天山造山带地壳上地幔深部细结构及动力学意义

The Tien Shan, an intra-continental orogenic belt, has being attracting many geoscientists to conduct comprehensive invetigations using various geoscience approaches. With the accumulation of seismic data in the central Tien Shan, there is a good apportunity to understand the mechanism of the orogenic belt. However, so far there are few detailed deep seismic velocity models under the entire Tien Shan orogenic belt. These existing models have a lower spatial resolution and are different from each other, which hampers us to better understand some key scientific issues. One wonders if there are some similaritites and differences in seismic images between western, central and eastern Tien Shan, if there exist thrust plates and hot material upwelling under the entire Tien Shan orogenic belt, and how the Tarim and Kazakh-Digguar blocks interact the Tien Shan orogenic belt. These scientific issues are of great importance to better understand the dynamics of the Tien Shan orogenic belt. In the present study we will improve the tomographic technique by adding PKP later phase and taking the moderate-size earthquakes with tele-station recordings as the seismic stations. Applying the updated tomographic technique to the data sets from the ISC bulletins, portable seismic stations around the central Tien Shan, and permanent seismic stations installed since the Chinese 10th five-year plan, we will try to obtain a detailed P-wave velocity image under the entire Tien Shan down to the mantle transition zone to further investigate its dynamic implications by combining previous geological and other geophysical results.

天山作为新生代陆内造山带，一直吸引着众多地学工作者开展多学科综合研究。中天山地震资料的积累，已为理解造山带形成机理提供了有利窗口。然而，此前对整个天山造山带整体性深部细结构研究并不多，空间分辨率也较低，不同研究者的研究结果也不尽相同，使得对一些关键科学问题无法弄清楚，如天山造山带由东到西深部结构是否存在类似性和差异性、是否均存在逆冲和热物质上涌现象、塔里木古板块、哈萨克-准葛尔古板块与天山造山带相互作用关系如何等。这些科学问题的解决，对于深入认识造山带的动力学过程具有重要意义。本研究拟在已有成像方法基础上增加PKP后续震相，改进成像技术，并将远台记录的中强震假借为台站加以应用。发展并完善多震相成像方法。利用改进的成像技术和ISC报告、中天山流动台站以及我国境内固定台站到时资料，给出整个天山造山带深至地幔转换带的P波速度细结构图像，并结合前人地质与其他地球物理结果，深入探讨其深部动力学意义。

天山造山带做为新生代陆内造山带，一直吸引着众多地学工作者开展多学科综合研究。随着中天山造山带地震资料的积累，已为认识天山造山带提供了有利窗口。然而，天山造山带整体性深部结构研究并不多，空间分辨率也较低，不同研究学者给出的结果也不尽相同，使得一些关键科学问题无法弄清楚。为此，在本项目经费的资助下，收集尽可能多的地震资料，发展了地震层析成像方法，获得天山造山带包括塔里木盆地和青藏高原北缘等地区深至地幔转换带的三维速度细结构，结果展示出造山带从西至东存在一定差别，而且塔里木盆地下方存在深至地幔转换带的低波速异常，该低波速异常具有向上向盆地周边地区发散状结构特征。这些结果说明，天山造山带的形成演化与印度板块北向碰撞挤压和塔里木盆地下方存在古地幔柱等动力过程密切相关。本研究还获得天山造山带及塔里木盆地等地区的上地幔顶部精细速度结构与各向异性结构，可以清楚地看出天山造山带由西向东在费尔干纳断裂带和东经80度附近为界存在明显结构上的差异，为天山造山带划分为西、中、东天山提供了重要科学依据，其中中天山低波速异常最为明显；结果也展示出塔里木中部地区存在向四周发散各向异性方向的低波速异常，支持塔里木下方存在地幔柱，也为认识天山造山带深部动力学过程提供了重要科学依据。本研究还开展了地震定位等方面研究工作，在盆山接壤处展示出与逆冲结构相关小震分面特征。此外，在本项目经费支持下，还开展了青藏高原东缘深部结构与强震机理及余震序列重定位等方面的研究工作。发表学术论文15篇，其中SCI学术论文12篇、国际SCI收录学术论文5篇。 课题组成员参加了包括美国AGU秋季会议和中国地球科学联合会等多种学术会议。培养研究生2名。课题组成员获科技部“中青年科技创新”领军人才和中组部“万人计划”领军人才。