区内的主要构造单元速度的变化特征

2025-04-01 17:49:17

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回答1：

通过上文的描述可以发现青藏高原在横向和垂向上的变化率都很大。地质上定义的构造单元，基本上是以缝合线或超深断裂为边界的，在高原的深部，这些构造单元的变化如何?根据地震层析400km以上的图像，作如下的描绘:

(1)柴达木盆地浅层大面积分布的低速扰动与盆地内的第四系覆盖有关。在下地壳，盆地被来自东北侧的山体逐步侵入，而且盆地中部与巴颜喀拉地体相连的高速物质自第四层起(60～90km)将盆地明显地分为两段。在上地幔，由于北部祁连山向南的俯冲，阿尔金山向东的插入，以及来自南部昆仑山阻挡、西部山体的东进，盆地的范围越来越小而且分成两个部分。因此盆地的岩石圈成山的形状，中部深度浅(约为60km)，东西两侧深，西部更深些(大于130km)。在180km深度上，大面积高速扰动物质出现，盆地消失了。

(2)巴颜喀拉地体位于昆仑造山带与金沙江缝合线之间，其中部地段在90km之上对应着高速扰动值，东部速度较低而且高低速扰动交替出现，速度变化较大。这证明了巴颜喀拉地体中部的地壳部分是坚硬、稳定的。地体的稳定性在上地幔开始减弱，130km深度以下区内速度结构的整体性被破坏，金沙江缝合线只在东部玉树一带还有显示。到了岩石圈底界(180～240km)的深度范围内，地体的中部出现了低速异常，这条低速带一直延续至400km的深度，速度扰动最低点偏向羌塘地体。

(3)羌塘地体南、北部的界线分别是班公错-怒江缝合线和金沙江缝合线。地体的上地壳部分(35km深度之上)由澜沧江断裂分割成南北两块，北块的东部为平坦的高原地带，速度相对低一些;西部的可可西里山呈高速扰动区。澜沧江断裂以南大面积的高速扰动分布是由于唐古拉山的影响。到了中下地壳，澜沧江以北为低速区，其南部的唐古拉山仍为高速区。这种明显的高低速分带现象一直延续至上地幔(130km深度)。低速区的出现很可能与羌塘地体北部壳幔内的Sn缺失现象有关，块体的塑性较大。高速区则是唐古拉山体的效应所致。

另外，在唐古拉山的西侧有一较强的条带状低速体出现在90km以上深度，并呈南北向展布，不知可否理解为藏南地堑向北的延续?

在岩石圈底界的深度上(180～240km)，除了杂多以南的局部区域，羌塘地体被高速扰动所覆盖。深度加大，进入了相当于软流圈的层位(240～310km)，羌塘地体的中部的速度高于周边地区，而且出现在巴颜喀拉地体内的低速体在向南位移进入了羌塘地体的北部。到了310km深度以下，该低速体成为青藏高原速度最低点(速度扰动至－5%)。

(4)拉萨地块的北界为班公错-怒江缝合线，南界为雅鲁藏布江缝合线。由于地理上与印度板块的距离较近，受到的影响也较强烈，该块体速度结构变化也比较复杂。该块体在上地壳部分(15～35km)，由于速度分布的特点不同，将该块体分为东西两部分。块体的东部速度带的走向为近东西向，由嘉黎断裂分成南北段，北段为高速带;南段为低速带，速度最低点在墨竹工卡。拉萨地块的西部速度分带现象十分明显，而且呈南北走向。这些南北走向的速度带，对应着地表近乎南北向展布的湖泊与断陷盆地。

在中下地壳(35～90km)，墨竹工卡的低速带呈北西向展布;拉萨的南部出现环状的高速异常区。拉萨地块的西部呈南北走向的速度分带现象依旧存在。在纳木错以南，有一条东西向的低速带横亘在拉萨地块的中部。

到了上地幔的深度(90～180km)，只有在地块中部，即拉萨西部的速度低于周围的速度。位于地块西部近南北向的速度带还有显示。上述横亘在拉萨地块的中部的低速带依然存在。

在岩石圈底界面的深度上(180～240km)，除了在拉萨-尼玛之间有一条较弱的低速扰动带沿北西方向展布外，整个拉萨地块被高速扰动所覆盖。

以下深度至400km以上层位，以拉萨为中心的块体中部的速度值低于块体其他位置的速度。

(5)喜马拉雅地体位于雅鲁藏布江以南。因为藏南地震台站较少，所以层析覆盖面受到影响，解释也不是很完整。在地表至上地壳的深度上，由于受雅鲁藏布江流域的影响，在本项目的研究区内，喜马拉雅地体呈低速扰动状态。中下地壳层位上，日喀则及尼木以南高速扰动在向北延伸;到了上地幔的深度，高速体已越过了雅江以北。这些来自深层的高速物质是否可以推测为印度板块向北的俯冲和延伸?

