喜马拉雅东构造结岩石圈均衡与挠曲研究

The eastern Himalayas syntaxis is not only one of the most famous seismic areas of China, but also a potential construction site for large hydropower stations. Revealing its isostatic characteristics and flexural mechanism of the lithosphere has important scientific significance and disaster reduction value. Our previous work proposed a new method of calculating the vertical tectonic stress of lithosphere and opened up a research area for isostasy. In this project we will apply the above new method to the eastern Himalayas syntaxis. We will explore deeply the gravity anomalies, crustal equilibria and lithospheric flexures in this area. Specifically, we will do the following things: 1) Carry out repeated and expanded observations based on the existing gravity / GNSS network. 2) Build a precise gravity anomaly field of the eastern Himalayas syntaxis and inverse a crust density model for the area. 3) Calculate the vertical tectonic stress field of the lithosphere, and obtain the river sections of Brahmaputra where the reservoir construction is suitable. 4) Analyze the effective elastic thickness and the loading mechanism of the lithosphere of the eastern Himalayas syntaxis through gravitational admittance method. 5) Study the internal relations between the uplift of Nanjagbarwa Block and the great bend of the Brahmaputra through the elastic plate model. This project is expected to update the gravity anomaly field at the eastern Himalayas syntaxis, obtain a precise distribution of the vertical tectonic stress field of the lithosphere, and determine the formation mechanism of the great Brahmaputra bend. The research results have important significance for clarifying the formation and evolution of the eastern Himalayas syntaxis, and judging the strong earthquake risk in the area.

喜马拉雅东构造结（简称东构造结）是我国强震多发地之一，也是我国大型水电站拟建地，揭示其岩石圈均衡及其挠曲机理具有重要的科学意义和减灾价值。项目组前期工作提出了岩石圈垂向构造应力计算新方法，为岩石圈均衡开辟了一个研究领域。本项目拟将上述新方法应用于东构造结，以该地区重力异常、岩石圈均衡和挠曲为研究对象，以既有重力/GNSS联测数据为基础，展开重复观测并进行外扩，通过统一平差处理与各类重力改正，构建精密重力异常场，反演地壳密度结构，计算岩石圈垂向构造应力场，获取适宜于水库建设的雅鲁藏布江河段；通过重力导纳分析东构造结岩石圈有效弹性厚度与加载机制，通过弹性板模型研究南迦巴瓦地块的隆升与雅鲁藏布大拐弯之间的内在联系。项目预期将优化东构造结重力异常场，获取区域岩石圈垂向构造应力精细分布，确定雅鲁藏布大拐弯的形成机制。项目研究成果对阐明东构造结的形成与演化过程、揭示区域强震危险性具有重要意义。

本项目以喜马拉雅东构造结地区重力异常和岩石圈均衡为研究对象，以新获得的408个测站的重力/GNSS 联测数据为基础，围绕东构造结群山的隆升机制与雅鲁藏布大峡谷附近的均衡状态展开研究，获得如下主要研究成果。（1）组织人员到喜马拉雅东构造结进行重力/GNSS联合观测，顺利完成了课题申请书设计的观测任务，提高了东构造结地区的重力异常场精度和分辨率，发现喜马拉雅东构造结自由空气与布格重力异常场分别在-350–100mGal与-520–-320mGal之间变化，总体重力负异常特征明显。（2）从密度反演与导纳分析两个角度进了研究，发现南迦巴瓦与加勒白垒变质体下部存在一个低密度带，该变质体下部的Moho面深度约为 45至75km之间，明显浅于周边地区的Moho面；发现喜马拉雅东构造结群山的快速隆升主要源自深部地幔的上涌，浅地表板块的横向挤压有一定的贡献，中下地壳流的作用几乎为零。（3）依据重力/GNSS联测数据，得到沿雅鲁藏布江河谷的自由空气以及布格重力异常，发现雅鲁藏布大峡谷上游自西到东莫霍面深度变化趋势为“深-浅-深”，大峡谷下游莫霍面自东北到西南逐渐变浅；米林附近河谷的岩石圈均衡附加力为负值，在该地建设大型水库可能会带来较大的诱发地震风险；朗县附近岩石圈均衡附加力为正值，该地的水库建设诱发地震的风险较低。（4）基于小波分解方法，反演了喜马拉雅东构造结周边地区不同深度的地壳密度结构，并利用低阶小波细节结果和剖面分析方法反演了该区域的主要断裂的几何参数，结果表明，东构造结的断层产状在南侧靠近板块碰撞区域主要以低倾角俯冲为主，远离碰撞带地区以高倾角走滑为主。基于上述研究成果，项目组共发表了24篇科技论文，其中SCI索引论文20篇；培养了3名硕士研究生、3名博士研究生和1名博士后工作人员。在项目执行期间，项目负责人入选中国地震局骨干人才，被中国地震学会评为优秀研究生指导教师。综上所述，项目任务书设定的研究目标完全达到，其中论文发表和人才培养指标超额完成。