青藏高原东北缘深部结构及高原扩展之地球动力学研究

发布时间：2017-12-22 16:40

本文关键词：青藏高原东北缘深部结构及高原扩展之地球动力学研究　出处：《中国地质科学院》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：印度板块与亚洲板块在新生代的碰撞,形成了雄伟的青藏高原。已有的研究提出大陆碰撞及随后的大陆俯冲导致了青藏高原岩石圈变形和生长。然而,受制于观测数据覆盖的不足,以往的研究多集中在高原南部。印度大陆与亚洲大陆的碰撞与俯冲作用如何控制和影响青藏高原东北缘(NE Tibet),即青藏高原与华北克拉通构造转换地带的岩石圈变形,仍旧是不清楚的。有必要以更密集的数据对这一构造转换区域进行补充研究。本文基于一条跨越青藏高原东北缘地区由38个宽频地震台站组成的线性密集台站剖面采集到的新数据集,利用地震接收函数(Sp和Ps转换波)对研究区下方的岩石圈结构进行成像,利用剪切波分裂(XKS震相)分析考察研究区下方的岩石圈上地幔各向异性。在上述研究获得的岩石圈结构成像和区域各向异性体制特征的共同约束下,结合前人研究结果,我们通过细致全面的分析、对比和综合,最后得到一个青藏高原东北缘的综合岩石圈模型。该模型展示了在汇聚挤压作用下,华北克拉通板块的冷的岩石圈地幔被斜向俯冲到祁连造山带下方,这一过程促使了同构造期的地壳逆冲扩展,区域各向异性体制特征很好地映证了我们的这一解释。我们总结的岩石圈模型较好地表述了亚洲岩石圈地幔逐次／多次向青藏高原下方俯冲的过程。亚洲岩石圈分为多块体,以较短距离向高原下方俯冲,地幔的楔入促使了高原以地壳逆冲的形式向外扩张和生长。上述研究结果基于以下几项重要的发现。如：1、岩石圈-软流圈界面(LAB)在S波接收函数成像图像上被清晰地观测到,表现为一个南倾的连续界面,从阿拉善块体内部向南倾斜连续地延伸到了祁连造山带的下方。剪切波分裂测量展示了跨青藏高原东北缘地震各向异性显著的横向变化,指示了青藏高原东北缘一系列大型断裂带在岩石圈变形过程中所起的关键作用。2、沿测线的SKS走时分析和接收函数成像,并结合前人的面波成像结果,共同支持一种推测,即一个相对较冷／刚性的亚洲岩石圈存在于祁连和阿拉善块体的下方,而一个相对较热／软弱的青藏高原岩石圈存在于松潘甘孜和西秦岭块体的下方。西秦岭北缘断裂带被视为在我们研究区内的分隔青藏高原岩石圈和亚洲岩石圈的分界带,在宏观上,昆仑-西秦岭山脉一线可能组成了青藏高原北缘的一条重要分界带,这条分界带在北部受刚性的亚洲岩石圈(包括柴达木盆地)的约束,对中东部青藏高原向东北方向的构造流起到一个阻挡作用,从而协调了青藏高原岩石圈的向东挤出。3、在祁连造山带下方识别出一个重要的双层各向异性特征,推测它与祁连中下地壳中作为逆冲滑脱构造的低速层(LVL)相关联。将青藏高原东北缘地区的地壳各向异性和区域XKS分裂结果综合起来进行细致全面地分析,并与地壳低速层特征联系起来,指示了壳幔解耦变形可能主导着祁连造山带下方的岩石圈变形,而垂直连贯变形可能主导着松潘甘孜和西秦岭块体下方的岩石圈变形。祁连造山带内的区域各向异性体制似乎符合在边界应力作用下正在发生的变形,而这种边界应力与来自北部边缘的可能的岩石圈向南的俯冲有关。4、沿测线的P波接收函数成像还揭示了一些其他重要的地球物理特征,包括西秦岭造山带下方北倾的壳内转换震相(NC)、西秦岭北缘断裂、海原断裂等大型断裂带下方的Moho错断和部分叠置,以及祁连造山带下方中下地壳出现的低速层(LVL)。概言之,我们的观测和研究结果提供了一个新的由地壳到地幔的断面,以更为全面的视角加深理解青藏高原东北缘这一构造转换区域的地球动力学演化和高原生长机制。
【学位授予单位】：中国地质科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P315.2

【参考文献】