喜马拉雅东构造结周边地区主要断裂现今运动特征与数值模拟研究

本研究通过对东构造结及其周边地区主要断裂进行野外考察,通过GPS观测数据和地质、地球物理资料的综合分析,建立三维有限元模型;运用数值模拟方法对东构造结周边地区主要断裂现今运动特征进行模拟研究,取得一些初步的认识:(1)东构造结北侧和东侧地块总体上围绕构造结发生顺时针旋转,右旋走滑的东南边界断裂不是嘉黎断裂,可能是阿帕龙...     

喜马拉雅东构造结及周边地区地壳各向异性特征

利用喜马拉雅东构造结及周边地区的48个宽频带地震台站记录的远震波形数据,通过Pms波分裂测量得到了 295对地壳各向异性横波分裂参数,获得了研究区的地壳各向异性图像.喜马拉雅东构造结的快波偏振方向主要为NE-SW方向,周边地区的快波偏振方向呈现出绕东构造结顺时针旋转的趋势.Pms波分裂的慢波延迟时间范围为0.11～0.30 s,平均值为0.24 s.对比分析研究区内Pms波分裂、近震直达S波分裂和远震SKS波分裂的结果发现,上地壳各向异性对Pms波分裂影响有限,地壳各向异性主要来自于中下地壳矿物和熔体的定向排列;地壳各向异性对SKS波分裂影响较小,SKS波分裂主要反映了上地幔的各向异性特征;Pms波分裂的快波偏振方向与近震直达S波分裂和远震SKS波分裂的快波偏振方向表现出较好的一致性,并且与地表构造和变形特征具有较好的相关性,反映了喜马拉雅东构造结及周边地区的岩石圈变形可能为垂直连贯变形模式.     

印度及其毗邻地区的概率地震危险性图

本文介绍了全球地震危险性评估计划 ( GSHAP)在 0°～ 40°N和 65°～1 0 0°E范围内的印度及其毗邻地区的实施情况。通过对包括美国国家海洋及大气管理局 ( NOAA)汇编的地震目录在内的地方目录进行筛选 ,删除重复的 ,余震和没有震级的地震 ,将主要地震汇编成地震目录。根据主要的构造特征和地震活动性趋势 ,勾画出 86个潜在震源区。运用GSHAP所采用的 Mc Guire概率性地震评估法 ,计算出今后 50年内由 0 .5°× 0 .5°的网格确定的位置上、超越概率为 1 0 %的峰值地面加速度 ( PGA)。由于目前还没有适用于印度地区对衰减值估算的可靠的方法 ,所以我们还是采用乔伊纳和布尔( Joyner and Boore,1 981 )的衰减关系式。将格点上的 PGA值制成等值图来得到地震危险性图。危险性图反映出印度板块边界地区和青藏高原地区的危险性水平是0 .2 5g量级 ,在地震活动比较活跃的地带 ,如印度东北部、兴都库什地区和缅甸地区 ,此危险性水平是 0 .3 5～ 0 .4g量级。在印度地盾 ,在大部分地区的区域地震危险性量级大约是 0 .0 5～ 0 .1 g,而有些地区 ,如科伊纳地区的地震危险性水平是0 .2 g量级。该图还可改绘成分别标有因子 0 .1 g、 0 .2 g、 0 .3 g和 0 .4g四个地带的常规地震区划图     

2017年西藏米林6.9级地震震源参数及其构造意义

北京时间2017年11月18日06时34分,西藏自治区林芝市米林县发生了M6.9级地震.地震位于印度板块向欧亚板块插入的东北犄角,是喜马拉雅造山带地壳缩短和构造旋转变形最为强烈的部位.本研究利用多种近震和远震台网记录的波形和到时数据,对该地震的震源位置和发震时刻进行重新确定.结果表明,地震震源深度为海平面以下7 km±2 km （或地表以下10 km±2 km）,经纬度为（29.87°N±0.01°N,95.02°E±0.01°E）.结合其他地球物理和地质学资料,我们推测该地震发生在NNW向西兴拉断裂带,南迦巴瓦构造结北东向的逆冲推覆和青藏高原东南向逃逸的侧向挤出是该地震发生的主要构造背景.     

