugate strike-slip faults and rifts may be closely related to the north-south subduction and extrusion of Indian lithospheric slab and material flow induced by east-west extension. Seismic anisotropy is the direct evidence of crust and upper mantle deformation. Lithosphere and asthenosphere anisotropy could provide important constraints for geodynamics process of central Tibet. Therefore, this program plans to research the shear wave splitting of local S, Pms and SKS phases to obtain seismic anisotropy of upper crust, whole crust and upper mantle utilizing SANDWICH, TIBET-31N and other seismic data in central Tibet. It will supply seismic evidences to deepen the understanding of India-Eurasia continental collision and its deformation mechanism.

青藏高原中部是揭示印度-欧亚碰撞及深浅构造响应的关键地带。多种地震学证据显示青藏高原中部位于印度岩石圈板片的俯冲前缘，印度板片的俯冲形态、地表广泛分布的共轭走滑断层及裂谷，可能与印度大陆岩石圈板片南北向俯冲挤压及高原东西向拉张引起的物质流动密切相关。地震各向异性是研究地球内部形变场的直接证据，岩石圈及软流圈的各向异性信息可为探讨青藏高原中部地球动力学过程提供关键的约束。为此，本项目拟综合利用高原中部SANDWICH、TIBET-31N等流动地震台站数据，开展近震S波、Pms、SKS等震相的剪切波分裂研究，探测上地壳、地壳和上地幔等多尺度的壳幔各向异性特征，为深化认识印度-欧亚陆陆碰撞作用及其形变机制提供地震学证据。

大陆碰撞是板块构造理论核心内容之一，认识大陆碰撞造山带的形成和演化，是发展板块构造理论的关键。青藏高原中部地幔变形场和地表GPS速度场均发生了剧烈变化。在该深部浅部变形的转换部位发育了青藏高原最为显著的伸展和共轭走滑断裂，多圈层各向异性的研究可以为高原中部深部过程和浅部响应的耦合机制这一重大科学问题提供关键证据。利用高原中部台阵SANDWICH数据开展近震S波、Pms和XKS分裂分析来分别获取上地壳、全地壳和上地幔各向异性。XKS分裂参数表明研究区整体各向异性较强，在纳木错和色林错之间存在显著弱各向异性。印度板片俯冲导致地幔楔中软流圈物质侧向挤出引起ENE-WSW向各向异性，印度板片的撕裂导致了软流圈物质局部上涌及相应的显著弱各向异性。Pms分裂参数得到地壳各向异性为近东西向，平均分裂时差0.53 s，结合该区域中下地壳低速高导等信息推断各向异性由近东西向中下地壳流导致。近震S波分裂结果发现区域应力和构造共同主导上地壳变形，平均分裂时差为0.15 s，不到占整个地壳各向异性的1/3。综上，印度板片俯冲导致软流圈物质侧向挤出，板片撕裂又引起软流圈物质局部上涌，弱化中下地壳，促进地壳流的产生，东向的地壳流导致的底部剪切力，在南北向挤压力的共同作用下产生了共轭走滑断裂。胶东半岛由胶北块体和北苏鲁块体组成，被五莲断裂带所分隔，是理解华北克拉通和华南块体的陆陆碰撞动力学过程的关键区域。利用该区NCISP9台阵开展XKS分裂研究，结果显示在五莲断裂带，分裂参数随后方位角变化说明存在双层各向异性，下层为WNW-ESE向，与其他区域均大致平行于太平洋板块俯冲方向，可能是由于其俯冲导致的大地幔楔中软流圈回流导致；上层为NE-SW向，与Pms得到的地壳各向异性快波方向吻合，且和五莲断裂带走向一致，可能是岩石圈保留了晚三叠纪华北克拉通和华南块体碰撞导致的化石各向异性，因此推测五莲断裂带为华北华南碰撞的缝合带。