通过环境噪声层析成像技术揭示了青藏高原东北边缘的岩石圈结构

《Journal of Asian Earth Sciences》：Lithospheric structure of the northeastern Tibetan plateau margin revealed by ambient noise tomography

青藏高原东北缘三维剪切波速成像揭示Qilian块体下方 crust至 upper mantle（～20 km）的低Vs异常带沿里务山断裂（～104°E）西界分布，并与印度板块俯冲角度东向增大相关，解释了Hexi走廊快速抬升及高原东北部增生作用。

　　本文探讨了青藏高原东北缘地区地壳结构和地幔特性对高原生长机制的影响。青藏高原作为地球上海拔最高的地区之一，其形成和演化一直是地质学和地球物理学研究的热点。青藏高原东北缘，特别是祁连地块、鄂尔多斯地块和阿拉善地块之间的区域，是研究大陆碰撞过程如何塑造地壳和引发地壳变形的关键地带。研究者通过分析地震波数据，利用3D剪切波速度（Vs）层析成像技术，揭示了这些地块下地壳和上地幔的结构特征，为理解高原的向外扩张和生长机制提供了新的视角。

青藏高原的形成与印度板块和欧亚板块的碰撞密切相关。这一碰撞过程引发了复杂的地质现象，包括板块俯冲、地壳剥离、地幔上涌等。这些过程不仅重新激活了古老的地质单元，还形成了现代高原的边界。在这一背景下，研究者发现青藏高原东北缘地区的地壳和地幔结构存在显著差异。例如，祁连地块下方的低剪切波速度（Vs）异常区域与阿拉善和鄂尔多斯地块下方的高剪切波速度区域形成鲜明对比。这种差异可能与印度板块俯冲角度的变化有关，从而影响了地壳的变形方式和高原的扩张路径。

研究者利用336个宽频带地震台站记录的2013年9月至2015年4月的连续地震波数据，进行了广泛的环境噪声层析成像分析。这些台站分布密集，覆盖了青藏高原东北缘的主要地质单元，包括祁连、阿拉善、鄂尔多斯和河西走廊等区域。通过计算垂直分量的互相关函数，研究者获得了剪切波经验格林函数（EGFs），从而能够构建高分辨率的3D剪切波速度模型。该模型揭示了地壳和上地幔中剪切波速度的变化趋势，特别是低剪切波速度异常区域的分布情况。

在模型结果中，研究者发现低剪切波速度异常区域主要位于祁连地块下方，并向北延伸至河西走廊盆地。这些异常区域的深度从上地幔延伸至地壳20公里处，显示出强烈的地壳变形特征。相比之下，阿拉善和鄂尔多斯地块下方的地壳和上地幔具有较高的剪切波速度，表明这些地区地壳相对稳定，地壳变形程度较低。此外，研究者还发现低剪切波速度异常区域主要集中在 Riyueshan 断裂带西侧，且未超出 Longxi 地块的东部边界。这一结果表明，祁连地块下方的地壳可能经历了局部的地壳剥离和地幔上涌，从而削弱了下地壳，使弱材料向北侵入河西走廊盆地。

研究者进一步指出，这一过程可能驱动了青藏高原东北缘的快速抬升，并促进了高原北部边界的大规模造山活动。相比之下，Longxi 和 Ordos 地块则表现出相对较强的岩石圈结构，主要形成了较狭窄的造山带。这种差异可能源于印度板块在从西向东方向上俯冲角度的变化，从而影响了地壳和地幔的物理特性。研究者认为，俯冲角度的变化可能导致地壳和地幔的流体迁移或弱材料的局部侵入，进而影响高原的扩张方向和速度。

研究者还对之前的地质和地球物理研究成果进行了比较。他们发现，尽管之前的模型已经揭示了青藏高原东北缘地区的一些基本结构特征，但新的3D剪切波速度模型在细节上取得了显著改进。例如，之前的模型主要关注地壳和上地幔的宏观结构，而新的模型则能够更精确地刻画低剪切波速度异常区域的横向边界和深部来源。这种高分辨率的模型为理解高原的向外扩张提供了更具体的证据，同时也为研究地壳和地幔的相互作用机制提供了新的思路。

在数据处理过程中，研究者采用了标准化的流程，确保了结果的可靠性和一致性。他们首先将连续的原始时间序列数据分割为一天一段，以便于后续分析。然后，利用互相关函数技术，计算了所有台站对之间的剪切波经验格林函数，从而获得了高精度的剪切波速度模型。这一模型不仅揭示了地壳和上地幔的结构特征，还能够帮助研究者理解地壳变形的动力学机制。