高喜马拉雅中段近期的地壳运动—大地测量最新结果及其解释

基于１９９２、１９９６年两期ＧＰＳ重复观测资料,对喜马拉雅中段的地壳运动及其机制作了初步分析和探讨。结果表明：江孜（喜马拉雅）块体在喜马拉雅南侧和雅鲁茂布江北侧的水平挤压下,以１２ｍｍ／ａ缩短,这与Ｍｏｌｎｅｒ等所给出的５０￣６０ｍｍ／ａ相比要小得多;喜马拉雅的垂直运动（隆起）速率各点平均值仅为５．３ｍｍ／ａ。最后,对喜马拉雅和青藏高原隆起的机理作了初步探讨。     

喜马拉雅地区S波分裂研究

利用最小特征值法，分析了喜马拉雅地区56个台站的地震记录，其中有39个台站能观察到S波分裂，其平均分裂时间在08 s左右.沿台站GAIG-T0040 连线的东西两侧各向异性参数呈现明显的差别：其以西地区，约有一半的台站没有观测到S波分裂，快波方向主要为NW和NWW方向；以东地区台站的快波方向在MBT（主边界断裂）以南为NNE向，平均分裂时间为1.05 s；低喜马拉雅地区为NE和NEE向，平均分裂时间为0.72 s；而在特提斯喜马拉雅地区为N-S和NE向，平均分裂时间为0.68 s.综合其他研究结果，认为东西向各向异性参数的差异是由于印度块体向北推进时的横向不均匀性造成的，而南北向的变化与该地区构造单元的分布一致.     

喜马拉雅山南部的构造复杂性

根据对恒河盆地西部的多振型宽频带面波频散资料的分析推断,该区的地壳结构不具有大陆地盾的特征,相反,却非常象某些海洋高地。这一异常的海洋型地壳与恒河盆地东部地盾地壳的分界线可能在阿拉瓦利山脉（Aravalli Ridge）。该处地壳的地质特征具有异常高的电导率,其走向垂直于喜马拉雅山脉。目前广为接受的假定认为是构造均匀的印度大陆岩石圈向喜马拉雅山下俯冲。本文的研究结果对此观点提出了置疑:在北部印度大陆内的地壳运动可能存在着差异。我们追溯印度-欧亚大陆的碰撞历史,这个因素恐怕是不容忽视的。     

关于喜马拉雅山重力均衡问题

在19世纪中叶的大地测量学发展中,喜马拉雅是重力(地壳)均衡的策源地,那年代的普拉特(Pratt)和爱黎(Airy)分别提出了各自的均衡模式,而在后期有的文献中却指出:那里并非均衡或不完全均衡,不过,现今仍有人认为:喜马拉雅仍然是重力均衡的地区,尽管上世纪70年代实验均衡理论的出现,也未见到有人对这里均衡程度的问题作些回答.为此,本文从理论和实际上对该问题作了解释和证明,那里的均衡程度尚不到百分之六十,并指出:如按经典均衡理论和方法对该地区(如珠峰)进行重力推估,将会使推估值的失真,并使正高(海拔高)产生较大的影响,可达80cm.     

均衡异常与喜马拉雅隆起

利用重力测量资料，分析了喜马拉雅地区的均衡异常和板块水平挤压的重力效应。结果表明：沿喜马拉雅山脊存在一条正的均衡异常带；板块水平挤压的均衡效就不明显。基于热异常地幔的观点，讨论了异常的场源，并估算了喜马拉雅的相对上升高度和速度，提出：场源深度在莫氏面以下：推测该场源为一高浊异常地幔体，其形状似一水平圆柱；相对上升高度为２．５ｋｍ，上升速度为５．２ｍｍ／ａ。     

