岩石圈中心薛帅等-Tectonophysics：大地电磁探测揭示青藏高原中南部电性结构及其构造意义

　　藏南一系列南北向伸展裂谷是青藏高原最显著、分布最广泛的构造样式之一，裂谷北端终止于青藏高原中部雁形排列的共轭走滑断裂附近。早期研究认为南北向伸展裂谷和近东西向共轭走滑断裂两种构造的形成具有一定相关性，但目前有关两种构造的深部结构特征尚不明确，其形成机制仍存在较大争议，一定程度上制约了人们对青藏高原隆升和向外生长机制的认识。中国地质科学院地质研究所岩石圈中心薛帅助理研究员与合作者利用横穿格仁错共轭走滑断裂（GCF）和定结-申扎裂谷（XDR）结合部的大地电磁数据（图1），以及收集处理的早期藏南天然地震和大地电磁研究结果，揭示出南北向裂谷和共轭走滑断裂的地壳和上地幔深部结构，并讨论了两种构造的内在联系和形成机制。

图1 青藏高原中南部区域地质构造和已开展的大地电磁测点

　　本研究取得的主要认识如下：

　　（1）格仁错共轭走滑断裂（GCF）两侧存在显著的地壳电性差异。三维大地电磁反演结果（图2a1、b1）和处理计算的中下地壳电导（图3）（积分深度~30-60 km）显示，雅鲁藏布江缝合带（IYS）以北和共轭走滑断裂（如GCF）以南的青藏高原南部，尤其南北向裂谷下方，中下地壳普遍分布高导低速的弱物质层。但在格仁错共轭走滑断裂（GCF）附近，中下地壳电阻率明显增大，走滑断裂以北的电导显著变小；

　　（2）格仁错共轭走滑断裂（GCF）两侧表现为明显的上地幔地震速度差异。沿大地电磁测线提取的早期天然地震结果（图2a2、a3、a4、b2和b3）显示，定结-申扎裂谷以西和正下方（格仁错走滑断裂西南部）上地幔表现为高速特性，而格仁错走滑断裂东北部上地幔则为低速特征，且在格仁错走滑断裂附近存在SKS波分裂高延迟。

图2沿测线AA’和BB’的大地电磁和天然地震结果

图3中下地壳电导率沿深度范围~30-60 km的积分电导

　　综合大地电磁和天然地震等结果，分析认为南北向裂谷和共轭走滑断裂的地壳和上地幔深部结构特征主要为：裂谷下方为弱地壳（中下地壳高导层）、强地幔（高速上地幔）；共轭走滑断裂区域下方则为强地壳（较高阻地壳）、弱地幔（低速上地幔）。藏南大范围弱物质层可能与青藏高原周缘发现的中下地壳流紧密联系，而青藏高原中部的低速上地幔则可能与大规模地幔热物质上涌密切相关。结合地球动力学模拟等研究结果，本研究提出在印度大陆和欧亚大陆沿弧形边界持续汇聚作用下，藏南上地壳与弱中下地壳解耦，从而在弱中下地壳之上的上地壳发育了一系列规则南北向裂谷，而高原中部的共轭走滑断裂区域地壳则整体向东刚性挤出（图4）。

图4本研究提出的青藏高原地壳和上地幔结构特征卡通图

　　本研究分析了青藏高原中南部深部电阻率和地震速度结构特征，为理解青藏高原的隆升和向外生长研究提供了重要证据。研究得到了国家自然科学基金项目（41804090, 41574091,41704099, 91962109）和第二次青藏高原综合科学考察研究（2019QZKK0701）的共同资助。该项成果近期发表于国际地学期刊《Tectonophysics》：

　　ShuaiXue, Yun Chen, Hongda Liang, Xin Li, Xiaofeng Liang, Xiaobing Ma, Zhanwu Lu, DenghaiBai, Yongli Yan, 2021. Deep electrical resistivity structure across the Gyaring Co Fault in Central Tibet revealed by magnetotelluric data and its implication, 809, 228835.

　　原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040195121001190