文章目录

摘要

abstract

第1章 绪论

1.1 选题依据及科学意义

1.2 国内外研究现状及存在的问题

    1.2.1 青藏高原东南缘上地壳变形研究现状

    1.2.2 中-下地壳和上地幔变形研究现状

    1.2.3 动力学研究现状

1.3 研究内容及技术路线

第2章 青藏高原东南缘构造地质背景

2.1 主要活动构造格局

2.2 主要地质构造单元及其演化历史

    2.2.1 川滇地块

    2.2.2 兰坪-思茅地块

    2.2.3 保山地块

2.3 主要活动断裂及其地震活动性

    2.3.1 鲜水河-小江断裂带

    2.3.2 红河断裂带

    2.3.3 澜沧江断裂带

    2.3.4 其他NW向次级活动断裂

2.4 小结

第3章 青藏高原东南缘现今三维地壳变形特征

3.1 GPS及地壳水平变形

    3.1.1 GPS观测及数据处理

    3.1.2 应变率场计算方法

    3.1.3 地壳水平变形特征

3.2 地壳垂直运动速度场(Vertical Land Motion,VLM)

    3.2.1 GPS连续站垂向速度场的提取

    3.2.2 水准和GPS垂向速度场的融合

    3.2.3 地壳垂直变形特征

3.3 三维地壳变形特征

3.4 小结

第4章 青藏高原东南缘主要活动断裂的滑动速率和地震危险性

4.1 断裂地震活动性和深部结构

4.2 断裂滑动速率

    4.2.1 跨断裂GPS剖面

    4.2.2 弹性半空间断裂位错模型

4.3 断裂闭锁程度和地震危险性分析

4.4 地壳运动学模式及其热动力学成因

    4.4.1 岩石圈强度和脆韧性转换带深度

    4.4.2 青藏高原东南缘地壳运动学模式及其成因

4.5 小结

第5章 地震各向异性及软流圈地幔流

5.1 绝对板块运动和岩石圈运动学模型

5.2 地震各向异性和剪切波分裂

5.3 软流圈各向异性及地幔流

    5.3.1 地幔流反演方法

    5.3.2 西向地幔流vs.东向φ_(xks)

    5.3.3 东向地幔流vs.西向φ_(xks)