青藏高原东缘川滇构造区深部电性结构特征

本文对位于青藏高原东缘川滇构造区的贡山一绥江大地电磁测深(MT)剖面数据进行反演,获得沿剖面的深部电性结构,为研究喜马拉雅东构造结、川滇菱形地块与华南地块的构造变形特征、壳幔耦合关系、地块间接触关系以及相互作用等问题,提供电性结构的依据.研究发现:(1)电性结构揭示澜沧江断裂带和小金河断裂带为深大断裂带,控制着研究区的深部结构特征和形变机制;(2)澜沧江断裂带和金沙江断裂带之间的高阻体,可能是扬子古地块的残留部分;小金河断裂带和安宁河断裂带之间的高阻体,则是峨眉山大火山省喷发形成的冕宁一越西杂岩带;(3)在滇西地块、川滇地块和大凉山地块均存在低阻层,它们的介质属性有所不同,滇西地块下的低阻层"疑似"高热状态的岩浆囊,主要由缅甸弧向东俯冲运动引起的,中上地壳的高热状态使地块的活动性增强;川滇地块内部的壳内低阻层的成因为:理塘断裂带和小金河断裂带之间的地表低阻层由破碎带充水所致,而金沙江断裂带和理塘断裂带之间的中地壳低阻层可能是由局部熔融物质或含盐流体导致的,其为壳内物质运移的通道.从而在地下物质发生大规模走滑运动的过程中起到引导作用;川滇地块东部和大凉山地块西部的壳内低阻层可能与地慢物质的上涌有关;马边断裂带附近的低阻体可能与破碎带变宽和破碎带内的流体有关.     

喜马拉雅东构造结上地壳各向异性特征

本文利用雅鲁藏布江下游台阵的16个台站2016年度的近震数据,通过横波窗内的横波分裂测量,在各台站总计得到369个有效的横波分裂参数对,分析得出喜马拉雅东构造结上地壳各向异性特征。空间上,各台站的快波偏振优势方向整体上自西向东由近EW向,转为NE向,然后转向近NS或NNE向,最后转向NW向。大部分靠近或位于活动断裂带上的台站的快波偏振优势方向与断裂的走向一致,主要体现在墨竹工卡断裂上的ZOS台,雅鲁藏布江断裂上的WOL,NYG,ZIB和DOJ台站,墨脱断裂上的BEB和DEX台站,以及迫龙—旁辛断裂上的BAX和DAM台站;而距离雅鲁藏布江断裂西段和东段各有一定距离的LAD和YIG台站,以及位于雅鲁藏布江断裂东段与嘉利断裂交会处的TOM台的快波偏振优势方向与断裂走向存在一定角度,但其与喜马拉雅东构造结主压应力场方向NNE向基本一致。上地壳各向异性整体体现了结构控制和应力控制的特征,但各台站的横波分裂参数并未表现出随时间的规律变化特征,这可能与2016年研究区地震活动强度较弱有关。研究区各台站间存在较大的横波分裂参数差异和自身离散度,反映出东构造结复杂的构造特征和剧烈的变形作用。      

尼泊尔地震后喜马拉雅地区地震风险浅析

2015年4月25日,尼泊尔发生MS8.1地震,中国西藏、印度等周边多个国家和地区受到影响。此次地震是1934年1月15日尼泊尔Bihar 8级大地震后,尼泊尔遭受的最强烈地震。地震发生后,喜马拉雅地区的地震风险再度引起关注,在此,我们对相关研究做一简要梳理和总结,以供参考。     

西藏高喜马拉雅定结和北喜马拉雅拉轨岗日古元古花岗质片麻岩的年代学及其意义

在西藏高喜马拉雅(HHM)定结地区和北喜马拉雅(NHM)的拉轨岗日一带, 发现有大面积分布的花岗质片麻岩, 分别侵入于聂拉穆群的麻粒岩-角闪岩相和拉轨岗日群角闪岩相的变质沉积岩中. 这些花岗质片麻岩原岩主体岩性相当于过铝质的二长花岗岩, 野外地质特征反映为上述基底变质岩深熔的产物. 2个不同产地的花岗质片麻岩中所含的锆石在结晶形态和内部结构上非常相似, 大部分锆石为柱状的自形-半自形透明晶体, 发育有很窄的振荡生长环带, 具有岩浆锆石的特征. 少部分锆石中含有粒度大小不等的残留锆石核, 其幔部仍主要为具振荡生长环带的岩浆锆石. 用SHRIMP方法对锆石进行了U-Pb定年, 获得HHM和NHM花岗质片麻岩的结晶年龄分别为(1811.6 ± 2.9)和(1811.7 ± 7.2) Ma, 与广泛分布于小喜马拉雅, 年龄介于1815~2120 Ma之间的花岗质片麻岩的年龄基本一致但略偏新. 两个不同产地花岗质片麻岩锆石核部的残留锆石的年龄>(2493.9 ± 7.0), (2095.8 ± 8.8), (1874 ± 29) Ma, 显示了古元古时的其他可能重要热事件时间和聂拉木群、拉轨岗日群原岩的下限年龄(新于(1874 ± 29) Ma). 这些结果说明, 喜马拉雅的不同构造单元具有相同的印度结晶基底, 而不支持HHM和NHM是泛非造山事件的增生地体的说法, 同时高喜马拉雅具与小喜马拉雅相同或较年轻的基底也与当今较流行的喜马拉雅造山模式, 如低黏度的中地壳挤出模式和造山通道模式不吻合.     

