本文關(guān)鍵詞：青藏高原東北緣及周邊地區(qū)瑞利面波層析成像研究

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【摘要】：青藏高原東北緣是青藏高原向內(nèi)陸擴(kuò)展的前緣部分,中、晚新世以來該地區(qū)經(jīng)歷了強(qiáng)烈的造山運(yùn)動,內(nèi)部發(fā)育了多條規(guī)模較大的斷裂。青藏高原東北部和鄂爾多斯地塊之間有寬度為200km的巨大邊界帶,是中國最活躍的地震帶之一。研究青藏高原東北緣的地殼及上地幔結(jié)構(gòu),對于揭示該區(qū)不同構(gòu)造單元之間的深部邊界特征、大陸動力學(xué)和大陸內(nèi)部強(qiáng)震成因等具有重要意義。青藏高原東北緣也是檢驗(yàn)不同高原隆升及演化模型的理想場所之一。“中國地震科學(xué)臺陣探測”項(xiàng)目二期,在青藏高原東北緣及周邊地區(qū)布設(shè)了670套寬頻帶流動地震臺站,這是迄今為止在該地區(qū)布設(shè)臺站數(shù)目最多、密度最高的地震觀測臺陣,平均臺間距為35km。本文利用該密集臺陣的寬頻帶流動地震臺站資料,應(yīng)用基于程函方程的面波成像方法,得到了10-120s周期的瑞利面波視相速度分布圖像；基于弱各向異性介質(zhì)的基本假設(shè),擬合了瑞利面波的方位各向異性(20-60s)：利用赫姆霍茲方程對視相速度做校正,得到了結(jié)構(gòu)相速的分布圖像(20-120s)；最后利用高分辨率的相速度分布圖像和方位各向異性分布結(jié)果,結(jié)合該區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造背景和前人已經(jīng)取得的研究成果,探討了該區(qū)域的殼幔結(jié)構(gòu)特征及其構(gòu)造含義、相速度分布與地震活動性的關(guān)系,以及方位各向異性結(jié)果的構(gòu)造含義。本文得到的主要研究結(jié)果及結(jié)論如下：(1)、青藏高原東北部在16-60s周期范圍內(nèi)均顯示出明顯的低速異常分布特征,表明該地區(qū)地殼及上地幔頂部附近的S波速度較低,介質(zhì)的力學(xué)強(qiáng)度較弱。力學(xué)強(qiáng)度較低的青藏高原殼幔介質(zhì)在板塊碰撞導(dǎo)致的強(qiáng)烈構(gòu)造擠壓應(yīng)力作用下,易發(fā)生變形、褶皺、增厚和斷層活動。高原內(nèi)部相速度的差異特征與地形分布、莫霍面深度分布以及構(gòu)造作用的時(shí)間和空間差異分布密切相關(guān)：(2)、四川盆地與鄂爾多斯塊體之間的秦嶺褶皺系及其以西的近200km范圍內(nèi),地殼結(jié)構(gòu)以高速特征為主,中下地殼不存在明顯的低速層結(jié)構(gòu)。因此即使青藏高原內(nèi)部存在地殼通道流,也很難從四川盆地與鄂爾多斯塊體之間流過,或者說通道流在這一地區(qū)并不明顯；(3)、鄂爾多斯塊體內(nèi)部相速度顯著高于青藏高原東北部(16-60s),整體上呈現(xiàn)出高速異常分布特征,但其西部邊界附近相速度低于塊體內(nèi)部,且存在明顯的橫向不均勻特征,表明穩(wěn)定的鄂爾多斯塊體在西部邊緣地區(qū)已受到構(gòu)造作用的影響,產(chǎn)生了一定程度的構(gòu)造變形。12-40s周期,阿拉善塊體以北地區(qū)的速度介于鄂爾多斯與青藏高原地區(qū)之間,但更接近穩(wěn)定的鄂爾多斯塊體,可以確認(rèn)其中下地殼具有高速、橫向變化較小的特征,是相對穩(wěn)定的塊體。阿拉善塊體中上地殼的速度介于青藏高原與其北部塊體之間,可能是正在經(jīng)歷早期破壞的塊體；(4)、鄂爾多斯塊體西北緣的臨河斷陷盆地和西緣的銀川斷陷盆地,在較短的周期范圍內(nèi)(12-20s)表現(xiàn)為局部低速特征。但與銀川斷陷盆地不同,臨河斷陷盆地顯著的低速特征一直延續(xù)至120s周期以上,推測該區(qū)域可能存在來自軟流圈的熱物質(zhì)通道,地幔熱流物質(zhì)的侵入引起巖石圈局部熔融,導(dǎo)致顯著的低速異常分布特征；(5)、在敏感深度到達(dá)地幔巖石圈及軟流圈深度范圍(60-120s),高原東北緣顯著的低速異常幾乎連為一體,擴(kuò)展到了鄂爾多斯塊體西部邊界附近,可能反映了整個(gè)青藏高原東北部地幔巖石圈都受到了高原隆升的強(qiáng)烈構(gòu)造作用,同時(shí)地幔熱流物質(zhì)侵入導(dǎo)致巖石層減薄或者局部熔融,表現(xiàn)出較低的力學(xué)強(qiáng)度。鄂爾多斯塊體整體上表現(xiàn)的高速異常分布特征,反映了其保留了古老克拉通的高速巖石圈的性質(zhì)。同時(shí),塊體南部相速度顯著高于北部,可能反映了其南北巖石圈厚度存在明顯差異。秦嶺褶皺系中段顯著的低速異常夾持于南北兩側(cè)高速之間,表明該地區(qū)具有相對較薄的巖石圈厚度,青藏高原低速軟流圈物質(zhì)可能沿秦嶺造山帶下方向東流動；(6)、大部分地震分布在活動塊體邊界附近及塊體間的過渡區(qū)域,這些地震頻發(fā)區(qū)同時(shí)對應(yīng)低速或者高低速過渡區(qū)(16s)；(7)、青藏高原內(nèi)部快波方向呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn),與該區(qū)域在擠壓環(huán)境下的伸展方向具有相似的變化特征。祁連褶皺帶受高原內(nèi)部北東向強(qiáng)烈的擠壓,以及阿拉善地塊和鄂爾多斯地塊的阻擋,地殼逐漸縮短增厚,并導(dǎo)致地殼和上地幔巖石的晶格優(yōu)勢排列方向與流展方向平行,表現(xiàn)出各向異性方向大致與褶皺帶展布方向平行的特征。
【學(xué)位授予單位】：中國地震局地球物理研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P315

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本文編號：1173547