基于背景噪声成像研究青藏高原东缘三维速度结构和各向异性

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新生代在印度与欧亚板块碰撞汇聚过程中,青藏高原发生南北向缩短和地壳增厚。大约在渐新世至中新世,青藏高原由地面隆升转为侧向挤出。受到稳定的扬子地块阻挡,青藏高原东缘及东南缘地壳发生强烈变形,是现代构造复杂活动强烈地区。对于该区地壳变形及动力学过程研究已提出地块挤出、塑性变形及地壳流等多种假说。地球内部结构及变形所引起的地震各向异性,是地球介质的一个重要性质,它与地壳岩石中的片理,节理及裂缝等微构造排列方向,以及矿物结晶优势方向有密切的关系。青藏高原东缘及东南缘的地震各向异性分布,记录了地壳上地幔现今结构特征及其历史演化过程。观测该区地震各向异性,对研究构造演化及动力学问题有着重要的意义。通过收集布设在青藏高原东南缘的四川台网、云南台网、中国地震台阵I期、川西台阵的密集宽频带台站观测资料,采用环境噪声成像方法,提取青藏高原东南缘的Rayleigh波经验格林函数,计算Rayleigh波群速度频散曲线,采用多角度频散曲线反演方法(ADDCI),提高了速度成像特别是地震各向异性的纵向分辨率获得地壳和上地幔顶部高分辨率的地震S波速度和各向异性图像。对研究区域内地壳内部物质结构及变形的研究结果,为青藏高原东南缘地壳上地幔构造演化和动力过程提供了新的证据。青藏高原东缘及东南缘地区上地壳的地震各向异性与其相邻的走滑断裂带走向、GPS水平速度场方向基本一致,围绕喜马拉雅东部构造结(EHS)顺时针旋转。然而,中、下地壳的各向异性与上地壳存在明显差异,木里盐源盆地和滇中地块等地震各向异性发生大幅度转向,地震快波方向从原有的上地壳的NE方向转为中、下地壳的NW方向。中、下地壳的各向异性方向与分布于其中的黏滞性低速层的延伸方向吻合。在下地壳底部和上地幔顶部,地震快波方向再次发生改变,又与上地壳的各向异性分布一致。上述情况表明,在新生代以前的历史时期,青藏高原东缘及东南缘上地壳与中下地壳是耦合在一起的,它们的各向异性方向相同。在新生代时期,随着青藏高原隆升向东挤出,特别是在中新世以来,低速的黏滞性物质流入青藏高原东缘及东南缘的中下地壳内。粘滞性流体使中下地壳的速度分布及各向异性方向发生变化。新生代以来青藏高原东缘及东南缘外部物质渗入中下地壳引起地壳内部解耦,是该区域地壳变形和构造活动的根本原因。对稳定的扬子地块及华南地块等前寒武纪克拉通地区,在漫长的地质演化历史中,从地壳到上地幔顶部,各向异性方位角基本保持不变,成为化石各向异性。
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