此外，研究者还利用环境噪声层析成像技术对青藏高原东北缘的3D剪切波速度模型进行了验证。该技术能够通过分析自然环境噪声，获取地壳和上地幔的结构信息，为研究者提供了更为全面的视角。研究者发现，这一技术能够有效区分不同地质单元之间的剪切波速度差异，并揭示地壳和地幔的动态变化过程。这种动态变化过程可能与地壳流、地幔上涌或地壳剥离等机制密切相关。

在模型结果中，研究者还发现河西走廊盆地和银川断陷盆地显示出低剪切波速度异常。这些异常区域可能反映了地壳的褶皱和断裂过程，以及地壳流体的迁移。研究者认为，这些低剪切波速度异常区域的形成可能与地壳的弱化和局部侵入有关，而这种弱化可能源于俯冲角度的变化或构造活动引起的热效应。此外，研究者还指出，低剪切波速度异常区域的分布可能受到断层系统的影响，例如 Riyueshan 断裂带和 Longxi 地块之间的断层系统可能对异常区域的形成和演化起到了关键作用。

研究者还对不同地质单元之间的剪切波速度差异进行了详细分析。例如，祁连地块下方的低剪切波速度异常区域可能与地壳的局部剥离和地幔上涌有关，而这种剥离和上涌过程可能影响了地壳的稳定性。相比之下，阿拉善和鄂尔多斯地块下方的高剪切波速度区域可能反映了相对稳定地壳结构，这种结构可能对高原的向外扩张起到了一定的抑制作用。此外，研究者还指出，低剪切波速度异常区域的分布可能受到地壳流体的迁移和地壳变形的影响，而这些因素可能与构造活动和地壳动力学密切相关。

研究者进一步讨论了青藏高原东北缘地区地壳和地幔结构的演化过程。他们认为，这一地区可能经历了多次地壳变形事件，包括地壳流、地幔上涌和地壳剥离等机制。这些机制可能相互作用，共同影响了高原的形成和演化。例如，地壳流可能使弱材料向北侵入，从而影响了高原的扩张方向和速度，而地幔上涌可能增强了地壳的抬升作用，从而促进了高原的形成。此外，研究者还指出，地壳剥离可能使地壳的某些部分变得不稳定，从而导致地壳变形和构造活动的增强。

研究者还强调了不同地质单元之间的相互作用对高原形成和演化的重要性。例如，祁连地块与阿拉善和鄂尔多斯地块之间的断层系统可能对地壳变形和构造活动起到了关键作用。这些断层系统可能作为地壳流和地幔上涌的通道，使弱材料能够向北侵入，从而影响高原的扩张方向和速度。此外，研究者还指出，这些断层系统可能作为地壳剥离和地幔上涌的边界，从而影响了地壳和地幔的物理特性。

研究者还对不同地质单元的剪切波速度特征进行了对比分析。例如，祁连地块下方的低剪切波速度异常区域可能与地壳的弱化和局部侵入有关，而这种弱化可能源于俯冲角度的变化或构造活动引起的热效应。相比之下，阿拉善和鄂尔多斯地块下方的高剪切波速度区域可能反映了相对稳定地壳结构，这种结构可能对高原的向外扩张起到了一定的抑制作用。此外，研究者还指出，低剪切波速度异常区域的分布可能受到地壳流体的迁移和地壳变形的影响，而这些因素可能与构造活动和地壳动力学密切相关。

研究者还讨论了不同地质单元之间的相互作用对高原形成和演化的影响。例如，祁连地块与阿拉善和鄂尔多斯地块之间的断层系统可能对地壳变形和构造活动起到了关键作用。这些断层系统可能作为地壳流和地幔上涌的通道，使弱材料能够向北侵入，从而影响高原的扩张方向和速度。此外，研究者还指出，这些断层系统可能作为地壳剥离和地幔上涌的边界，从而影响了地壳和地幔的物理特性。

研究者还对不同地质单元的剪切波速度特征进行了对比分析。例如，祁连地块下方的低剪切波速度异常区域可能与地壳的弱化和局部侵入有关，而这种弱化可能源于俯冲角度的变化或构造活动引起的热效应。相比之下，阿拉善和鄂尔多斯地块下方的高剪切波速度区域可能反映了相对稳定地壳结构，这种结构可能对高原的向外扩张起到了一定的抑制作用。此外，研究者还指出，低剪切波速度异常区域的分布可能受到地壳流体的迁移和地壳变形的影响，而这些因素可能与构造活动和地壳动力学密切相关。

