穿越冈底斯地体的宽频地震探测研究

青藏高原是大约60 Ma以来印度次大陆与欧亚大陆直接碰撞形成的,是研究大陆碰撞过程和发展板块构造理论的最佳场所。冈底斯构造带位于印度次大陆与欧亚大陆碰撞的前沿地带,对冈底斯构造带的探测结果将直接影响到对大陆碰撞过程和整个青藏高原地壳变形过程的认识。2011年9月至2012年9月一条穿越冈底斯(GDS)地体的地震深部探测剖面始于班公怒江断裂带北缘,向南穿越了崩错—嘉黎断裂带、冈底斯地体、雅鲁藏布缝合线并跨过藏南拆离断层系(STD),终止于喜马拉雅山南坡。本文作者利用天然地震体波完成了该条剖面的二维走时残差反演,展现出了该地段深部构造格局。首先验证了冈底斯地体浅部存在大面积部分熔融层的研究结论;支持甲玛大型斑岩铜矿为大陆碰撞挤压条件下岩浆上侵的成矿模式;PKP曲线描绘出了本次研究区间内Moho界面的形态,确定地壳最厚处在雅江缝合线南北两侧约50 km区间。这些推论和发现为青藏高原深部的结构研究提供了重要信息。

苏鲁造山带深部构造的接收函数图象

宽频地震探测获得横切苏鲁造山带的滨州-日照剖面和蓬莱-青岛剖面的接收函数图象。在图中识别出一系列密度界面和断裂面。新Moho面深度35～41km,形态清晰连续完整,表明苏鲁造山带形成以来的壳幔相互作用已经相当彻底。苏鲁造山带和胶辽朝地块的岩石圈底面深度105km,靠近郯庐断裂逐渐抬升到90km。在苏鲁造山带内部识别出了造山过程中形成的构造界面。它们所勾画出的深部构造图案支持扬子板块拖带北中国板块边缘深俯冲剥蚀模型,并且指示苏鲁超高压变质带的北界位于莱西一线的胶莱盆地之下。

接收函数方法获得的和田—拜城剖面壳幔图像

利用一个长750 km的宽频地震台阵所采集到的数据和接收函数方法,获得了横穿塔里木盆地的和田—拜城剖面的壳幔图像。和田凹陷、麦盖提斜坡、巴楚隆起、阿瓦提凹陷、塔北隆起、库车凹陷等地块及其边界断裂有清楚显示,各断裂均切穿岩石圈。地壳分为新近系—第四系沉积层、震旦系—古近系沉积层、上地壳结晶基底、中地壳低密度层、下地壳高密度层、下地壳低密度层等6个层。一般而言,各层的密度随深度增加而增加,但有两个层反常。中地壳的密度低于上地壳结晶基底,下地壳下部的密度低于下地壳上部。中地壳低密度层是一不连续的薄层,厚度3～8 km,深度约25 km。下地壳低密度层是一个连续的薄层,厚度5～10 km,深度约45 km。Moho面的深度在盆地北部为40～50 km,巴楚地块为35～55 km,盆地南部为55～60 km。岩石圈底面的深度为70～80 km。塔里木陆块的岩石圈地幔俯冲到西昆仑之下,但地壳并没有俯冲,地壳与地幔发生解耦。吐木休克断裂北侧的北塔里木地块变形微弱,麻札塔格断裂南侧的南塔里木地块变形强烈,两断裂之间的巴楚地块的变形以地壳的弯曲为特征。和田—麦盖提地块是一个整体但变形强烈。在其中识别出5个大的滑脱-推覆断裂面,造成下地壳地层叠覆和缩短,下地壳低密度层以隧道流的方式挤入中地壳。相比之下,沉积盖层几乎没有变形,说明南塔里木的强烈变形发生在震旦纪之前。