5.4 对东亚地区软流圈地震各向异性的解释

5.5 地幔流驱动东亚板块运动

5.6 中国大陆底部存在双层各向异性

5.7 小结

第6章 青藏高原东南缘岩石圈变形及其成因机制

6.1 岩石圈结构及下地壳流

6.2 岩石圈各向异性及变形模式

6.3 动力学成因

6.4 小结

第7章 结论与展望

7.1 主要研究内容和成果

7.2 论文的创新点

7.3 存在的问题及展望

参考文献

致谢

作者简历及攻读博士学位期间发表的学术论文

文章摘要:青藏高原东南缘地处印度-欧亚陆陆碰撞前缘地带,因受控于印度-欧亚陆陆碰撞、巽达-印缅板块和太平洋-菲律宾板块俯冲所形成的复杂动力系统,广泛发育了一系列大型走滑断裂并伴随着频发的强震。然而,迄今为止,受限于观测资料的不足,制约了我们对该区域岩石圈运动学特征及其动力机制的深刻理解和认识。本论文首先基于密集的大地测量观测资料构建青藏高原东南缘现今高精度的三维地壳运动模型,并结合重定位小震、深部地球物理探测和活动构造等资料分析了青藏高原东南缘的现今地壳变形特征及其成因机制;其次,为了揭示中、下地壳和岩石圈地幔的变形特征,搜集整理了已发表的地震各向异性资料（包括XKS、Pms剪切波分裂资料和面波各向异性资料）,并针对目前地震各向异性资料的解释中所存在的多样性和误区,结合前人研究结果进行重新分析和讨论;第三,基于软流圈各向异性来自于岩石圈和深部地幔流之间的剪切作用的假设,并结合东亚大陆GPS速度场与刚性板块运动偏离这一事实,量化估计了东亚大陆底部存在的大尺度地幔流;第四,结合地震层析成像、大地电磁测深等深部地球物理探测资料和三维地壳运动模型,讨论了中、下地壳结构及其地壳流存在的可能性和对青藏高原东南缘岩石圈变形的影响;最后,结合面波各向异性、地壳形变场和XKS剪切波分裂观测资料及估算的地幔流场,讨论了青藏高原东南缘现今复杂岩石圈变形的动力学成因。本研究的主要结论和认识主要包括:（1）青藏高原东南缘（～26°N以南）一系列NW-/NNW向次级右旋走滑断裂的滑动速率与红河和澜沧江等早期构造边界断裂基本一致,均为1-3mm/yr,且断裂的深部结构比较分散,结合该区域较薄的脆性上地壳（8-11 km）和较低粘度的中-下地壳,我们认为该区域介于左旋鲜水河-小江断裂带和右旋实皆断裂带之间的上地壳呈现弥散变形特征,再结合该地区的构造地质背景,认为上地壳弥散变形特征可能形成于中新世中-晚期。（2）川滇菱形块体南部地壳内部完全耦合,其在印度板块的推挤等动力作用下绕喜马拉雅东构造节顺时针旋转并整体挤出,因受到印支地块阻挡,形成了红河断裂带北部的应变转化,使得小江断裂带的左旋滑动变弱,而红河断裂带及其以北的建水和曲江断裂地震活动增强,孕育了包括1970通海M7.7级地震在内的一系列强震。（3）青藏高原东南缘中、下地壳存在两条壳内地震波低速异常通道,其间被高速异常体阻隔,可能与晚二叠纪以来,峨眉山玄武岩的大规模喷发有关,是峨眉山地幔柱对岩石圈改造的结果,而该高速异常体的存在则表明即使东南缘存在地壳流,也是空间位置与地表走滑剪切带几乎一致的通道流。此外,两条壳内低速通道也可能与两条剪切带的强烈剪切变形有关,与走滑断裂的运动是相辅相成的。（4）青藏高原东南缘乃至东亚大陆底部存在双层地震各向异性,即岩石圈和软流圈各向异性。其中,软流圈各向异性的解释,需要考虑量级和方向介于HS3（Gripp and Holt,2002）和NNR（No-net-rotation）APM（绝对板块运动）框架之间的岩石圈运动模型和与之相关的约1-2 cm/yr的软流圈地幔流之间的剪切作用。而该地幔流的深度范围在中间过渡带（410–660 km甚至到700 km）至下地幔,是东亚大陆板块运动的主要驱动力之一,也是连接印度-欧亚陆陆碰撞和太平洋俯冲的主要动力源。（5）岩石圈对地震各向异性的贡献与岩石圈的厚度和地壳变形的强弱密切相关,而青藏高原东南缘岩石圈较薄（50～60 km）且地壳变形较弱（小江断裂带除外）,对地震各向异性的贡献较小,岩石圈地幔变形与深部地幔流的作用有关。地震各向异性主要来自岩石圈与深部地幔流之间的剪切作用。此外,该区域可能存在双地幔流,其一为印缅-巽达俯冲板片后撤形成的岩石圈/软流圈的地幔流（～100 km深度或以下）,其二为与太平洋俯冲或南非地幔上涌相关的大尺度深部地幔流（～410 km至下地幔）。（6）无论下地壳物质逃逸及是否形成地壳流,还是川滇菱形块体的整体侧向走滑挤出,都仅仅是青藏高原东南缘浅部岩石圈变形的动力学过程,而印度—亚洲大陆碰撞动力系统、印缅—巽达俯冲动力系统和太平洋俯冲动力系统及南非地幔柱上涌动力系统形成的地幔尺度的深部过程的时空转换和交替才是造就青藏高原东南缘岩石圈变形如此复杂的真正原因。