青藏高原西北部地壳上地幔结构和地球动力学

Northwestern Tibet has a somewhat higher elevation and a notably narrower north-south extent compared to eastern Tibet, and is one of the regions with most intensive tectonic compression resulted from the Cenozoic India-Asia collision and uncommonly strong intracontinental intermediate-depth earthquakes, forming a natural laboratory to investigate the dynamic processes of continent-continent collision. Due to the lack of high-resolution 3-dimensional crust and upper mantle structure for this region, a series of significant scientific questions regarding the uplift and deformation mechanisms of northwestern Tibet and the convergence of Indian-Asian lithosphere remain controversial. We plan to deploy a broadband seismic array consisting of 30 seismograph stations in northwestern Tibet and southwestern Tarim, to image the detailed crust and upper mantle structure (e.g. seismic velocity, anisotropy, and density) by the methods of ambient noise and earthquake surface wave tomography, receiver function, P wave tomography and joint inversion, to analyze focal mechanisms for intermediate-depth earthquakes and stress conditions, and to reveal the subsurface geodynamic processes during the Cenozoic collisional orogenesis.

青藏高原西北部平均海拔稍高于高原东部, 南北向跨度最窄, 是新生代印度-亚洲碰撞造山过程中构造挤压最强烈的地区之一，并发生罕见的强烈陆内中源地震，是研究陆陆碰撞动力学过程的天然实验室。由于缺乏该区高分辨率三维壳幔结构，当前学术界对青藏高原西北部隆升变形机制，印度－亚洲岩石圈的汇聚方式等一系列关键科学问题仍然有较大争议。我们拟在青藏高原西北部与塔里木盆地西南部布设一由30个台站构成的宽频带地震台阵，利用环境噪声和地震面波成像、接收函数、P波成像及联合反演方法得到该区地壳上地幔精细速度结构、各向异性特征及密度组分结构，分析中源地震震源机制和应力状态，揭示该区新生代碰撞造山过程中的深部地球动力学过程。

本项目的科学目标是研究青藏高原西北部及周边地区壳幔精细结构和各向异性，进而探究其新生代碰撞造山过程中的深部地球动力学过程。在本项目的资助下，在青藏高原西北部布设了宽频地震观测台阵，并搜集了其他宽频地震观测数据，改进了接收函数各向异性研究等方法，通过多种方法对研究区壳幔精细结构进行了成像。环境噪声成像显示显示西藏高原西北部中地壳低速度层分布和强度具有较强的不均匀性，接收函数揭示不同地体地壳各向异性具有显著差异，这些观测与大规模定向地壳流模型的预测不一致。接收函数偏移成像显示地幔转换带结构存在显著异常，青藏高原西北部拉萨块体下方由于410km间断面（d410）的抬升导致地幔转换带增厚约15km，青藏高原中南部喜马拉雅块体下方由于660km间断面（d660）的下降导致地幔转换带增厚15km左右，可能反映了青藏高原岩石圈在印度板片的北向挤压下逐次增厚并拆沉的过程。目前本项目SCI论文正式发表4篇，其中Nature Index论文2篇, 已接收1篇（Geology）。