青藏高原东北部上地壳剪切波分裂特征

由羌塘、巴颜喀拉、柴达木和祁连等几个二级块体组成的青藏高原东北部与华南块体及华北块体接触,产生强烈的构造变形。文中利用青藏高原东北部2010年1月—2021年9月的小地震波形事件,使用剪切波分裂分析方法计算得到快波偏振方向与慢波时间延迟2个各向异性参数,并对参数的空间分布进行分析。快波偏振方向以NEE为主导,与区域主压应力方向大致平行,祁连块体北部和东南部、羌塘块体北部存在NNW、NWW或近EW等多个相对较弱的第2快波偏振方向,与区域内广泛分布的NW走向断裂近平行。柴达木块体东北缘的快波偏振方向较离散,受到应力、断裂、岩石性质等因素的共同作用。祁连块体北部逆冲断裂系东部的时间延迟大于西部,体现了两者应力环境的差异。祁连块体东南部及柴达木块体东北缘大致相当的时间延迟分布可能与其具有类似的岩石类别物性及构造环境相关。柴达木盆地北缘存在NWW向快波优势偏振方向和相对一致的时间延迟,可能是断裂在深部高压变质作用的响应。羌塘块体北部的时间延迟小于拉脊山断裂周缘(祁连块体东南部与柴达木块体东北缘),可能与岩石类别物性与构造环境的差异有关。

青藏高原东部深部构造与动力学机制研究进展——来自第9届与第10届WTGTP研讨会的启示

青藏高原深部构造与动力学机制一直是深部地球物理与大陆动力学的重点研究领域.青藏高原东部地形起伏剧烈,地震活动频繁,金属与油气矿床丰富,揭示出青藏高原东部极为复杂的壳幔结构与深部变形及非常强烈的深部物质运动.近年来,随着地球物理综合观测技术、深部结构成像方法、地球动力学模拟等研究的快速发展,围绕青藏高原东部的深部构造、块体运动、深部动力模式、强震活动与深部蕴震机制及成矿深部构造等方面进展显著.青藏高原东部构造与地球物理研讨会(WTGTP)是围绕青藏高原东部深部结构与动力学机制、资源开发、地质灾害等相关地球科学问题按年度召开的学术交流研讨会.本文基于2021年和2022年召开的第九届和第十届WTGTP的会议报告,结合近年来的相关研究成果,围绕印度—欧亚板块碰撞、构造变形特征与动力学机制以及强震活动与深部蕴震机制等主要内容,介绍了青藏高原东部的地球物理结构及深部构造变形与动力学机制的研究进展.初步展望了青藏高原深部构造与地球物理研究前景,期望能给相关科研人员提供一点有益的参考.

2022年第十届青藏高原东部构造与地球物理研讨会(10-WTGTP)在线上召开

引言“第十届青藏高原东部构造与地球物理研讨会”(10-WTGTP)暨“2022年中国地球物理学会与中国大陆动力学专业委员会年会”、 “2022年中国地球物理学会固体地球物理委员会年会”与“中国地震学会地壳应力与地震专业委员会年会”于2022年11月22日成功举行。 此次会议采取腾讯视频方式, 同时使用蔻享学术进行实况直播。

青藏高原东北缘地壳地震各向异性研究进展

青藏高原东北缘是青藏块体与华北块体的接触前缘部位,是研究青藏高原隆升扩张和深部动力学问题的重要区域。本文收集了青藏高原东北缘及其邻区由不同方法和不同资料获得的地壳地震各向异性结果,介绍了中上地壳和全地壳各向异性特征;结合区域地质构造、地表运动、构造应力和深部结构,分析了研究区域地壳各向异性的区域分布特征及其与地质构造的关系。结果表明,青藏高原东北缘地震各向异性存在明显的横向区域差异性,体现区域深部构造和地壳介质变形的复杂性;上地壳与全地壳的垂向差异性,反映出该区域可能存在各向异性分层现象。由于青藏高原隆升在其东北缘的伸展边界、物质运移及深部动力模式等尚处在探讨之中,结合多种数据并综合多种方法分析,有助于获得精细、准确的地震各向异性信息,为研究青藏高原隆升演化机制和深部动力模式提供有效的约束。

