地震波衰減成像揭示青藏高原地殼流的分布

　　青藏高原是由印度板塊與歐亞板塊碰撞和擠壓造成的。在形成過程中，高原受到整體抬升，內部物質在擠壓和重力的雙重作用下從內部向四周流動。基于這一設想提出的下地殼流模型能夠較好地解釋青藏高原的演化和地表形變特征，并得到一些地質學和地球物理學觀測資料的支持。然而，由于很難對下地殼中的動力學過程進行直接觀測，對其中物質流動的分布仍未得到比較一致的認識。高原的形成也伴隨著強烈的熱運動。熱過程以及由此產生的溫度變化會改變材料的本構關系，影響到地質塊體的流變學特性。這一變化不僅支配著下地殼流動的模式，同時也會影響地震波速度和衰減的變化。因此，通過研究地殼和上地幔中地震波的衰減和速度變化有可能為地殼流的分布形態提供一定的約束。

　　中科院地質與地球物理研究所地球深部結構與過程研究室趙連鋒副研究員與合作者利用地殼內地震事件的寬頻帶波形資料(圖1)，研究了Lg波在青藏高原及鄰近地區地殼中的衰減，建立了一個寬頻帶高分辨的衰減模型(圖2)。他們進而探討了該衰減模型對青藏高原地球動力學的意義(圖3)。取得的主要成果包括：(1)利用地震衰減成像模型約束了地殼物質流的分布形態;(2)通過統計學方法建立了衰減與區域構造之間的聯系，揭示了青藏高原以其巨厚的地殼和強烈的衰減顯著區別于東北和華北地殼;(3)青藏高原地殼中地震波的高衰減區分布與上地幔頂部Pn波低速區分布存在較強的相關關系，揭示出二者可能具有共同的熱成因機制。

　　該研究結果近期發表在國際地學期刊Earth and Planetary Science Letters (Zhao et al. Crustal flow pattern beneath the Tibetan Plateau constrained by regional Lg-wave Q tomography. Earth and Planetary Science Letters, 2013, 383: 113-122, doi: 10.1016/j.epsl.2013.09.038)。

圖1 青藏高原及周邊區域地形圖。上覆主要斷層系統(淺藍色線)、區域大地構造線、CENC臺站(方塊)、IRIS臺站(三角)、研究中所用地震事件的震中位置(紅色十字絲)。

圖2 (a)地殼中Lg波Q值和(b)上地幔頂部Pn波速度的比較。圖中紅色線為Q=200的等值線，勾勒出強衰減區。注意二者之間的相關關系。

圖3 沿93°E剖面附近各種結果的比較。(a)地表地形;(b)地殼-上地幔結構示意;(c)寬頻帶Q值分布;(d)地殼Lg波Q值與上地幔頂部Pn波速度變化。