位于青藏高原东南缘的三江侧向碰撞带是青藏高原地壳块体挤出的构造转折带和典型地震活跃区，是理解青藏高原隆起机制和印度-欧亚大陆碰撞的岩石圈动力学研究的一个关键构造域。前人研究发现，川滇块体边界（包括三江侧向碰撞带）存在一条地壳低速带，被认为是中下地壳流动的主要通道。然而，低速带的形态还不清晰，形成机制尚不明确。地震各向异性可以提供对深部结构和变形的重要认识，从而可以对青藏高原隆起和横向扩展的地球动力学模型提供重要约束。
中国地震局地震预测研究所地震预测重点实验室“地震各向异性与深部构造”创新团队，针对丽江-小金河断裂带与红河断裂带北端交汇区的低速带形态和形成机制，利用研究团队布设的流动密集地震台阵（SL-Array和SJ-Array）、云南地区固定地震台站和中国地震科学探测台阵Ⅰ期台阵（ChinArray）记录的高质量地震面波资料（图1），使用近年来发展的背景噪声面波直接成像方法，采用不同时段观测的数据分析技术，获得了研究区较之以往更高分辨率的三维S波速度及方位各向异性结构（图2）。
研究发现，三江侧向碰撞带的速度结构和方位各向异性存在横向和垂向变化，复杂的区域深部变形与地壳的东南向运动和断裂性质密切相关。来自青藏高原中下地壳的低速体被丽江-小金河断裂及金河-箐河断裂、程海断裂、澜沧江断裂和红河断裂所围限，其下方的方位各向异性呈现强烈的NS向。区域地壳三维S波速度和三维方位各向异性结构揭示了红河断裂带西北段出现明显的分段特征，来自青藏的中下地壳低速物质受到丽江-小金河断裂带的控制。有意思的是，腾冲火山的低速与下方的下地壳低速似乎不连通，腾冲火山下方地壳低速体似乎与青藏中下地壳低速物质有联系，可能与印度岩石圈俯冲、地幔物质上行和先存软弱带有关。
文章提出了一个地壳尺度的动力学模型（图3）。来自青藏高原中下地壳的低速被滇中块体下方坚硬的高速体阻挡，导致东北侧地壳增厚，在川滇块体顺时针旋转作用下，物质沿丽江-小金河断裂、金河-箐河断裂和程海断裂向南流动，在西南侧，缅甸微板块的北东向俯冲和印支块体高速体北东向挤压共同阻止了低速物质向西南越过红河断裂后的进一步推进。作为青藏高原东南缘大型走滑块体边界断裂，红河断裂对青藏高原东南缘的地壳物质运移有控制作用。作为青藏高原与扬子地块的构造边界，丽江-小金河断裂和金河-箐河断裂在熔融弱化的青藏地壳与峨眉山大火成岩省的刚性层之间确定了一个重要的流变边界，可能阻挡吸收了高原物质东南向的挤压和物质运移，沿边界断层累积了强烈的变形。该动力学模型为认识青藏高原东南缘地壳变形提供了新的启示。
上述研究成果近期以“Crustal 3-D S-wave velocity and azimuthal anisotropy in the Sanjiang lateral collision zone in the SE margin of the Tibetan Plateau”为题发表在国际地学期刊《Journal of Geophysical Research：Solid Earth》。该期刊是美国地球物理联合会（American Geophysical Union，AGU）主办的旗舰期刊，致力于发表地球物理学领域具有重大意义的高质量的最新研究进展，属于TOP期刊。中国地震局地球物理研究所田建慧博士为本文的第一作者，高原研究员作为指导老师为文章的通讯作者，合作者包括中国科学技术大学李莹博士。该研究获得国家自然科学基金重点项目（42330311, 41730212）、国家重点研发计划课题（2017YFC1500304）和中央公益性科研院所基础研究基金（2021IEF0103）的联合资助。
论文信息：Jianhui Tian，Yuan Gao，Ying Li. 2024. 3-D S-wave velocity and azimuthal anisotropy in the Sanjiang lateral collision zone in the SE margin of the Tibetan plateau. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 129, e2024JB028880. https://doi.org/10.1029/2024JB028880.
图1 （a）研究区台站分布；（b）周期2-40 s射线路径数量；（c）周期2-40 s 频散曲线。
图2 6-40 km的各向异性S波速度模型
深灰色和黑色线分别为块体边界和断层，品红色虚线是峨眉山大火成岩省内带，深蓝色线为楚雄盆地的边界，红色三角形表示腾冲火山的位置，短黑线显示了方位各向异性的快轴方向和大小。
图3 研究区地壳深部构造与物质运移模式
上部红色椭圆表示S波快波方向，蓝色箭头表示地壳流动的方向，黑色箭头表示缅甸微板块的俯冲，品红色箭头代表川滇块体的顺时针运动，白色和灰色阴影是中下地壳低速区和高速区的形状，下部红色虚线箭头代表上涌的地幔柱物质，随深度变化的柱体代表高、低速异常体，颜色由底部的颜色棒所示，LV：低速（-3 %），HV：高速（4 %）。
撰稿人：李莹 高原
审稿人：孟国杰