2023年第十一届青藏高原东部构造与地球物理研讨会(11-WTGTP)在安庆召开

第十一届青藏高原东部构造与地球物理研讨会(11-WTGTP,Workshop on Tectonics and Geophysics in the east part of Tibetan Plateau)暨中国地球物理学会中国大陆动力学专业委员会2023年学术年会和中国地球物理学会固体地球物理委员会2023年学术年会,于2023年8月22日-24日在安徽省安庆市成功举办。

青藏高原东南缘地震各向异性及其深部构造意义

青藏东南缘是青藏高原物质东流的通道,为了更全面了解复杂的岩石圈结构和强烈的变形特征,本文介绍了青藏东南缘岩石圈各向异性的形态,综合其他研究者得到的该区域壳幔各向异性结果,增加了部分新的资料,更新了青藏东南缘岩石圈方位各向异性图像,探讨了区域深部构造意义.基于近场小震、远震和背景噪声资料计算结果,青藏东南缘地震各向异性展现出独特的区域空间分布和垂向层次性分布形态,展现了3个主要特征.(1)青藏东南缘上地壳各向异性与地表变形测量结果相符,快剪切波偏振方向(即快波方向)呈现与地表运动特征一致的发散性,与主压应力方向一致,但受到地质构造的影响.(2)青藏东南缘下地壳方位各向异性展现了更好的方向一致性,但方位各向异性程度相对较弱,在红河断裂带西北端部和小江断裂带下方有两个下地壳低速区,其方位各向异性程度与上地壳相当.(3)青藏东南缘岩石圈方位各向异性,呈现南、北分区特征,南北分界线大致在26°20′N,快波方向在北部近似为NS方向,在南部近似为EW方向.本文推测:(1)在26°20′N北侧的上地幔有较厚的高速体,高速体南侧边缘呈现出近EW走向的直立墙形构造,其南侧软弱的上地幔物质在EW方向上流动,导致了岩石圈方位各向异性特征在空间发生突然的变化,快波方向由北部的NS变为南部的EW方向;(2)小江断裂带是现今的华南地块的地壳西边界,但岩石圈尺度的方位各向异性展现出的趋势性表明,华南地块的上地幔物质越过了小江断裂带到达其西侧,揭示了华南地块与青藏地块接触碰撞造成的岩石圈物质变形和上地幔软流圈物质运移的深部图像.地震各向异性能揭示区域深部构造与介质变形的信息,不同观测资料的综合分析有助于获得更清晰的各向异性三维图像.

2020年青藏高原GDP空间分布数据集

经济空间分布数据是进行灾害损失评估的重要指标之一。青藏高原地区经济相对落后,地质灾害频发,研究该地区灾害对经济造成的影响意义重大。本研究基于分区分产业模拟的方法,将第一产业增加值(GDP of Primary Industry,GDP1)与土地利用类型、数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)、村落点、道路、河流缓冲区建立对应关系,第二三产业增加值(GDP of Secondary and Tertiary Industries,GDP23)与多元信息耦合后的夜间灯光、建筑用地、兴趣点数据分市区与县域创建空间模型。采用随机森林确定第二三产业中各类指标的权重,计算GDP23格网值,最终将GDP1与GDP23栅格叠加,构建2020年青藏高原100 m×100 m的国内生产总值(Gross Domestic Product,GDP)空间化分布图。利用县级GDP统计数据进行精度验证,相对均方根误差为0.0385,表明数据能较好地反映青藏高原GDP空间分布情况。本数据可为青藏高原灾害风险评估、防灾减灾提供数据支撑。

基于地壳介质各向异性分析青藏高原东北缘构造应力特征

青藏高原东北缘由于受到多个构造块体的共同约束,表现出复杂的地球物理特性和地质特性,本文利用甘肃数字地震台网(2001—2008年)的观测资料,采用系统分析方法(SAM),进行地壳剪切波分裂分析,获得研究区内18个台站共1005条记录的剪切波分裂参数.研究结果表明,青藏高原东北缘介质各向异性在空间上存在差异,慢剪切波延迟时间表明了地壳介质各向异性的强弱变化特征,快剪切波平均偏振方向则反映了本区区域构造应力的空间变化特征.分析认为,祁连山—河西走廊活动构造区直接受青藏地块与阿拉善地块间相互作用,与青藏地块构造应力一致;甘东南活动构造区的应力环境主要受到内部活动断裂的共同作用,具有局部构造应力的特征.

