青藏高原由于其独特的地质构造背景及复杂的形变特征和成矿作用，一直是学界研究的热点。近日，中国科学技术大学姚华建教授课题组利用背景噪声成像方法对青藏高原的地壳结构开展地震波速层析成像研究，结果揭示了高原三维地壳结构，并着重讨论了地壳形变过程以及对中新世斑岩型铜矿成矿过程的启示。本研究以“High‐resolution 3‐D shear‐wave velocity model of the Tibetan Plateau: implications for crustal deformation and porphyry Cu deposit formation”为题，发表于国际著名地球物理学期刊Journal of Geophysical Research: Solid Earth。第一单位为中国科学技术大学地球和空间科学学院地震与地球内部物理实验室，通讯作者为姚华建教授，第一作者为姚华建教授课题组的研究生黄书野。
长期以来的研究认为，青藏高原内部存在软弱的中下地壳，在地震学成像中表现为较低的横波速度。本研究通过收集青藏高原及其周缘较为密集的固定及流动台阵的背景噪声数据，采用背景噪声面波直接成像方法获得了青藏高原较高分辨率的三维地壳横波速度结构模型。成像结果显示，青藏高原地壳结构复杂，中下地壳存在大范围低速异常，但其并非均匀分布的，而是与构造单元的分布有一定的联系。壳内存在四个较强的低速异常体，主要分布于拉萨地体东段，雅鲁藏布江缝合带西段，班公-怒江缝合带西段以及羌塘地体北部。一些相对较窄的低速异常条带将这些低速体连接，体现其整体的连通性。此外，本研究还发现位于青藏高原中东部的安多地区附近存在壳内高速异常体。该青藏高原地壳横波速度模型揭示了高原地壳内部较为精细的异常体特征，为研究岩石圈结构和形变提供了地震学参考。
图1. 青藏高原地壳横波速度模型在不同深度的水平切面。速度等值线以黑线标注，构造边界，断层等以灰线表示。(a)中青色圆代表中新世斑岩型铜矿位置。(c)中英文缩写代表壳内低速异常体（LVEL，LVWL，LVWB，LVNQ）和高速异常体（HVA），青色椭圆代表低速异常条带。
在青藏高原南部，沿喜马拉雅和拉萨地体分布的低速异常存在着横向的结构变化。在拉萨地体的东段，低速体的空间分布与中新世斑岩型铜矿的位置有很好的对应性，这可能与其下方俯冲的印度岩石圈的强撕裂有关。同时，沿着班公-怒江缝合带西段分布的条带状低速体可以被认为是壳内物质向东塑性挤出的通道，即地壳流通道，其可能有助于形成高原中部的 V 形共轭走滑断层。向东运移的地壳流被坚硬的安多高速体所阻挡，共轭走滑断层的发育也随之停止。
图2. 青藏高原中地壳横波速度的三维示意图。红色曲面表示 25 公里至 40 公里深度的地壳中Vs=3.35 km/s 的等值面。以示意图标注地质单元以及构造演化过程。TAC: 特提斯增生杂岩; IL—印度岩石圈。
本研究的合作单位包括中国地质科学院地质所、中国科学院地质与地球物理研究所、中国地质大学（武汉）及中国地质大学（北京）。本研究得到了国家重点研发计划项目（Grant 2016YFC0600301）和国家自然科学基金委项目（41974053）的支持，以及中国科学院比较行星学卓越创新中心及蒙城地球物理国家野外科学观测研究站的支持。
文章全文下载信息：Huang, S., Yao, H., Lu, Z., Tian, X., Zheng, Y., Wang, R., et al. (2020). High‐resolution 3‐D shear wave velocity model of the Tibetan Plateau: Implications for crustal deformation and porphyry Cu deposit formation. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 125, e2019JB019215. https://doi.org/10.1029/2019JB019215