地震波衰减成像揭示青藏高原地壳流的分布

　　青藏高原是由印度板块与欧亚板块碰撞和挤压造成的。在形成过程中，高原受到整体抬升，内部物质在挤压和重力的双重作用下从内部向四周流动。基于这一设想提出的下地壳流模型能够较好地解释青藏高原的演化和地表形变特征，并得到一些地质学和地球物理学观测资料的支持。然而，由于很难对下地壳中的动力学过程进行直接观测，对其中物质流动的分布仍未得到比较一致的认识。高原的形成也伴随着强烈的热运动。热过程以及由此产生的温度变化会改变材料的本构关系，影响到地质块体的流变学特性。这一变化不仅支配着下地壳流动的模式，同时也会影响地震波速度和衰减的变化。因此，通过研究地壳和上地幔中地震波的衰减和速度变化有可能为地壳流的分布形态提供一定的约束。

　　中科院地质与地球物理研究所地球深部结构与过程研究室赵连锋副研究员与合作者利用地壳内地震事件的宽频带波形资料(图1)，研究了Lg波在青藏高原及邻近地区地壳中的衰减，建立了一个宽频带高分辨的衰减模型(图2)。他们进而探讨了该衰减模型对青藏高原地球动力学的意义(图3)。取得的主要成果包括：(1)利用地震衰减成像模型约束了地壳物质流的分布形态;(2)通过统计学方法建立了衰减与区域构造之间的联系，揭示了青藏高原以其巨厚的地壳和强烈的衰减显著区别于东北和华北地壳;(3)青藏高原地壳中地震波的高衰减区分布与上地幔顶部Pn波低速区分布存在较强的相关关系，揭示出二者可能具有共同的热成因机制。

　　该研究结果近期发表在国际地学期刊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)。

图1 青藏高原及周边区域地形图。上覆主要断层系统(浅蓝色线)、区域大地构造线、CENC台站(方块)、IRIS台站(三角)、研究中所用地震事件的震中位置(红色十字丝)。

图2 (a)地壳中Lg波Q值和(b)上地幔顶部Pn波速度的比较。图中红色线为Q=200的等值线，勾勒出强衰减区。注意二者之间的相关关系。

图3 沿93°E剖面附近各种结果的比较。(a)地表地形;(b)地壳-上地幔结构示意;(c)宽频带Q值分布;(d)地壳Lg波Q值与上地幔顶部Pn波速度变化。