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青藏高原是由印度与欧亚板块的碰撞和持续的岩石圈汇聚、缩短增厚形成的。板块重建理论认为印度和欧亚板块之间有至少1700km的汇聚距离被高原内部的南北向缩短以及走滑逃逸所吸收。自形成之日起,青藏高原的岩石圈就发生了强烈的变形作用。地球科学家围绕青藏高原的岩石圈变形机制提出了一系列动力学模型,按主要机制可以分为:构造挤出模型、缩短增厚模型、拆沉模型、地壳流模型以及俯冲模型等。高原的隆升主要是由板块碰撞产生的挤压应力导致的,在这样强烈的挤压应力下,青藏高原中部却发育了代表明显的东西向拉张作用呈V字型展布的共轭走滑断层。共轭走滑断层在调节高原南北向缩短与东西向扩张的过程中起重要作用。同时该区域作为印度板块和欧亚板块碰撞的直接作用区域,壳幔物质受到强烈挤压变形,其相互作用仍在进行。因此,对该区壳幔结构进行研究并进一步获得共轭走滑断层的形成机制不仅可以帮助我们认识青藏高原隆升以及岩石圈变形过程,也有助于我们理解在发生这些过程中产生的一系列地质,构造事件响应。为此,本论文基于在班公怒江缝合带两侧布设的SANDWICH流动宽频带地震台阵,利用接收函数和背景噪声成像方法就薄岩石圈与高缩短量之间存在不协调关系、印度板块俯冲缺少深度的制约、共轭走滑断层的形成机制缺少深部约束三个科学问题展开研究。 接收函数与背景噪声成像方法是研究壳幔速度结构的有力工具。接收函数通过其垂向分量对径向分量和切向分量作反褶积消除震源因子以及传播路径效应可以获得台站下方地壳上地幔速度间断面以及壳内的速度比信息;近几年来迅速发展起来的背景噪声成像方法不需要等待地震或人工源爆破,利用台站间噪声信号的互相关运算提取经验格林函数,进一步对格林函数中的面波进行频散分析,可以获得高分辨率的地壳S波速度结构。 接收函数地幔过渡带共转换点偏移成像结果显示以(88°E,33°N)为中心的羌塘块体和以(90°E,31°N)为中心的拉萨块体下方地幔过渡带比标准模型厚15km。对于羌塘块体下方地幔过渡带的增厚,我们推测是羌塘和松潘甘孜的岩石圈发生大规模拆沉,冷的岩石圈地幔底部进入地幔过渡带导致。这种大规模拆沉会造成高原的快速隆升并伴随火山活动。高原的快速隆升导致亚洲季风的突然增强,高原块体内部发育正断层和东西向拉张,印度南缘褶皱和逆断层以及高原北部火山活动的出现。而根据始新世到渐新世和中中新世到第四纪高钾火山岩的发现,我们推测羌塘块体和松潘甘孜块体在印度和欧亚板块汇聚过程中发生了多期次的拆沉作用。对于拉萨块体下方地幔过渡带的增厚,结合体波走时层析成像在相同位置显示的从300km追溯到660km深度的高速异常以及SKS分裂推测彭曲申扎裂谷和亚东谷露裂谷之间的印度岩石圈板片以高角度俯冲,我们提出了印度岩石圈板片撕裂和高角度深俯冲模型,即亚东谷露裂谷与彭曲申扎裂谷之间的印度俯冲板片为高角度俯冲,俯冲深度较大进入地幔过渡带,造成该处地幔过渡带的增厚。 接收函数H-κ扫描结果显示拉萨块体的地壳厚度比羌塘块体的厚,共轭走滑区的地壳平均速度比要高于周围区域,最高的地方位于Muga Puruo rift区域,其值大于1.9,结合地震定位的结果发现共轭走滑区广泛发育地震,震级偏小,即共轭走滑区地壳积累的能量是以中小地震的形式释放的,推测共轭走滑区的地壳整体温度较高,强度较弱。 背景噪声成像结果显示共轭走滑区中下地壳发育连通的低速异常区。结合该区高速度比的特点,我们推测是温度升高造成的部分熔融导致的。由于低速异常区在东西走向连通,这样一种连通的“通道”为中下地壳的物质东向流动提供了一种可能。另外该区Muga Puruo rift区域中下地壳出现了明显的S波低速的特点,这与该区域的高速度比相对应。 综上,我们认为高原的岩石圈在向北运动的过程中由于缩短增厚,较冷的岩石圈底部会和热的软流圈物质接触,热扰动会诱发对流失稳,使岩石圈底部被软流圈剥离,剥离的岩石圈由于密度较大会下坠进入上地幔。当经过地幔过渡带时,相变界面产生的浮力会使岩石圈物质滞留在此,冷的岩石圈物质会使地幔过渡带发生增厚现象。岩石圈底部的剥离作用会造成高原的迅速隆升并伴随软流圈物质的上涌。在上涌的软流圈对薄岩石圈“烘烤”作用下,此处的地壳整体温度升高,强度变弱,造成地壳的平均速度比增高,中下地壳发育部分熔融。软的地壳导致其中的能量不能持续积累,应变的能量以中小地震的形式释放。高原的快速隆升会造成重力势能的增加,这种挤压应力会导致中下地壳东西连通的软弱的塑性层向东运动。塑性层持续的向东运动会形成一种拖曳剪切力,上方软弱的地壳在下方东向拖曳剪切力以及南北刚性块体的挤压应力作用下形成了高原中部呈V字形展布的共轭走滑断层。