距今约5500万年前，印度板块和欧亚板块发生碰撞，挤压过程造成青藏高原地壳缩短、增厚，以及整体隆升。高原东南缘成为岩石圈物质逃逸的主要出口（图1）。然而，青藏高原东南缘的地壳变形和逃逸详细机制尚不清楚，争议集中于如何判断两种不同的经典解释，即刚性块体挤压模型（Molnar and Tapponnier, 1975; Tapponnier et al., 1990)与中下地壳通道流模型（Clark and Royden, 2000; Royden et al., 1997）。近年来上述两种相互争执的模型被协调为一种组合模型，兼顾了两种机制在青藏高原东南缘形变中的共同作用（Bao et al., 2015; He et al., 2021; Liu et al., 2014; Qiao et al., 2018）。解决这些争论的关键在于确定地壳物质流是否存在，以及它在青藏高原东南缘构造演化过程中的作用。较大震中距的情况下，Pg波由P波在整个地壳内经多次反射形成（Storchak et al., 2003），其振幅衰减对地壳材料的物理性质和状态具有较高敏感性，因此能够揭示壳内的含水量、温度异常和局部熔融的存在。通过建立高分辨率的Pg波衰减模型，有助于揭示地下热物质的分布特征，为青藏高原东南缘的地壳形变机制提供有效约束。
图1 青藏高原东南缘地表地形以及震中和台站分布图。含主要构造边界和断层的区域地形图，黑实线表示主要断层体系，地震事件由红色十字表示，地震台站由圆形和三角形表示。CYB:滇中地块；EHS：东喜马拉雅构造结；ICB：印支地块；SB：四川盆地；SGB:松潘-甘孜地块；TRB：三江造山带；WSB:川西地块；YJB:右江盆地；YZ：扬子地块。JSJF：金沙江断裂；LMSF：龙门山断裂；LXF：丽江-小金河断裂；RRF：红河断裂；XJF：小江断裂；XSHF：鲜水河断裂。CENC：中国地震台网中心；IRIS：地震学联合研究会。深绿色虚线将峨眉山大火成岩省(ELIP)自西向东分为内、中、外带。注意，CYB和ELIP的内带在地理位置上几乎重合
中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理院重点实验室地震学学科组的博士研究生李若婕、导师姚振兴院士和赵连锋研究员，联合美国加州大学圣克鲁兹分校的谢小碧研究员，开展了青藏高原东南缘地壳Pg波衰减成像研究，他们通过研究强衰减异常的分布、起源和连通性，深入解析了地壳延展性物质流在青藏高原东南缘地壳变形中起到的作用。得益于近年来建立的高密度宽频带地震台网提供的数字地震资料，他们采用新创的单台-双台Pg波数据联合层析成像方法，建立了高分辨率宽频带Pg波衰减Q值模型 (图2a和图3)。将上述地震波衰减结果与其他地球物理观测结果，例如地震波速度成像、GPS地表位移速度和大地电磁测量等相结合，由此获得了对青藏高原东南缘物质逃逸和构造演化的新认识。
图2 青藏高原东南缘地壳QPg，QLg，Vp与Vs模型对比。(a)宽频带QPg (0.5–5.0 Hz)(本研究)；(b)宽频带QLg (0.3–2.0 Hz) (He et al., 2021)；(c) 20 km 深度Vp (Liu et al., 2021)；(d) 22.5 km 深度Vs (Bao et al., 2015)。两处低Q异常LQZ1和LQZ2由(a)中白色虚线圈定
宽频带地壳Pg波衰减模型揭示了研究区内两处独立的低Q异常，LQZ1和LQZ2（图2），两者由稳定且呈现高Q的峨眉山大火成岩省内带和四川盆地分隔。松潘-甘孜和川西地块的低Q异常（LQZ1），与Lg波强衰减异常，较低的地震波速和较低的电阻率相对应，可能指示了中下地壳延性物质流，部分熔融或含水流体的存在。地壳通道流向东南方向的扩展受到了峨眉山大火成岩省内带冷却的基性岩浆残余的阻挡而堆积，在川西地块形成显著的地壳增厚（图3）。位于红河断裂和小江断裂处的低Q异常区LQZ2与LQZ1处于分离状态。结合各向异性等其他地球物理观测资料，认为二者并不同源，而LQZ2的产生可能与地幔热物质上涌有关。因此青藏高原东南缘的中下地壳流没有延伸至扬子克拉通。该研究提出的宽频带地壳Pg波衰减模型，结合其他地质和地球物理证据，提出了青藏高原东南缘的两阶段构造演化过程。在渐新世时期，上地壳沿断层增厚；中新世晚期至今，中下地壳延性物质在重力和侧向压力驱动下朝东南向运移，是地壳变形的重要机制。
图3 青藏高原东南缘综合剖面图。剖面包含地表地形、剪切波速度(来自Bao et al., 2015)、莫霍面深度(白色实线)和频率-衰减剖面。其中标记了主要断层和块体，以及两处低Q异常LQZ1和LQZ2。剖面的地表位置如图2(a)所示。ELIP的核心位置由矩形白线框标示
研究成果发表于国际学术期刊GJI（李若婕,
赵连锋*, 谢小碧, 姚振兴. Crustal deformation in the southeastern margin of the Tibetan Plateau: Insights from broad-band Pg-wave attenuation tomography.
Geophysical Journal International, 2023,
235(3): 2870-2886. DOI:
10.1093/gji/ggad404.)。研究受国家自然科学基金
(U2139206, 41974061, 41974054)和中国地震科学实验场基金
(2019CSES0103) 联合资助。
