基于多期次台站资料重建塔里木-青藏高原北部盆山作用区岩石圈精细结构

The interaction zone between the Tarim basin and the northern Tibet is an ideal place for investigating the far-field effects of the Indian-Asian continental collision and the deformation mechanism of the continental blocks. Confined by bad conditions, the targeted geophysical investigation launched there is very limited, and thus the information on the lithospheric structure is far from enough for well understanding the deep process beneath this basin-mountain interaction zone. In this study, by applying the newly developed C3 technique to obtain the empirical Green's functions between asynchronous station-pairs, we will use the seismic data recorded by several portable seismic arrays launched there in recent years and by permanent stations located there for a long time to extract the surface wave dispersions between all the asynchronous or synchronous station-pairs. Combined with the dispersions extracted from the surface wave excited by natural earthquakes, we will reconstruct high-resolution 3-D S-wave velocity structure of the crust and upper mantle in the study area with high ray-coverage, and provide reliable seismological constraints for revealing the contact relationship between the Tarim and Tibetan lithosphere and the deep process beneath the Altyn Tagh fault zone.

塔里木盆地与青藏高原北部盆山作用区是探索印度-亚洲大陆碰撞中远程效应及大陆块体相互作用变形机制的理想窗口。受限于藏北高原及阿尔金地区的自然及人文条件，针对该区开展的实地深部地球物理探测非常有限，阻碍了对该盆山强烈作用区岩石圈结构特征与变形机制的认知。本项研究拟整合利用近年来塔里木盆地与青藏高原的最新流动地震台阵资料和已有固定地震台网资料，计算不同期次流动台站与固定台站对之间的噪声格林函数，进而截取尾波进行相关函数计算，实现不同期次台站对之间格林函数的求取（简称C3技术）和面波频散的提取；在此基础上，融合同期次台站对之间噪声格林函数（C1）和天然地震面波的频散数据，重建塔里木盆地与青藏高原北部盆山作用区地壳上地幔高分辨率三维S波速度结构，为揭示塔里木盆地与青藏高原岩石圈接触关系和变形特征等关键科学问题提供可靠的地震学约束。

塔里木盆地与青藏高原北部盆山作用区是探索印度-亚洲大陆碰撞中远程效应及大陆块体相互作用变形机制的理想窗口。恶劣的自然及人文环境阻碍了该区深部地球物理探测工作。本项目利用目前布设于塔里木盆地、青藏高原及周边地区流动地震台阵和固定台站连续波形数据，计算台站对之间的经验格林函数，进一步提取Rayleigh面波频散曲线。除了连续波形数据之外，我们搜集整理了前人在该地区发表的混合路径频散曲线。整合现有的Rayleigh面波频散曲线，本项目反演了研究区岩石圈高分辨率三维S波速度结构。此外，本项目探索并实现了C3技术，并应用于实际数据，可用于提取不同期次台站间的频散曲线。我们的成像结果显示，青藏高原与塔里木盆地岩石圈速度结构迥异，塔里木盆地沉积层巨厚，具有高速下地壳、高速上地幔顶部等典型克拉通特征，而青藏高原中地壳却发育明显低速层。从接触关系上看，青藏高原中地壳低速层并没有进入到塔里木盆地内部，而塔里木盆地高速下地壳有楔入青藏高原软弱中地壳的迹象。此外，在塔里木盆地下地壳（20-40km）深度呈现高速异常区（3.8-4.2km/s），可能指示了二叠纪地幔柱作用的遗迹。在青藏高原内部，中地壳存在明显的低速层，但低速层呈现不连续分布特征，可能指示青藏高原不存在大范围的地壳物质流动。结合其他地质和地球物理学证据，我们的结果揭示高原中部与南部指示东西向伸展构造的共轭走滑断层和南北向裂谷系的形成与深部动力学过程紧密相关。本项目研究结果深化了对塔里木盆地与高原北部盆山作用区深部过程和变形机制的认识，并对研究整个青藏高原形成和演化机制以及浅层构造与深部地球动力学过程之间的联系提供了可靠的地震学证据。