青藏高原东北缘上地幔地震各向异性:来自SKS、PKS和SKKS震相分裂的证据

基于青藏高原东北缘甘肃区域台网41个宽频带地震台站的远震记录资料,通过PKS、SKS和SKKS震相的剪切波分裂分析,获取了台站下方介质的各向异性分裂参数,得到该地区上地幔各向异性分布图像,并结合GPS速度场和地壳剪切波各向异性分析青藏高原东北缘各向异性形成机制及壳幔各向异性特征.分析结果认为,在阿尔金断裂带西侧,各向异性快波偏振呈NWW—SEE方向,与断裂带走向有一定夹角,与塔里木盆地向柴达木盆地俯冲方向一致,说明该地区上地幔物质变形主要受古构造运动的影响,属于"化石"各向异性.在祁连山—河西走廊构造区,XKS快波偏振呈NW—SE方向,一致性较好,与区域断层走向方向相同;由区域小震的地壳剪切波分裂分析得到的地壳剪切波快波偏振在该区域呈NE-SW方向,与相对于稳定欧亚大陆GPS运动速率一致,地壳和地幔快波偏振方向的差异表明壳幔变形可能有不同的形变机制.在陇中盆地及其周缘,由于处于活跃青藏地块与稳定鄂尔多斯地块之间的过渡带,相对于其他区域具有更加复杂的构造背景,地壳快波偏振和地幔快波偏振总体上呈NWW—SEE方向,说明壳幔变形机制可能相同;但不同台站结果之间存在一定离散性,推测是由于受局部构造特征差异性造成.

利用中国地震科学台阵研究青藏高原东南缘地壳各向异性:第一期观测资料的剪切波分裂特征

中国地震科学台阵第一期(2011—2013年)布设在南北地震带南段,本研究利用中国地震科学台阵布设在云南及相邻地区的部分流动台站记录到的2011年6月至2013年3月的数字地震波形资料,开展地壳各向异性分析.本文使用剪切波分裂系统分析方法(SAM方法),获得了研究区内67个台站的剪切波分裂参数.研究结果表明,受到云南及周边地区复杂的构造、应力环境和纵横交错的断裂分布的影响,该地区快剪切波偏振方向(PAZ)整体上显示出NNE向和NE向的优势取向,但在空间分布上比较复杂,虽然大部分台站的PAZ与构造应力场方向一致,但部分断裂附近台站的PAZ受到断裂的影响.结果显示,本研究区内不同区域的PAZ有一定差异性.本研究划分了5个子区,西部3个不同区域的PAZ从北到南分别为NNW向、近N-S向和NE向,有顺时针旋转的趋势,而东部的2个区域PAZ分别为NEE向和NNW向.研究证实,青藏东南缘地区的地壳各向异性空间分布虽然非常复杂,但大体上与区域内的主压应力的方向和断裂分布相关.

青藏高原地球物理与大陆动力学研究的新进展

岩石圈地球物理探测、深部结构成像与各向异性等研究是青藏高原大陆动力学研究的基础.近年来,随着深部地球物理探测技术和反演成像技术的进步,信息提取与细节分辨能力不断提升,青藏高原壳幔结构、碰撞和隆升动力学、资源与地质灾害的深部机制等研究进展显著.本专辑收录33篇论文,主要分布在深部结构与地球物理探测、地震各向异性与变形、断裂性质与地震活动等三个主要研究领域.本文重点围绕这些论文,对近年来青藏高原地球物理研究进展进行综述.