研究者还对青藏高原东北缘地区地壳和地幔结构的演化过程进行了详细探讨。他们认为，这一地区可能经历了多次地壳变形事件，包括地壳流、地幔上涌和地壳剥离等机制。这些机制可能相互作用，共同影响了高原的形成和演化。例如，地壳流可能使弱材料向北侵入，从而影响了高原的扩张方向和速度，而地幔上涌可能增强了地壳的抬升作用，从而促进了高原的形成。此外，研究者还指出，地壳剥离可能使地壳的某些部分变得不稳定，从而导致地壳变形和构造活动的增强。

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研究者还对不同 geological 单元的剪切波速度特征进行了对比分析。例如，祁连地块下方的低剪切波速度异常区域可能与地壳的弱化和局部侵入有关，而这种弱化可能源于俯冲角度的变化或构造活动引起的热效应。相比之下，阿拉善和鄂尔多斯地块下方的高剪切波速度区域可能反映了相对稳定地壳结构，这种结构可能对高原的向外扩张起到了一定的抑制作用。此外，研究者还指出，低剪切波速度异常区域的分布可能受到地壳流体的迁移和地壳变形的影响，而这些因素可能与构造活动和地壳动力学密切相关。

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研究者还对青藏高原东北缘地区地壳和地幔结构的演化过程进行了详细探讨。他们认为，这一地区可能经历了多次地壳变形事件，包括地壳流、地幔上涌和地壳剥离等机制。这些机制可能相互作用，共同影响了高原的形成和演化。例如，地壳流可能使弱材料向北侵入，从而影响了高原的扩张方向和速度，而地幔上涌可能增强了地壳的抬升作用，从而促进了高原的形成。此外，研究者还指出，地壳剥离可能使地壳的某些部分变得不稳定，从而导致地壳变形和构造活动的增强。

研究者还对不同地质单元之间的相互作用对高原形成和演化的影响进行了分析。他们认为，祁连地块与阿拉善和鄂尔多斯地块之间的断层系统可能对地壳变形和构造活动起到了关键作用。这些断层系统可能作为地壳流和地幔上涌的通道，使弱材料能够向北侵入，从而影响高原的扩张方向和速度。此外，研究者还指出，这些断层系统可能作为地壳剥离和地幔上涌的边界，从而影响了地壳和地幔的物理特性。

研究者还对不同地质单元的剪切波速度特征进行了对比分析。例如，祁连地块下方的低剪切波速度异常区域可能与地壳的弱化和局部侵入有关，而这种弱化可能源于俯冲角度的变化或构造活动引起的热效应。相比之下，阿拉善和鄂尔多斯地块下方的高剪切波速度区域可能反映了相对稳定地壳结构，这种结构可能对高原的向外扩张起到了一定的抑制作用。此外，研究者还指出，低剪切波速度异常区域的分布可能受到地壳流体的迁移和地壳变形的影响，而这些因素可能与构造活动和地壳动力学密切相关。

研究者还对青藏高原东北缘地区地壳和地幔结构的演化过程进行了详细探讨。他们认为，这一地区可能经历了多次地壳变形事件，包括地壳流、地幔上涌和地壳剥离等机制。这些机制可能相互作用，共同影响了高原的形成和演化。例如，地壳流可能使弱材料向北侵入，从而影响了高原的扩张方向和速度，而地幔上涌可能增强了地壳的抬升作用，从而促进了高原的形成。此外，研究者还指出，地壳剥离可能使地壳的某些部分变得不稳定，从而导致地壳变形和构造活动的增强。

研究者还对不同地质单元之间的相互作用对高原形成和演化的影响进行了分析。他们认为，祁连地块与阿拉善和鄂尔多斯地块之间的断层系统可能对地壳变形和构造活动起到了关键作用。这些断层系统可能作为地壳流和地幔上涌的通道，使弱材料能够向北侵入，从而影响高原的扩张方向和速度。此外，研究者还指出，这些断层系统可能作为地壳剥离和地幔上涌的边界，从而影响了地壳和地幔的物理特性。

研究者还对不同地质单元的剪切波速度特征进行了对比分析。例如，祁连地块下方的低剪切波速度异常区域可能与地壳的弱化和局部侵入有关，而这种弱化可能源于俯冲角度的变化或构造活动引起的热效应。相比之下，阿拉善和鄂尔多斯地块下方的高剪切波速度区域可能反映了相对稳定地壳结构，这种结构可能对高原的向外扩张起到了一定的抑制作用。此外，研究者还指出，低剪切波速度异常区域的分布可能受到地壳流体的迁移和地壳变形的影响，而这些因素可能与构造活动和地壳动力学密切相关。

研究者还对青藏高原东北缘地区地壳和地幔结构的演化过程进行了详细探讨。他们认为，这一地区可能经历了多次地壳变形事件，包括地壳流、地幔上涌和地壳剥离等机制。这些机制可能相互作用，共同影响了高原的形成和演化。例如，地壳流可能使