青藏高原北部异常SKS分裂成因的初步探讨——被熔体强化的岩石圈各向异性

当人们试图解释青藏高原异常的剪切波分裂成因时 ,以下的问题让人们感到困惑 :( 1 )为什么异常大的SKS分裂延时 ( 1 .91— 2 .4s)出现在青藏高原北部Sn波缺失区 ;( 2 )为什么分裂延时突变 ( 1 .47s和 1 .0 9s)出现在Sn波缺失区的边缘 ;( 3)为什么快波极化方向(FPD)与地表大规模的构造走向之间存在约 2 0°— 30°的偏差 .本文在综合分析流变学实验和岩石物理学实验研究成果、青藏高原地质和地球物理资料的基础上 ,提出青藏高原北部地震波各向异性受岩石圈地幔主要矿物的晶格优选方位 (LPO)和熔体的定向分布 (MPO)的双重控制 ,并模拟计算了MPO对青藏高原北部岩石圈地幔各向异性强度的贡献 .研究结果表明 ,由MPO强化的青藏高原北部岩石圈地幔各向异性强度可达 1 0 % ,相应的各向异性层厚度平均为 94km .该结果为研究区SKS分裂的成因解释以及造山带深部地质过程的研究提供了新的约束条件 .

部分熔融强化了青藏高原地壳的各向异性?

深部岩石的弹性波各向异性是人们了解地壳深部构造特征,分析其成因,探讨其动力学意义的重要岩石物理参数。实验结果表明由矿物晶格定向分布(LPO)所引起的地壳岩石平均各向异性强度通常不超过5%,远不足以解释在青藏高原地壳中所观测到的弹性波各向异性之强度。模拟结果显示,熔体的定向分布(MPO)能够引起强烈的弹性波各向异性。例如,当熔体的形态因子(α)值介于0.1～0.5之间,熔融程度为5%～10%时,由定向分布的酸性熔体囊所产生的各向异性强度可以达到2%～10%(P波)、2.2～40%(S波)。众多研究资料显示,青藏高原—川滇西部具有加厚的中、上地壳和高地热梯度,低度部分熔融作用在其深部地壳中广泛存在。低度熔体在构造应力作用下的定向分布可能是造成该地区深部地壳存在异常强的各向异性层的重要原因。这暗示目前在青藏高原—川滇西部探测到的异常强的区域性各向异性层是具有部分熔融成因的强烈构造变形带。该构造变形带具有潜在的"解耦"功能,并作为地壳浅部刚性层(块体)的底界协调着块体与其下伏地壳或岩石圈地幔的差异运动。