地質地球所揭示緬甸下方俯沖的印度大陸岩石圈三維形态與結構
随着印度和歐亞大陸之間的碰撞,印度大陸岩石圈沿着彙聚邊界進(jìn)入歐亞大陸的下方。陸陸碰撞後(hòu)的大陸俯沖是深入理解印亞碰撞動力學(xué)過(guò)程的關鍵科學(xué)問題,而俯沖大陸岩石圈的形态與結構可爲認識大陸俯沖提供重要的觀測約束。喜馬拉雅東構造結是青藏高原地形變化最劇烈、構造最複雜的地區,發(fā)育強烈的岩漿活動、變質作用和陸内中源地震,暗示了其下方可能(néng)存在複雜的俯沖闆片形态與結構。緬甸地區位于東構造結南部,北接喜馬拉雅陸陸碰撞造山帶,南連安達曼海大洋俯沖帶,處于從陸陸碰撞到大洋俯沖轉換的關鍵位置,其下方印度大陸闆片的三維形态及其精細速度結構仍是一個未解之謎。在碰撞與側向(xiàng)擠出的共同作用下,緬甸内部的構造單元呈南北向(xiàng)狹長(cháng)展布,從西向(xiàng)東依次是印緬山脈、中央盆地、抹谷變質帶和撣邦高原(圖1)。蒙育瓦(Monywa)火山位于中央盆地的新特提斯洋島弧火山帶上,而最近一次火山活動發(fā)生于碰撞後(hòu)的全新世。盡管前人已經(jīng)開(kāi)展了地球化學(xué)的相關研究,但關于蒙育瓦火山的起(qǐ)源仍備受争議。
基于以上問題,中國(guó)科學(xué)院地質與地球物理研究所地球與行星物理院重點實驗室地球内部結構學(xué)科組的博士研究生張廣利與其導師、研究員艾印雙聯合研究員何玉梅、副研究員姜明明等,利用該學(xué)科組牽頭在緬甸中部布設的該國(guó)首個大尺度密集地震觀測台陣的數據,通過(guò)近震雙差層析成(chéng)像方法反演獲得了緬甸中部地殼和上地幔頂部高分辨率的三維VP、VS和VP/VS波速比模型(圖2)。成(chéng)像結果揭示了在印緬山脈和中央盆地下方100 km深度範圍内存在印度大陸岩石圈,該岩石圈以25°傾角東傾俯沖,在研究區南部(北緯22度)大陸地殼厚度約爲30 km,向(xiàng)北逐漸增厚,暗示緬甸下方印度闆塊可能(néng)存在從北邊的大陸岩石圈向(xiàng)更南邊的大洋岩石圈的過(guò)渡。在俯沖印度大陸闆片的末端分布有大量的中源地震。中源地震分布的區域表現爲較高的地震波速(VP約爲8.2 km/s,VS約爲4.6 km/s)和較低的波速比(VP/VS波速比約爲1.68),可能(néng)表明印度大陸下地殼在該區域發(fā)生了部分榴輝岩化(圖3)。
該研究爲認識緬甸下方的印度大陸與歐亞大陸的碰撞過(guò)程及蒙育瓦火山相關的岩漿活動提供了新的地震學(xué)成(chéng)像約束,火山下方岩石圈地幔中發(fā)現了顯著的VP和VS低速異常,其來源還(hái)需更進(jìn)一步研究。
相關研究成(chéng)果以continental lithosphere and related volcanism beneath Myanmar: Constraints from local earthquake tomography爲題,發(fā)表在Earth and Planetary Science Letters上。研究工作獲得國(guó)家自然科學(xué)基金項目、中科院戰略性先導科技專項(B類)、中科院國(guó)際合作夥伴項目的資助。