青藏高原东南缘岩石圈三维力学强度与形变研究

The southeast borderland of the Tibetan Plateau (SE Tibet) is one of the regions with intense deformation and most active intra-continent seismicity in the Earth. It is the best region in studying the mechanisms for the buildup and evolution of the Tibetan plateau. Currently, the deformation mechanisms and the tectonic processes forming this low-gradient plateau margin and large-scale surface deformation remain controversial. As a proxy of lithospheric strength, the spatial variation of Te and its anisotropy can be used to constrain the mechanisms of continental lithospheric deformation and evolution. However, limited studies on the lithospheric strength structure have been carried on in the southeastern Tibet. Therefore, the 2D Fan wavelet coherence method will be employed to determine the variations of Te and its anisotropy based on the high resolution topography and gravity data in this project. Then, the Yield Strength Envelope method will be used to estimate the variations of the lithospheric strength in depth (including the upper , middle and lower crust and lithospheric mantle) using 3D thermal structure and rock mechanics parameters in SE Tibet. Finally, the 3D lithospheric strength structure will be studied to evaluate the rheological structure, the state of the crust-mantle coupling and the mechanism of the lithospheric deformation in SE Tibet. This project will provide important insights on the mechanism of the formation and deformation evolution of the Tibetan Plateau.

青藏高原东南缘是全球构造运动和岩石圈变形最活跃的地区之一，是研究青藏高原隆升、变形和演化的重要窗口。与其它陡峭边界相比，青藏高原东南缘地形梯度明显偏小且具有显著的地表运动，学术界对其形成机制及岩石圈动力学过程争议较大，是目前地球动力学研究的热点之一。研究岩石圈力学强度和有效弹性厚度（Te）是探讨大陆岩石圈变形和演化动力学机制的重要途径。本项目针对目前青藏高原东南缘岩石圈强度结构研究的不足，拟利用高精度的重力和地形数据，采用二维Fan小波谱相关法，研究该地区岩石圈Te及其各向异性的空间特征；采用基于三维温度场和岩石流变参数的屈服应力包络法，估计该地区岩石圈纵向强度变化（包括上、中、下地壳及岩石圈地幔）；构建青藏高原东南缘的三维岩石圈力学强度结构模型；分析其现今壳幔耦合状态和岩石圈变形演化的动力学机制。本项目研究对进一步认识青藏高原整体隆升、形成和变形演化的动力学机制等问题具有重要的科学意义。

青藏高原是全球构造运动和岩石圈变形最活跃的地区之一， 它的形成机制及岩石圈动力学过程是目前地球动力学研究中重要而关键的问题之一。岩石圈力学强度和有效弹性厚度（Te）是研究探讨大陆岩石圈变形和演化动力学机制的重要途径。本项目以青藏高原东南缘岩石圈力学强度结构研究为总目标，系统开展了该地区及整个青藏高原的岩石圈有效弹性厚度研究。本项目开展的主要工作和成果有：（1）采用重力和地形数据，系统开展了多种Te反演方法的理论研究，包括导纳法、相关法等，为Te研究分析提供了基础；（2）采用二维Fan小波谱相关法反演获得了青藏高原东南缘的Te及其各向异性，系统地研究了该地区岩石圈Te及其各向异性的空间特征；（3）结合地质学、地震学、地壳运动学和岩石圈热力学等研究成果，阐明了Te及其各向异性横向变化的成因，深入分析了青藏高原岩石圈合理的变形模式和壳幔耦合状态等动力学问题；（4）以青藏高原东南缘研究结果为基础，采用小波谱相关法开展了喜马拉雅-青藏高原造山带的岩石圈力学强度和结构研究，研究表明岩石圈力学强度的横向变化指示了岩石圈结构的变化，特别是俯冲的高强度印度板块的北部边界，通过Te空间分布提出了新的印度板块俯冲边界模型。在该项目资助下，项目负责人及团队已发表与该项目直接相关的SCI论文5篇，专著1本，会议论文2篇等。研究成果为认识青藏高原整体隆升、形成和变形演化的动力学机制等问题提供了重要的科学依据。