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鄭天愉等-NC:印度大陸俯沖到緬甸下方的結構證據
2020-04-24 | 作者: | 【 】【打印】【關閉

  印度大陸俯沖(subduction)或底沖(underthrusting)是解釋印度與亞洲碰撞以來青藏高原新生代地殼變形、巖漿活動和隆升的一個強有力的構造模式。在喜馬拉雅地區,地震成像揭示了包括中下地殼的印度板塊向青藏高原之下的底沖構造(Nábelek et al., 2009)。在印度-歐亞大陸碰撞帶兩側,存在東西兩個構造結的獨特構造。在西構造結,對興都庫什-帕米爾地區的地震學研究顯示:包括中下地殼的印度大陸板塊以高角度向北俯沖到興都庫什之下約180公里深度;只包括下地殼的歐亞大陸板塊向南俯沖到帕米爾之下150 km深度,且傾角隨俯沖深度逐漸增大到近垂直(Kufner et al., 2016;Schneider et al., 2013)。然而,由于缺乏喜馬拉雅東構造結的深部結構信息,對東構造結區域緬甸下方的印度俯沖板塊的精細結構、性質和構造機制完全不清楚。 

  在國家自然科學基金委重大項目“喜馬拉雅山構造結碰撞變形過程”的支持下,中國科學院地質與地球物理研究所與緬甸地球科學學會、中國科學院青藏高原研究所合作,由地球與行星物理院重點實驗室地球內部結構學科組何玉梅研究員率隊,在緬甸中部布設了該國第一個大尺度的密集地震觀測臺陣,開展深部結構探測研究。他們基于高質量的臺陣地震數據,采用P波接收函數共轉換點成像(CCP)分析,首次尋找到了包括完整陸殼的印度大陸板塊平緩俯沖到緬甸下方的直接結構證據。CCP成像揭示了位于上覆緬甸板塊之下的一個以低角度向東傾斜的低速構造?;谠摌嬙斓募羟胁ㄋ俣冉Y構和超過30 km的平均厚度,推測其為具有中等礦物成分的印度大陸地殼。他們的研究表明,印度大陸以低角度向緬甸下方俯沖至100 km的深度(圖1)。 

  基于在喜馬拉雅西構造結和東構造結都發現了大陸俯沖構造,他們研究的一個關注點是西構造結和東構造結的俯沖結構和狀態存在顯著差異。西構造結是下地殼或中下地殼俯沖,而東構造結緬甸下方為全地殼俯沖。西構造結俯沖到興都庫什下方的印度大陸板塊和俯沖到帕米爾下方的歐亞大陸板塊均比東構造結俯沖到緬甸下方的印度大陸板塊更深,更陡峭。該研究提出,喜馬拉雅東西兩側大陸俯沖的差異主要歸因于印度-亞洲大陸碰撞作用的橫向差異。在西構造結的正向擠壓狀態下,地殼上部與下部解耦,只有中下地殼能隨著大陸巖石圈地幔俯沖到深部。而亞洲巖石圈向東的側向擠出,減弱了大陸聚合對俯沖的阻力,導致整個大陸地殼平緩的俯沖。這些結果揭示了一種由大陸正向碰撞和側向擠出共同作用形成的獨特的大陸俯沖機制。 

1 緬甸中部東西向地震觀測剖面下的地殼-上地幔速度結構(A)和印度大陸板片東向俯沖的構造示意圖(B

  研究成果發表于國際頂級學術期刊Nature Communications。(Zheng T Y, He Y M*, Ding L, Jiang M M, Ai Y S, Mon C T, Hou G B, Sein K, Thant M. Direct structural evidence of Indian continental subduction beneath Myanmar. Nature Communications, 2020, 11: 1944. DOI: 10.1038/s41467-020-15746-3)(原文鏈接

 
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