青藏高原岩石圈三维结构及深部动力学研究获得新进展
中国科学院 科研

中国科学院国内国际新闻  “青藏高原岩石圈三维结构及深部动力过程”专题讨论会于2002年4月25~26日在成都举行。由于我国地学界的努力及一系列国际合作项目的执行,对青藏高原岩石圈的三维结构、物质特性及深部动力过程的研究有了很大进展。近几年来较突出的认识是印度岩石圈地幔向北俯冲拆沉到班公—怒江缝合带甚至金沙江缝合带,以及青藏高原周边岩石圈板片双向俯冲、高原地壳热状态及流变性质的研究。参加研讨会的课题专家16人,特邀知名院士1人及有关专家10人,还有来自各大学、研究单位的博士生及硕士生16人会上提出的新观点包括:

  初步建立了青藏高原三维结构框架 青藏高原主体海拔从1500m急剧上升到4500m以上,在高原腹地呈南部及北部高,而中部沿班公湖—怒江缝合线附近,海拔降到4500m左右,并东西向展布了一连串的高原湖泊;青藏高原地壳厚度从边缘50km向腹地增加。地壳底部并不平坦,在雅鲁藏布江及藏南地区,地壳增厚,在中部班公湖—怒江缝合带地壳又减薄,向北至羌塘地块又增厚。青藏高原地壳南北增厚、中间减薄的格局; 在布格重力异常图上,与地壳厚度变化相一致,也呈现南北重力异常低,而中部相对较高,与地壳厚度变化一致;地震波层析成像将青藏高原岩石圈三维结构轮廓勾画出来,岩石圈底界深度一般为140~180km,在印度大陆与青藏高原东、西部结点处较厚,中部减薄。

  对青藏高原岩石圈性质的新认识 地震波层析成像显示地壳内速度呈现明显的东西向条带分布,以几条缝合线为界,羌塘地块、拉萨地块及喜马拉雅地块都显示不同速度特征; 岩石圈地幔速度较高,具有克拉通特性; 大地电磁测深发现普遍存在低阻地壳及地幔;青藏高原剪切波有明显的各向异性,在藏北地区以NE和NEE向为主,雅鲁藏布江以南以NW向为主。

  青藏高原深部动力学的新证据 地震反射资料及GPS观测数据,表明印度板块向北挤压俯冲仍是青藏缩短隆升的主要动力,四周地块起被动围限作用;从深反射地震剖面,发现塔里木块体的岩石圈与青藏高原岩石圈面对面相向俯冲碰撞;古地磁研究给出了喜马拉雅山和柴达木盆地之间南北向距离变化,在早白垩纪(约120Ma)二者之间距离最大。从120Ma至今二者之间距离总计缩短了5520km。自50Ma以来,二者之间又缩短了1360km。表明早白垩纪至古新世是印度板块快速向北漂移时期,这四千余公里的距离缩短表明了雅鲁藏布江所代表的洋盆消减及拉萨、羌塘、昆仑等地南北向缩短所致; 由地震面波层析成像给出了印度板块岩石圈地幔拆沉俯冲下插的位置,东经76°一线在北纬41°与亚洲板块岩石圈地幔碰撞,东经86°一线在北纬36°碰撞,东经90°一线在北纬34°碰撞,这表明印度大陆岩石圈地幔已俯冲到青藏高原内部金沙江缝合线一带; 对阿尔金断层的研究,证实青藏高原北部隆升及山脉形成与阿尔金断裂带的走滑作用具有成因关系。

  羌塘地块的新认识 地震面波层析成像表明,羌塘高原具有厚地壳,地壳内发育低速层,薄的岩石圈地幔和厚的软流圈;人工地震剖面资料,班公湖—怒江以北的羌塘地块下地壳有速度达7.4km/s的壳幔物质混合带,而雅鲁藏布江以南等其它地区未发现这一混合层; 大地电磁测深发现羌塘地壳至上地幔一直呈低阻,推测是温度升高引起的壳幔物质局部熔融所致; 在古新世—始新世期间,西羌塘发育有富钠质火山岩,岩石以LREE富集为特征,岩石Pb同位素比藏北富钾火山岩要低,表明来源于未经亏损或富集的原始地幔,说明这时青藏高原尚未发生强烈形变及壳幔物质混合; 藏北地区新生代富钾质火山岩是晚中新世的产物,它来源自EMⅡ型富集地幔源,为羌塘地块特有的壳幔过渡带或壳幔混合层。

    (中科院地理科学与资源研究所朱介寿 供稿)