位于青藏高原東南緣的三江側向碰撞帶是青藏高原地殼塊體擠出的構造轉折帶和典型地震活躍區，是理解青藏高原隆起機制和印度-歐亞大陸碰撞的巖石圈動力學研究的一個關鍵構造域。前人研究發現，川滇塊體邊界（包括三江側向碰撞帶）存在一條地殼低速帶，被認為是中下地殼流動的主要通道。然而，低速帶的形態還不清晰，形成機制尚不明確。地震各向異性可以提供對深部結構和變形的重要認識，從而可以對青藏高原隆起和橫向擴展的地球動力學模型提供重要約束。
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”創新團隊，針對麗江-小金河斷裂帶與紅河斷裂帶北端交匯區的低速帶形態和形成機制，利用研究團隊布設的流動密集地震臺陣（SL-Array和SJ-Array）、云南地區固定地震臺站和中國地震科學探測臺陣Ⅰ期臺陣（ChinArray）記錄的高質量地震面波資料（圖1），使用近年來發展的背景噪聲面波直接成像方法，采用不同時段觀測的數據分析技術，獲得了研究區較之以往更高分辨率的三維S波速度及方位各向異性結構（圖2）。
研究發現，三江側向碰撞帶的速度結構和方位各向異性存在橫向和垂向變化，復雜的區域深部變形與地殼的東南向運動和斷裂性質密切相關。來自青藏高原中下地殼的低速體被麗江-小金河斷裂及金河-箐河斷裂、程海斷裂、瀾滄江斷裂和紅河斷裂所圍限，其下方的方位各向異性呈現強烈的NS向。區域地殼三維S波速度和三維方位各向異性結構揭示了紅河斷裂帶西北段出現明顯的分段特征，來自青藏的中下地殼低速物質受到麗江-小金河斷裂帶的控制。有意思的是，騰沖火山的低速與下方的下地殼低速似乎不連通，騰沖火山下方地殼低速體似乎與青藏中下地殼低速物質有聯系，可能與印度巖石圈俯沖、地幔物質上行和先存軟弱帶有關。
文章提出了一個地殼尺度的動力學模型（圖3）。來自青藏高原中下地殼的低速被滇中塊體下方堅硬的高速體阻擋，導致東北側地殼增厚，在川滇塊體順時針旋轉作用下，物質沿麗江-小金河斷裂、金河-箐河斷裂和程海斷裂向南流動，在西南側，緬甸微板塊的北東向俯沖和印支塊體高速體北東向擠壓共同阻止了低速物質向西南越過紅河斷裂后的進一步推進。作為青藏高原東南緣大型走滑塊體邊界斷裂，紅河斷裂對青藏高原東南緣的地殼物質運移有控制作用。作為青藏高原與揚子地塊的構造邊界，麗江-小金河斷裂和金河-箐河斷裂在熔融弱化的青藏地殼與峨眉山大火成巖省的剛性層之間確定了一個重要的流變邊界，可能阻擋吸收了高原物質東南向的擠壓和物質運移，沿邊界斷層累積了強烈的變形。該動力學模型為認識青藏高原東南緣地殼變形提供了新的啟示。
上述研究成果近期以“Crustal 3-D S-wave velocity and azimuthal anisotropy in the Sanjiang lateral collision zone in the SE margin of the Tibetan Plateau”為題發表在國際地學期刊《Journal of Geophysical Research：Solid Earth》。該期刊是美國地球物理聯合會（American Geophysical Union，AGU）主辦的旗艦期刊，致力于發表地球物理學領域具有重大意義的高質量的最新研究進展，屬于TOP期刊。中國地震局地球物理研究所田建慧博士為本文的第一作者，高原研究員作為指導老師為文章的通訊作者，合作者包括中國科學技術大學李瑩博士。該研究獲得國家自然科學基金重點項目（42330311, 41730212）、國家重點研發計劃課題（2017YFC1500304）和中央公益性科研院所基礎研究基金（2021IEF0103）的聯合資助。
論文信息：Jianhui Tian，Yuan Gao，Ying Li. 2024. 3-D S-wave velocity and azimuthal anisotropy in the Sanjiang lateral collision zone in the SE margin of the Tibetan plateau. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 129, e2024JB028880. https://doi.org/10.1029/2024JB028880.
圖1 （a）研究區臺站分布；（b）周期2-40 s射線路徑數量；（c）周期2-40 s 頻散曲線。
圖2 6-40 km的各向異性S波速度模型
深灰色和黑色線分別為塊體邊界和斷層，品紅色虛線是峨眉山大火成巖省內帶，深藍色線為楚雄盆地的邊界，紅色三角形表示騰沖火山的位置，短黑線顯示了方位各向異性的快軸方向和大小。
圖3 研究區地殼深部構造與物質運移模式
上部紅色橢圓表示S波快波方向，藍色箭頭表示地殼流動的方向，黑色箭頭表示緬甸微板塊的俯沖，品紅色箭頭代表川滇塊體的順時針運動，白色和灰色陰影是中下地殼低速區和高速區的形狀，下部紅色虛線箭頭代表上涌的地幔柱物質，隨深度變化的柱體代表高、低速異常體，顏色由底部的顏色棒所示，LV：低速（-3 %），HV：高速（4 %）。
撰稿人：李瑩 高原
審稿人：孟國杰