青藏高原东南缘基于背景噪声的Rayleigh面波方位各向异性研究

青藏高原东南缘地区是现今地壳形变和地震活动最强烈的地区之一,也是研究青藏高原现今变形机制和构造演化规律的重要区域.本研究使用云南区域地震台网的55个宽频带地震台站连续地震背景噪声数据,采用双台站互相关方法获得Rayleigh（瑞利）面波经验格林函数,提取相速度频散曲线,反演得到云南地区周期5~34s范围内方位各向异性分布图像.反演结果揭示：短周期（5~12s）Rayleigh面波快波优势方向与区域断裂走向有很好的一致性,快波方向随着断裂走向的变化而变化.周期16~26s快波优势方向与反映上地壳特性的5~12s图像总体图像相似,但细节略有不同.其中,滇中块体内易门断裂和滇中块体内东侧的普渡河断裂附近,各向异性快波方向从NS向NW方向旋转;易门断裂以西呈NW向.这反映了青藏高原物质东流和川滇块体受到青藏块体的南东向挤压作用.周期30~34s范围的各向异性,滇缅泰块体和印支块体,快波优势方向为NS和NNW向;而在滇中块体内部,各向异性快波方向呈顺时针旋转变化,可能与青藏高原物质向东逃逸有关.本文还开展了与体波各向异性的对比分析,通过与近震S波分裂、Pms转换波分裂和远震SKS、PKS和SKKS（以后简称为XKS）分裂的对比研究,发现随着周期的增大,得到的快波优势方向与XKS剪切波快波偏振方向趋向一致,与地壳快剪切波偏振方向呈一定夹角.本研究认为,青藏高原东南缘地区壳幔各向异性具有不同的特征和形成机制.

青藏高原东南缘壳幔结构探测研究新进展

青藏高原东南缘的岩石圈变形特征和动力学过程显著不同于以正向碰撞为主要形式的青藏高原本体。其变形样式在地壳浅部以侧向滑移为主,并伴随一系列尚待揭示的深部过程。毫无疑问,青藏高原东南缘的岩石圈结构探测研究是理解青藏高原碰撞造山、深部动力学过程不可或缺的重要环节。而揭示与侧向碰撞变形的深部过程相伴生的成矿带的岩石圈三维结构和深部动力学背景,对大陆碰撞成矿理论框架的完整性至为关键。通过对青藏高原东南缘的壳幔结构探测研究成果和基本认识进行了较系统的梳理,重点介绍青藏高原东南缘及邻区深部结构地震学探测研究近十几年的新进展、新认识,主要涉及壳幔结构的天然地震成像、人工源地震探测剖面和深部动力学等研究方向,供对青藏高原地学研究感兴趣的地质科研人员参考。

青藏高原东缘深部地球物理与大陆动力学研究进展

经过数十年的努力,我国青藏高原深部地球物理与大陆动力学领域的研究呈现蓬勃的发展态势,取得了一系列研究成果.《地球物理学报》以青藏高原为专辑,集中在2017年6期刊发36篇文章,涵盖了青藏高原深部地球物理与大陆动力学方面的一批最新研究成果.这些工作涉及地震特性与大陆动力学、壳幔结构与地震各向异性、深部电性结构及密度结构等研究方向.本文将从这几个研究方向简要介绍收入本专辑论文的研究工作,分享青藏高原深部地球物理与大陆动力学的研究成果.

利用双差成像方法反演青藏高原东北缘及其邻区地壳速度结构

利用区域尺度双差层析成像方法,使用2009年1月至2017年2月的近震资料,对青藏高原东北缘及其邻区内记录到的地震事件进行震源位置和三维速度结构的联合反演.重新定位后震源空间位置得到明显改善,浅层的地震波速与地形和沉积层厚度对应较好,研究区地震主要发生在河西走廊过渡带的低泊松比区域.本文将研究区分为五个区域并分别对其层析成像结果进行了讨论,结果显示研究区不同地块之间地壳结构变化明显,地壳物质整体呈酸性,青藏高原东北缘地壳增厚可能主要发生在中下地壳.

云贵高原东南部地壳各向异性初步研究

云贵高原东南部地区位于贵州西南部及广西西北部。我们选用中国地震科学台阵一期在广西、贵州区域内的50个流动台站记录的2011年6月至2013年3月的地震波形资料,运用剪切波分裂系统分析方法(SAM),得到了可用于分析的10个台站地震资料,获得剪切波分裂参数即快剪切波偏振方向和慢剪切波时间延迟。结果表明,云贵高原东南部地区的地壳各向异性呈现南北分区的特点。广西西北部地区的快剪切波优势偏振方向为NW—SE,与华南地块主压应力方向一致。贵州西南地区位于扬子板块和华南褶皱系右江褶皱带的过渡带,其快剪切波优势偏振方向近NE—SW,与华南地块主压应力方向近似垂直,反映出区域内复杂的构造背景及应力环境。将云贵高原东南部慢剪切波时间延迟与川滇地块以及华夏地块东南部对比可知,云贵高原东南部地壳介质各向异性程度更接近于华南地块。

