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李玮等-EPSL:大陆岩石圈深俯冲与中源地震活动
2018-04-18 | 作者:科技处 | 【 】【打印】【关闭

       特提斯造山带横贯欧亚大陆,沿造山带走向发育着不同阶段、不同类型的典型地质过程,其完整性和典型性使它成为认识大洋消减-大陆碰撞全过程以及发展和完善板块构造理论的最佳天然实验室。作为特提斯造山带的重要组成部分,帕米尔-兴都库什造山带位于伊朗高原与青藏高原的过渡部位,经历了更为强烈的挤压缩短作用,其周缘发育大规模逆冲-走滑构造、内部出露大面积变质岩穹窿,地震活动强烈,尤其是深部发育独特的陆内中源地震带(深达300 km)。全球中深源地震活动主要分布于环太平洋地震带(图1),与大洋岩石圈俯冲直接相关(对应经典板块构造理论中的和达-贝尼奥夫带)。然而,陆-陆碰撞过程为何也会伴随中源地震发生,且同为成熟的陆-陆碰撞造山带,为何帕米尔-兴都库什高原下方集中发育中源地震,而邻近的青藏高原主体下方却鲜有中源地震发生?对于上述系列问题的研究,可为认识大陆岩石圈特性、深俯冲过程及动力效应等重要地球科学问题提供关键线索。

1:全球地震分布图

      中科院地质地球所岩石圈演化国家重点实验室壳幔结构探测学科组博士生李玮和导师陈赟副研究员等人,合作开展帕米尔高原面波层析成像和应力场反演研究工作(图2),揭示了中源地震分布与介质结构、应力场特征之间的关系(图3),并获得以下重要认识:

(1)帕米尔中源地震带(70-180 km深度)区别于其它典型地区的重要特征是位于地震波低速区内,意味着欧亚大陆下地壳参与了岩石圈地幔深俯冲,且下地壳参与俯冲的最大深度小于180 km;
(2)大陆下地壳是否参与岩石圈地幔深俯冲,对陆内中源地震的形成具有决定性作用;
(3)下地壳物质的高压变质反应导致了帕米尔中源地震的发生;而岩石圈地幔的颈缩拆沉,导致了兴都库什深部中源地震(180-300 km深度)的发生。

2:研究区地质构造、中源地震和地震台站位置分布图

3:帕米尔-兴都库什深部介质结构与应力场特征 ILVZ对应壳内低速层,SLVZ对应上地幔低速层)

       以上研究成果近期发表在国际知名的地学期刊Earth and Planetary Science Letters(Li et al. Continental lithospheric subduction and intermediate-depth seismicity: Constraints from S-wave velocity structures in the Pamir and Hindu Kush. Earth and Planetary Science Letters, 2018, 482: 478-489

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