阿拉善地块深部壳幔速度结构研究及其构造启示

Alashan Block, located between Qilian Fold belt and Ordos block, is a key region in terms of understanding the tectonic evolution of NE Tibet and the North China Craton（NCC）. But the deep seismic structure of Alashan block stills be unclear due to the lack of high resolution seismic images of this region because of poor seismic stations and data coverage. We found the difference of seismic structure between the western and eastern part of Alashan block in previous study. In order to further explore the seismic structure features of Alashan block and its tectonic significance, this project intends to perform joint inversions of a large number of high-quality arrival-time data of local earthquakes and teleseismic events, based on the dense seismic data of the ChinArray–Himalaya II and the China Seismic Network, to get detailed 3-D P and S wave velocity images of high resolution, which might provide direct evidence for constructing deep dynamic model under Alashan block and its adjacent area to understand the tectonic dynamics of convergence between NE Tibet and the NCC.

阿拉善地块紧邻祁连造山带和鄂尔多斯块体，在青藏高原的东北向扩展隆升及其与华北克拉通之间的相互运动中，阿拉善地块在其中起到了什么样的作用？搞清这个问题有助于理解青藏东北缘的隆升演化过程。但是由于该区地震台站和数据的缺乏，阿拉善地块尚缺乏较高分辨率的壳幔速度结构。申请人在前期研究中发现阿拉善地块的壳幔速度结构存在东西分区差异性。为进一步探究阿拉善地区的速度结构差异性及其构造意义，本项目拟以密集的喜马拉雅二期台阵和中国地震台网数据为基础，拾取高精度P波和S波到时数据，采用近、远震联合反演获得阿拉善地区高精度的地壳上地幔P波、S波速度结构和波速比分布特征，重点研究阿拉善地块的结构差异性，探讨阿拉善地块在青藏高原向北的扩展隆升过程中的与祁连和鄂尔多斯之间的相互作用及其构造意义，为构建阿拉善地块深部动力学模型提供直接的地震学证据。

阿拉善地块位于祁连造山带以北鄂尔多斯地块以西，是一个长期隆升的稳定构造单元，但是对于阿拉善地块范围及位置的划分存在较大的争议。因为连接了华北克拉通和青藏高原且处在多个构造域的转换部位，在青藏高原的东北向扩展隆升过程中与祁连造山带和鄂尔多斯的相互关系颇受关注。本项目利用密集的中国科学探测台阵和固定台网的地震体波数据，进行了近、远震联合反演，获得了阿拉善地块及其周边地区（36°N~42°N，98°E ~108°E）下方0 ~600km深度范围内0.5°×0.5°的P波和S波速度和波速比扰动分布图像，给出了该区域的高分辨率壳幔速度结构，为研究阿拉善地块与周边祁连和鄂尔多斯之间的相互关系和深浅部的边界问题提供了地震学依据和思路。重要结果和认识有：（1）阿拉善地块的速度结构异常具有不均一性，但是在岩石圈尺度上整体的速度结构显示高速异常（60-200km深度）,与祁连地块的低速异常对比显著，但东部始终与鄂尔多斯相连，表明二者的克拉通岩石圈可能是一体的。（2）河西走廊地区属于过渡带区域，其深部的低速异常来源于祁连地块，浅部显示（100km以上）的高速异常与阿拉善相连，表明该区上地幔受到青藏高原低速的软流圈的影响，但其岩石圈浅部还未受到影响。（3）阿拉善地块的整体性高速异常范围在不同深度有所变化，根据高速异常体的分布和主要断裂带两侧的结构差异性，阿拉善地块与周边地块在速度结构上有浅部（岩石圈）和深部（软流圈）不同的边界，表明受到不同块体的不同影响。南缘浅部（岩石圈）边界为祁连山北缘断裂带和香山-天景山断裂，深部软流圈边界为龙首山断裂-雅布赖断裂-海原断裂；东北部狼山边界为深部边界，巴彦乌拉山断裂和贺兰山断裂为浅部边界。深部的边界主要是受到青藏高原向北扩展的低速软流圈的影响。