青藏高原东北缘与外围克拉通盆地的岩石圈-软流圈速度结构研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
41504049
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
21.0万
负责人：
王未来
依托单位：
中国地震局地球物理研究所
学科分类：
D0404.地震学
结题年份：
2018
批准年份：
2015
项目状态：
已结题
起止时间：
2016-01-01 至2018-12-31

项目参与者：
杨婷；蔡妍；王怀富；
关键词：
面波成像软流圈分布 S波接收函数岩石圈厚度联合反演

项目摘要

The thickness of continental lithosphere and the spatial variation characteristics asthenosphere are often directly related to the deep thermal effect. However, there are many controversial findings about the lithosphere thicknesses of the northeastern margin of the Tibetan Plateau and its surounding cratonic basins, and relatively less studies involving the spatial distribution characteristics of their asthenosphere. This project intends to take advantage of data from multiple seismic arraies and the nearby permanent stations, using the three-dimensional P-wave and S-wave receiver function migration imaging technology without the plane wave assumption, access to the lateral variation of the lithosphere bottom boundary; using the surface wave tomography, to obtain the Rayleigh wave phase velocity distribution with the long period reach 200s; using the joint inversion from receiver function and surface wave, to reveal the S-wave velocity structure with a depth of 300km across the important construct border; Focus to reveal the crustal and mantle lithosphere structure characteristics, the lateral variation lithosphere - asthenosphere boundary and the spatial variation characteristics asthenosphere, furthermore to provide new information to constraint the numerical simulation of the Plateau Uplift and the continent-continental collision, and to study the deep dynamics of Plateau.

大陆岩石圈厚度与结构以及软流圈横向变化特征往往与深部热作用等直接相关，然而，有关青藏高原东北缘及其外围克拉通盆地的岩石圈厚度与结构的研究结果存在诸多争议，涉及软流圈空间展布特征的研究相对更少。本项目拟利用多个流动台阵和周边固定地震台站的资料，采用不依赖于平面波假设的P波和S波接收函数三维偏移成像技术，获得岩石圈底界面的横向变化；利用面波层析成像获得周期达200s的瑞利波相速度分布；采用接收函数和面波联合反演技术，揭示横跨重要构造边界、深度达300km的S波速度结构；重点揭示壳幔岩石圈结构特征、岩石圈－软流圈边界横向变化特征和软流圈展布特征，为青藏高原隆升和陆、陆碰撞数值模拟研究提供边界约束，为青藏高原动力学研究等提供新的深部信息。

结项摘要

自印度-欧亚板块碰撞以来，随着青藏高原持续向北东方向发展，距汇聚前缘约一千公里的东北缘发生了中、晚新生代以来的地表抬升和造山运动，研究东北缘及其周边克拉通盆地的岩石圈速度结构、岩石圈/软流圈边界（LAB）形态和软流圈空间展布特征，可为青藏高原隆升和陆、陆碰撞数值模拟研究提供边界约束，在大陆动力学研究中具有重要意义。本研究收集了青藏高原东北缘1771个地震台站观测数据，采用远震P波接收函数的叠加方法，计算了在青藏高原东北缘地区各个台站的松散沉积层厚度、地壳厚度和地壳平均泊松比；采用P波和S波接收函数成像偏移叠加方法，分析了Moho界面和LAB界面起伏情况；采用新改进的接收函数和面波联合反演方法，获得了研究区300km深度范围内三维S波速度结构和泊松比模型，然后进一步分析了沉积层厚度、中下地壳波速和泊松比特征、岩石圈厚度、软流圈厚度等模型。.青藏高原的形成与变形模式主要可分为刚性板模型和粘性板模型两种最终模型来解释。在地壳尺度内，青藏高原东北缘及周边克拉通盆地的中下地壳不存在广泛部分熔融物质分布，其构造变形可能更多以刚性板模型来解释；在上地幔，松潘甘孜地块下方岩石圈结构复杂，整体上表现为弱强度岩石圈和广泛的热物质活动，呈现显著的软流圈物质垂向运移特征；高原外围盆地（四川盆地、鄂尔多斯和阿拉善地块）具有研究区内很厚的岩石圈，整体上表现为高强度岩石圈结构，暗示软流圈物质无法向上垂向运移；相对而言，秦岭构造带和扬子克拉通北缘拥有比南侧四川盆地和北侧鄂尔多斯地块要厚很多的软流圈层，该地带可能是青藏高原东北缘的物质挤出重要通道。