基于TVDI的黄土高原干旱时空变化与其影响因素

为探讨黄土高原地区2001—2020年间干旱时空变化特征及其影响因素,利用MODIS增强植被指数(Enhanced vegetation index,EVI)以及地表温度(Land surface temperature,LST)数据,构建温度植被干旱指数(Temperature vegetation dryness index,TVDI)模型,探究黄土高原地区2001—2020年TVDI指数时空动态、变化趋势并利用地理探测器模型分析TVDI空间分异性的驱动因子。结果表明:2001—2020年间黄土高原TVDI空间分布具有较强的空间分异性,总体上呈现从西向东旱情逐渐增加的趋势,黄土高原多年平均TVDI为0.522,整体上处于轻旱状态。从TVDI多年变化趋势上分析,超过64%的区域有干旱加剧的趋势,且存在明显的地域分异规律,黄土高原西北部的内蒙古、宁夏北部以及山西部分地区旱情大多呈加剧趋势,而旱情缓解区域较为集中,多分布于陕西中部、宁夏南部和甘肃北部。各土地利用类型的TVDI年际变化均呈现不同程度上升的趋势且各土地利用类型年均TVDI差异明显,从大到小依次为:未利用地(0.571)、草地(0.554)、耕地(0.503)、林地(0.473)和建筑用地(0.462)。黄土高原地区TVDI的空间分异主要受高程、土壤类型、植被类型3个因子影响,三者q均超过0.3,是黄土高原干旱的主要驱动因素;在多因子交互作用下,高程与SIF组合对黄土高原干旱发生的影响力最强,q达到0.709。

第八届青藏高原东部构造与地球物理研讨会(WTGTP2020)反映的新进展

印度板块与欧亚板块的碰撞是新生代全球最重要的地质事件,由此青藏高原快速隆升,成为了世界第三极,并不断向外扩展,其内部大型断裂体系发育、地质构造复杂、地震及火山活动性强烈。青藏高原东部及其周边地区作为研究高原隆升、深部变形的动力学机制的天然试验场,也是国际地学领域、地球物理与大陆动力学领域的一个重要焦点。本文根据第八届青藏高原东部构造与地球物理研讨会(WTGTP2020)的学术报告,对高原深部结构与动力学研究的一些新进展进行阐述。本次研讨会对青藏高原及其周边地区岩石圈结构、变形机制及物质运移动力学模式等关键问题进行了较为系统的讨论,围绕青藏高原的形成演化历史,从深部构造与岩浆变质响应,到浅部地表过程以及其对资源气候的影响进行探讨研究,将地球深部动力学、地表过程和气候变化等不同圈层的相互作用有机地联系在一起。

青藏高原东南缘三江地区上地壳各向异性初步研究

三江地区位于青藏高原东南缘,川滇菱形块体的西侧.受陆-陆板块碰撞作用的影响,构造活动强烈,地震活动频繁.为研究该区的应力环境、构造特征及二者间的关系,本文使用三江流动线性地震台阵SL-Array(2016-12—2017-05)和国家固定地震台网(2015-01—2017-12)记录到的地震波形资料,运用剪切波分裂分析技术研究三江地区上地壳各向异性研究.计算得到该区域快剪切波优势偏振方向为NNW向,与区域主压应力方向一致.结果显示各向异性特征有分区性,以维西—乔后断裂和小金河—丽江断裂为界,将线性台阵划分为A、B和C三个区域.A区快波优势偏振方向表现出与区域主压应力方向的一致性.B区局部构造复杂,快波优势偏振方向表现为近NS向.C区结果比较离散,无明显快波优势方向.自西向东,研究区域快波优势偏振方向表现为NNW至近NS向的变化趋势.计算得到研究区域慢剪切波时间延迟为2.8±1.7 ms·km^-1,其中B区最大,A区最小,反映了该区地壳介质各向异性强度的不均匀分布,也揭示了区域构造复杂程度与地震各向异性强度的关系.