用转换函数方法研究喜马拉雅地区速度结构

利用流动数字地震台网提供的三分量地震波形记录,应用转换函数及快速模拟退火算法对喜马拉雅山脉地区46个地震站下的地壳横波速度结构进行了反演,为进一步揭示青藏高原喜马拉雅山脉地区的动力学演化过程提供了可靠的地球物理证据.根据本文结果可清晰看到,喜马拉雅山脉地区作为当今地壳活动最活跃的地区,物质交换非常活跃,地下结构远远未达到平衡,地壳速度有很大差异,在板块边界处莫霍界面速度间断不是非常明显,自喜马拉雅南坡向高原腹地,地壳厚度大致从55 km增加到80 km;沿经度方向,莫霍面也有一定的起伏.通过研究得到另外一个证据是,在喜马拉雅的主中央逆冲断裂,由大陆碰撞产生的主要构造,其深度可能要大于80 km.     

2019年西藏墨脱MS6.3地震震源参数及其构造意义

北京时间2019年4月24日04∶15,西藏自治区林芝市墨脱县发生了M_S6.3地震,该地震位于印度板块与欧亚板块俯冲碰撞的东北犄角地区,构造背景十分复杂.本研究基于我们在东喜马拉雅构造结地区架设的宽频带地震台站记录的近震波形数据,结合中国和国际地震台网的波形和到时资料,对该地震的震源位置、震源机制解和破裂过程进行了重新确定.结果显示,此次墨脱6.3级地震发生在（94.56±0.01°E,28.41±0.01°N）,震源深度为地表以下13.3±1.6（或海平面以下11.5±1.6）km.震源机制解走向/倾角/滑移角分别为202°/17°/20°,震源破裂较大的位置主要集中在初始破裂点NNE侧约5 km附近.结合其他地球物理和地质学资料,我们推测该地震位于主喜马拉雅逆冲断裂发生近90°突然偏转的大拐弯地区,桑构造结相对于其西侧南迦巴瓦构造结的西向俯冲和北向推挤是该地震发生的主要构造背景.     

高喜马拉雅淡色花岗岩形成的热模拟

地壳物质重熔形成高喜马拉雅淡色花岗岩需要在中地壳深度20多百万年前达到650℃以上的温度，但如何解释冷的印度板块向欧亚大陆俯冲时会产生这样的高温是一个难题，单一因素的解释往往不能解释全部地质观测事实．本文通过有限单元法定量化计算，提出多种因素的综合作用的假说，认为较合理的估计包括逆掩断层的幕式活动和间歇、摩擦剪切生热、高放射性元素含量和低热导率岩石的存在、高抬升剥蚀速度等因素．这些因素的组合才造成高喜马拉雅淡色花岗岩既能成带，但又只是断续的出现．     

喜马拉雅－青藏地区的运动学－抬升模型

本文以拉萨-冈底斯地体代表喜马拉雅造山期印度-欧亚板块碰撞时期的活动地体, 建立其相应的运动学-抬升模型。模型参数的取值以最终拟合由综合古地理研究确定的抬升历史作为制约条件, 同时考虑以下因素:①印度-欧亚板块汇聚的运动学特征: ②地体变形时的三维质量守恒, 包括缩短、增厚、拉伸、抬升和侵蚀: ③在均衡控制下岩石圈物质的瞬时垂向运动。模型研究涉及以下四类与抬升相关的参数:①板块汇聚速度及其随时间的变化: ②侧向质量转移的规模: ③地壳结构: ④地表侵蚀制式。共144个不同参数组合的模型计算结果展示了多解性的存在, 同时也证实:对于特定的板块汇聚运动学制式, 只存在一种可拟合实测抬升历史的最佳拟合模型, 隐含着汇聚板块动力学环境的唯一性。据此, 喜马拉雅-青藏地区的抬升主要受板块动力学和运动学的制约, 是一种含义深远的复杂地质过程。      

