青藏高原东北缘和鄂尔多斯地块地壳上地幔结构及动力学研究

青藏高原东北缘和鄂尔多斯及周边地区是中国大陆构造运动活跃、地震活动频繁的区域，该区域的地壳上地幔的精细结构的研究，以及在此基础上的动力学过程的分析和模拟，对了解该区域的动力学变形机制、强震孕震机理问题等都有极为重要的意义。本项目通过收集中国地震台网和国际PASSCAL台网在该区域的地震波资料，利用地震噪声成像和地震面波层析成像等方法，构建高分辨率的各项同性和各向异性的三维青藏高原东北缘和鄂尔多斯周边区域的地壳和上地幔波速模型。以此为基础，反演该区域上地幔小尺度对流流场及作用于岩石层和地壳底部的应力场，通过数值模拟手段，研究鄂尔多斯及周边区域在青藏高原的挤压、地壳物质流动以及地幔对流作用下的应力场和形变过程；定量分析青藏高原东北缘东西向物质通道流动和小尺度地幔对流对青藏高原东北缘和鄂尔多斯隆起、周边裂谷带的区域构造动力学的作用和贡献。为了解该区域的动力学模式和地震孕震背景提供理论依据。

研究青藏高原东北缘和鄂尔多斯地块地壳岩石圈结构和动力学背景，分析其构造应力场和孕震环境，对于了解中国大陆的变形机理以及大地震的孕育机理等重要课题都有极为重要的作用。本项目的主要研究内容为：1）地震波速度结构研究，包括利用噪声成像和地震面波多平面波成像方法得到Rayleigh 面波和 Love面波相速度图；构建地壳和上地幔的三维各向同性和径向各向异性剪切波速度结构；使用面波数据构建地壳和上地幔的各向异性模型。2）分析该区域的孕震环境、地震应力场以及动力学机理，结合地震资料和岩石物理结果，确定青藏高原东北缘和鄂尔多斯及周边地区地壳动力学环境。.本项目主要获得了以下几方面的研究成果：1.地壳上地幔速度结构研究。1)利用噪声成像方法获得了鄂尔多斯及周边区域包括秦岭造山带、四川盆地的地壳上地幔速度结构。研究表明秦岭造山带的地壳和上地幔顶部不存在低速软弱带，因此不支持在该深度上存在青藏高原物质逃逸的通道。2）获取了青藏高原东部及周边区域的径向各向异性分布，从而对该区域的构造应力场以及动力学环境给出了约束。3)联合噪声成像和远震P波接收函数进行联合反演，获取了秦岭-大别造山带及周边区域的地壳上地幔速度结构、Moho面起伏等信息，发现秦岭大别造山带区域的地壳速度结构和南北两侧的速度结构有较为明显的差异。4）获取了青藏高原和帕米尔高原结构，从而对青藏高原的动力学机理得到了更好的认识。2. 地震和动力学方面的研究。1）反演了中国大陆岩石圈有效弹性厚度及其各向异性分布，并基于GPS观测和地下运动状况，结合地震活动性，给出了中国大陆主要构造活动区域的动力学强度及分布状态。增加了对青藏高原、鄂尔多斯等块体的动力学环境的认识；2）研究了中国大陆活动构造带的地震性质及孕震结构，发展了联合大地测量和地震学资料确定地震震源性质的方法，对汶川、芦山、鲁甸等强震的震源性质和发震机理进行了深入研究，为认识研究区域的孕震构造和动力学机理提供了定量的依据。.项目执行期间，共发表发表标注论文32篇，其中SCI论文25篇，EI论文3篇，核心期刊4篇。已经超额完成了项目的预期目标。本项目的研究，以及后续的工作，将会在很大程度上增加我们对青藏高原和鄂尔多斯的孕震环境和动力学机理的认识。