印度與歐亞大陸的碰撞以及前期的特提斯演化形成了地球上海拔最高的青藏高原。其從南到北可以分為五個構造單元：喜馬拉雅地體、拉薩地體、羌塘地體、松潘-甘孜地體和昆侖地體（圖1）。與其他幾個塊體相比，羌塘地體在構造和成分等方面具有許多獨特的特征。一方面，印度板塊的俯沖前緣延伸至羌塘地體，層析成像結果顯示俯沖或拆沉的大陸巖石圈已經到達地幔過渡帶頂部或內部。另一方面，羌塘地體受到軟流圈上涌的改造，如Sn 波高衰減、Pn 波低度異常、上地幔低速異常、殼幔各向異性強烈、巖石圈減薄、新生代超鉀質巖漿、下地殼捕虜體發育和高表面熱流等，是青藏高原海相盆地油氣工業和稀有礦產資源最具前景的地區。然而，由于惡劣的自然環境和幅員遼闊的地域，羌塘地體地震臺站分布稀疏，導致地球物理高精度觀測較少。

圖1 研究區構造特征。沙灘球表示使用地震的震源機制，黑色三角表示中國數字測震臺網的地震臺站，紅色和綠色實心點是三重震相拐點和反射點在地表的投影，灰線是三重震相的射線路徑，紅色虛線表示Sn衰減區，橙色圓點表示超鉀質巖漿的位置，黑線是地體邊界，紅色實線是印度板塊和歐亞板塊的分界線，黑色箭頭標記了圖3橫截面的位置。

針對這一現狀，中國地震局地震預測研究所地震預測重點實驗室地震各向異性與深部構造團隊的李國輝副研究員及其合作者，利用410和660km間斷面產生的三重震相，對羌塘地體地幔過渡帶的高分辨率速度結構進行了研究。三重震相的相對走時和振幅對射線路徑中間部位拐點和反射點所在位置的結構變化比較敏感，具有研究區域不受地震和臺站分布局限的優點。該研究采用改進的迭代網格搜索方法，擬合中國數字測震臺網記錄的緬甸山弧俯沖帶地區中深源地震和塔里木盆地下地殼地震的三重震相波形，獲得了羌塘地體地幔過渡帶速度結構（圖2）。

結果顯示，羌塘地塊中部地幔過渡帶頂部存在一厚為36km、P波速度降為-2.0%的低速層，地幔過渡帶底部存在一厚為155km、P波速度增加為1.2%的高速異常。同時，410km間斷面下降了12km，660km間斷面下降了30km，表明了地幔過渡帶厚度顯著增加。結合前人研究結果，推測該低速層為含水熔體和高溫異常共同作用的結果，高速異常為水和低溫異常共同作用的結果。

圖2三重震相波形擬合結果。觀測(黑線)與理論(紅線)波形對比(a-d)；獲得的最佳速度結構(e)。

結合前人觀測結果，該研究進一步細化和補充了與大陸巖石圈拆沉或俯沖有關的動力學過程（圖3）：俯沖或拆沉至地幔過渡帶的冷的大陸巖石圈，遇到660km間斷面的阻擋，在地幔過渡帶底部堆積，形成了地幔過渡帶內部觀測的高速異常；俯沖或拆沉的大陸巖石圈擾動含水的地幔過渡帶物質上涌至上地幔，在地幔過渡帶頂部形成了含水的高溫的部分熔融低速層，該低速層進一步上涌至淺部形成涉及軟流圈和地幔過渡帶的大的地幔對流模式。該模型可為淺部構造的形成和改造提供大量的熱的和化學成分不同的巖漿源，對理解大陸俯沖過程和圈層相互作用提供重要理論依據，有助于從深部結構上對高原資源勘查、防災減災、環境保護和經濟社會可持續發展提供重要數據支撐。

圖3 青藏高原NE-SW向測線（圖1箭頭所在位置）的深部動力學過程模型卡通圖。其中L422, C420, T420, D421, KO430, KI430, ZJ430和ZW430代表前人獲得的410km間斷面深度；L690, C675, T675, D680, KO680, KI680, ZJ680和ZW680代表前人獲得的660km間斷面深度。其中L: 該研究, C: Chen & Tseng, 2007, T: Tseng & Chen, 2008, D: Duan et al., 2017, KO: Kosarev et al., 1999, KI: Kind et al., 2002, ZJ: Zhao et al., 2010, and ZW: Zhao et al., 2011。

該研究成果近期以 “Velocity anomalies around the mantle transition zone beneath the Qiangtang terrane, central Tibetan plateau from triplicated P waveforms” 為題發表在《Earth and Space Science》期刊。中國地震局地震預測研究所的副研究員李國輝為論文的第一和通訊作者，中科院青藏所的白玲研究員為共同通訊作者，合作者還包括中科院青藏所的張衡和徐強副研究員，中國科學院大學的周元澤教授，地震局預測所的高原研究員，清華大學的王牟江山博士，以及遼寧省地震局的李子昊。本研究得到國家自然科學基金（41804083，41988101，42074100, 42130312, 41776201, 41974109），中央級公益性科研院所基本科研業務費（2021IEF0501），青藏高原第二次綜合科學考察(2019QZKK07)和中國科學院王寬誠率先人才計劃（GJTD-2019-04)的聯合資助。

論文信息：Guohui Li, Ling Bai, Heng Zhang, Qiang Xu, Yuanze Zhou, Yuan Gao, Mujiangshan Wang, Zihao Li. (2022). Velocity anomalies around the mantle transition zone beneath the Qiangtang terrane, central Tibetan plateau from triplicated P waveforms. Earth and Space Science, 9, (e2021EA002060). https://doi.org/10.1029/2021EA002060.

原文鏈接: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2021EA002060