球面圆弧数字地形剖面提取方法研究

带状地形剖面是以高程为纵向参考,以距剖面起始端点的距离为横向参考进行制图表达。由于其可真实地反映地表形态,是新构造和活动构造地貌研究中的基本参考和研究对象。随着数字化基础地理信息成果的普及,很多GIS软件可实现地形剖面的自动化提取。但以往方法的位置信息均是建立在剖面投影平面的基础上,当研究区域范围过大,会引入非构造变形,为消除该影响,提出基于球面坐标系统的带状地形剖面图制作方法。该方法不仅适用于小型地质构造,也适用于喜马拉雅弧形造山带等大型地质构造,可提取出更接近真实地形的地形剖面。     

龙门山和青藏高原的隆起与2008年汶川(M=7.9)地震

龙门山山脉,即2008年5月12日汶川（M=7．9）毁灭性地震的发生地,界定了喜马拉雅造山带的东缘,并显现出比青藏高原任何地方都大的地形起伏。然而,在这次地震之前,大地测量与地质调查工作都没有测到横跨该山系前缘有明显的缩短变形（Shenetal,2005;Meade,2007;Chenetal,2000）,从而引起了关于该山岳带地形的形成与发展过程的激烈争论。现已提出两个端元模型：（1）脆性地壳增厚,即具有大量滑动的逆冲断层切穿岩石层并引起隆起（Ta—pponnieretal,2001）;（2）地壳流动,即青藏高原下地壳的低粘度物质向外挤出,抬升了喜马拉雅山东北部的地壳（Roydenetal,1997;Burehfiel,2004;Bird,1991）。在此,我们使用平衡地质剖面来说明该山系前缘的地壳缩短、构造起伏与地形地貌是密切相关的。这表明,地壳缩短是位于青藏高原东缘的龙门山的隆起及其地形形成的主要驱动力。致使沿该山系前缘大型逆冲断层发生破裂,并造成数万人死亡和大范围破坏的2008年汶川地震（M=7．9）就是这种地壳缩短过程的作用表现。     

喜马拉雅造山带西部拉昂错蛇绿岩带区域地壳深部结构及其可能构造归属研究

前人研究表明喜马拉雅造山带西部出露的拉昂错蛇绿混杂岩为新特提斯洋壳岩石圈的一部分,代表了新特提斯洋的关闭及其随后大洋岩石圈物质的仰冲.鉴于拉昂错蛇绿岩的构造演化历史尚不明确,前期对于拉昂错蛇绿岩带构造归属的研究主要基于岩石学研究和地表地质调查等,缺少精细的深部地壳结构进行运动学指示,因此证明拉昂错蛇绿混杂岩体的构造归属并非易事.本次研究中,我们对前期获得的一条南北向延伸穿过雅鲁藏布江缝合带和喜马拉雅造山带西部拉昂错蛇绿岩体的112 km长的深反射地震剖面进行了构造解释.高分辨率的深反射地震剖面清晰地显示了喜马拉雅山脉西部造山带内发育良好的地壳双冲构造几何结构,该地壳尺度双冲构造将印度俯冲地壳物质从底部运移到上部.同时,地震剖面还显示拉昂错蛇绿岩体和雅鲁藏布江蛇绿岩体在上地壳深处呈倾向相反但底部相通的结构构造.结合前人的岩石学/地球化学/地表地质研究成果,我们认为拉昂错蛇绿岩体为雅鲁藏布江缝合带蛇绿岩体的一部分.印度俯冲前缘的双冲构造折返将深部物质带到地表过程的同时,还将部分雅鲁藏布江蛇绿混杂岩携带至南侧距主缝合带位置大约20 km的拉昂错蛇绿岩区域.