重力数据三维反演揭示藏北岩石圈深部东西向非对称变形
作者单位：成都理工大学地球探测与信息技术教育部重点实验室 中国地质调查局成都地质调查中心
会议名称：《2023年中国地球科学联合学术年会》
会议日期：2023年
学科分类：070904[理学-构造地质学] 081801[工学-矿产普查与勘探] 081802[工学-地球探测与信息技术] 0709[理学-地质学] 07[理学] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程]
关 键 词：重力数据三维反演 岩石圈密度模型 岩石圈深部变形 对流移除 斜向俯冲
摘 要：青藏高原是全球海拔最高和面积最大的高原(图1a),其北部范围远远超出了印度与亚洲大陆在地表的边界(即印度河-雅鲁藏布江缝合带),以及俯冲印度板块的最北端(如,Li等,2008)。这表明在印-亚大陆持续碰撞的构造背景下,藏北岩石圈经历了广泛的变形。然而,学术界对于控制藏北岩石圈深部变形的确切机制仍不完全清楚,主要有对流移除(图1b)和斜向俯冲(图1c)两种端元模型(如,Molnar等, 1993;Tapponnier等, 2001)。尽管两种模型都为该地区的构造演化提供了有力的见解,但它们在预测西藏岩石圈地幔是否发生减薄、是否存在陆内俯冲现象,以及在解释地表隆升机制等方面存在明显的差异,这些矛盾凸显了进一步研究的必要性。本研究利用藏北地区地面布格重力数据(图1a中黑色矩阵框),采用基于互相关系数自约束的三维重力反演方法(Liang等,2023),并以面波速度(Shen等,2016)为先验约束,得出了岩石圈密度模型(图2)。结果显示,在金沙江缝合带附近之下,上地幔密度结构沿东西方向上存在显著差异。以约东经89°为分界线,西部区域表现为明显的低密度异常(图2 b、c、d),并在空间上与中中新世至第四纪发育的钾质火山岩分布区域(Chung等, 2005)基本一致。研究认为,该低密度异常很可能由岩石圈下部的对流移除和热软流圈上涌(Molnar等, 1993)引起。而东部区域则呈现出向南倾斜的高密度异常(图2 e、f、g),且在空间上大致位于接受函数图像揭示的向南倾斜的正转换界面和负转换界面之间(Kind等, 2002;Zhao等, 2010)。结合这一区域地表发育的始新世钙碱性花岗岩(Roger等, 2000),暗示高密度异常很可能体现了向南俯冲的亚洲岩石圈地幔。综上,藏北岩石圈深部变形模式可能呈现出东西不对称性。西部区域主要表现为岩石圈根部损失(Molnar等, 1993),而东部区域则主要为大陆斜向俯冲(Tapponnier等, 2001),两种变形模式分界线在空间上大致对应于南北走向的双湖地堑。这种不对称变形模式为理解青藏高原东西向不对称的地表地形、季风气候、水流系统,以及大型走滑断裂的分布特征和地壳运动矢量方向的变化(图1a)提供了新的见解。