(6)阿尔金断裂带是青藏高原的北界，层析图中反映的阿尔金断裂是陡立的，延深至130km以下深度。

(7)金沙江缝合线在反演中被发现是一条超岩石圈的缝合线，它的中部和东部一直断断续续地出露到180km深度。

经过上述对青藏高原地震层析反演结果的分析，提出几个问题作为讨论性的意见:

(1)藏北格尔木与雁石坪之间的低速扰动体和地质上的巴颜喀拉地体与羌塘地体相对应，主要出现在130km以下深度。为什么在这么深的位置会出现如此大面积的低速体呢?有的观点认为是地幔底辟的存在(许志琴等，1996)，有的观点认为这种速度扰动是相对值并不一定就是低速体，地幔是硬冷的不会有低速物质出现，低速体只存在于地壳中(Paul Tapponnier，2001)。但就我们的结果来看，即使是相对值，也是青藏高原速度的最低点。本书作者倾向于地幔底辟的说法。

(2)地震层析水平切片图中，在130km以上深度出现在拉萨地块内，位于日喀则西北部的南北走向的低速扰动体，对应着近乎南北向展布的晚生代的裂谷与断陷盆地，推断低速扰动体与断陷盆地中的第四系覆盖有关。该低速体一直向北延伸，在15～35km、60～90km两层，穿过了班公错-怒江缝合线，与唐古拉山相连。另外在低速体的旁侧伴随着条带状的高速体分布。是否与拉张伴随的局部挤压有关?

早就有人发现雅江缝合线并非喜马拉雅-西藏碰撞带当今变形的界线，因为在上地幔中，地堑走向及发震正断层与缝合带相交，显示了东西向的拉伸运动(Molnar ＆ Tappon-nier，1978;Molnar ＆ Chen，1983)。这将意味着青藏高原中部、南部主要的EW向走滑断裂是连接SN向引张系的转换带。这些转换构造的出现，不需要昆仑和喀喇昆仑断裂之间青藏高原北部离散的各个块体的朝东挤出(Armijo et al.，1986)。取而代之，走滑断裂也可以促使青藏高原朝东扩展(Yin，2001)。

(3)Hirn(1995)根据剪切波分裂数据认为，雅江缝合带以北约100km处有一条相当规模的岩石圈界线。在界线上约为北纬30°的地方，剪切波分裂时间(δt)从(0.1±0.1)s急剧上升到(0.7±0.2)s。δt值的这一突变预示着印度次大陆与欧亚大陆地幔缝合线位于雅江缝合带以北75～100km，而地表所见的雅江缝合线只是上地壳界限(Sand-vol，1997;Chen ＆ Ozalaybey，1998)。上述关于拉萨块体速度结构的讨论中，在北纬30°处，下地壳上地幔深度上(60～130km)有一条横亘在拉萨地块中部的低速带，极有可能是发生在岩石圈内的断裂。另外，层析的剖面结果(见彩图7(a))也证实了这一现象，而且发现这条岩石圈界线以较小的角度向北插入。

上述地幔缝合带位置在布格重力异常中也有反映，表现为约50×10^－5m/s²的突变重力低值。而且，这个突变的重力低值带，与横亘在拉萨地块中部的低速带的位置是重合的。

(4)值得注意的是位于安多西北的唐古拉山(北纬约33°)一直到310km处都对应着高速扰动，而且在下地壳上地幔深度上(35～130km)尤为明显。显示了唐古拉山像是一堵屏障阻止了印度板块向北的俯冲。

Chen ＆ Ozalaybey(1998)曾指出，位于北纬33°左右的另一重力低值所对应地区以北的剪切波分裂时间δt值比北纬30°的δt高出一倍，认为该异常区是俯冲印度岩石圈的北端。McCaffrey和Nabelek(1998)也提出，印度俯冲板块对藏南地壳变形的影响到北纬33°左右为止。本书所述的格尔木-日喀则地震层析剖面发现北纬33°左右(唐古拉山一带)近乎陡立的高速体及INDEPTH-Ⅲ的PKP走时残差急剧增长的现象支持了这一观点(见图5.2.1)。

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