一般認(rèn)為,自50Ma以來,印度-歐亞大陸之間的持續(xù)作用,產(chǎn)生了不小于1500km的匯聚。為了理解如此巨大規(guī)模匯聚量的調(diào)節(jié)機(jī)制,中外地球科學(xué)家們基于物理與數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn),先后提出上地殼物質(zhì)東向逃逸與中下地殼通道流等模型,但缺乏來自地球深部的證據(jù)。龍門山斷裂帶作為青藏高原的東部邊界,具有青藏高原周緣最大地形梯度,是檢驗(yàn)不同模式和理解陸內(nèi)形變機(jī)制最為理想的研究“窗口”之一。尤其是自2008年5月12日汶川大地震發(fā)生以來,該地區(qū)的殼幔結(jié)構(gòu)研究更加受到人們的重視。
2006年7月,中科院地質(zhì)與地球物理研究所青藏高原研究室張忠杰研究員及其團(tuán)隊(duì)橫跨龍門山斷裂帶,沿龍泉山至阿壩縣布設(shè)了29套寬頻帶數(shù)字地震臺(tái)鏈,并進(jìn)行了為期一年的連續(xù)觀測(cè)。利用該被動(dòng)源地震探測(cè)數(shù)據(jù),基于遠(yuǎn)震接收函數(shù)偏移成像結(jié)果,發(fā)現(xiàn)沿剖面地殼結(jié)構(gòu)存在如下特征。第一,Moho面地形起伏顯著,藏東松潘-甘孜塊體下方為50km左右,向東至龍門山斷裂帶下方加深至60km左右,而在四川盆地西北部卻減薄至35km左右;作為上述兩個(gè)塊體的過渡地帶,龍門山斷裂帶下方存在約15km左右的階躍式Moho錯(cuò)斷。第二,地殼的平均縱橫波速度比(Vp/Vs)變化明顯。藏東松潘-甘孜塊體地殼平均縱橫波速度比為1.75-1.88,龍門山斷裂帶下方為1.8-2.2,而在四川盆地西北部卻逐漸遞減到1.70左右。第三,松潘-甘孜塊體東緣,Moho面對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換波震相上方15-20km處,存在一個(gè)明顯的負(fù)極性震相,推測(cè)為龍門山斷裂帶西側(cè)下地殼低速層頂部產(chǎn)生的PS轉(zhuǎn)換波。
綜合上述特征,作者推測(cè)藏東松潘-甘孜塊體下方較高的縱橫波速度比以及殼內(nèi)負(fù)極性震相的存在是青藏高原東緣地殼內(nèi)部存在低粘滯性通道的地震學(xué)響應(yīng);松潘-甘孜地塊東緣P波接收函數(shù)徑向與切向分量上轉(zhuǎn)換波能量發(fā)育,指示低粘滯性下地殼的各向異性特征;Moho面地形的起伏、縱橫波速度比的變化以及殼內(nèi)負(fù)極性震相的存在等特征均支持“下地殼流”或“構(gòu)造逃逸”模型,卻并不支持揚(yáng)子地塊向松潘-甘孜地塊下方西向俯沖的模型。該研究成果對(duì)于理解青藏高原深部物質(zhì)流動(dòng)模式、盆山相互作用以及汶川地震成因等具有較大的意義(Zhang et al. Crustal structure across Longmenshan fault belt from passive source seismic profiling. 《地球物理學(xué)研究快報(bào)》(Geophysical Research Letters), 2009, 36, L17310, doi:10.1029/2009GL039580)。(來源:中科院地質(zhì)與地球物理研究所)