印度-欧亚大陆碰撞带作为板块碰撞的前缘部位，是揭示板块碰撞过程和高原隆升机制的关键地区。基于地表地质和深部地球物理数据，前人提出了多个模型，尝试解释南北向碰撞隆升和东西向伸展过程的动力学机制。然而，针对藏南裂谷如何切割印度下地壳以及印度下地壳向北俯冲的距离和形态，不同的模型之间仍存在较大争议。
为了解决这一争议，中国科学院青藏高原研究所碰撞隆升及影响团队通过印度-欧亚大陆碰撞带649个固定/流动台站，收集了1964年1月至2021年11月记录的35193个地震事件(图 1)，采用改进的双差层析成像方法，对印度-欧亚大陆碰撞带的地震活动进行了精定位，获得了该区域地壳和上地幔精细的三维速度结构。
南北向速度剖面显示，喜马拉雅造山带60 km深度下存在高速异常结构，推测为俯冲的印度岩石圈；喜马拉雅造山带20-40 km至拉萨块体50-60 km深度范围存在向北俯冲的高速层(图 2a-d)，推测为已发生榴辉岩化的印度下地壳向北俯冲至拉萨块体北部。
东西方向速度剖面显示，隆格尔裂谷、定日-尼玛裂谷、申扎-定结裂谷以及亚东-谷露裂谷四条裂谷在40-60 km深度处存在向东倾斜的不连续高速异常结构(图 2f)，推测俯冲的印度下地壳发生破裂。裂谷小地震是裂谷伴生断裂活动的体现。基于震源机制和重定位结果，发现亚东-谷露裂谷(YGR)地震簇呈西倾，申扎-定结裂谷(XDR)北部地震簇呈西倾，南部地震簇呈东倾，定日-尼玛裂谷(TNR)地震簇呈东倾，隆格尔裂谷地震簇(LGR)呈东倾，推测倾斜的断层面是裂谷系的普遍规律。四条裂谷下方均存在地幔地震，表明4条南北向裂谷均斜向切割整个地壳，并非垂直切割(图 3)。
基于碰撞带速度结构、震源机制和重定位结果，研究团队提出了一个新的印度-欧亚大陆碰撞和南北向裂谷形成的动力学模型。该模型的显著特征是裂谷以斜切而非垂直的方式切割整个地壳，其中，F2、F4和F5分别为LGR、TNR和XDR目前活跃的倾斜的边界断裂，为部分熔融物质向上地壳运移提供了通道(图 4)。
上述研究成果以“Oblique Rifting in the Southern Tibetan Plateau Revealed From 3-D High-Resolution Seismic Travel-Time Tomography Around the India–Eurasia Continental Collision Zone”为题，发表于国际地学期刊《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》，我所博士毕业生李佳蔚为论文第一作者，裴顺平教授为通讯作者。上述研究获得国家自然科学基金(U2039203，42130306，42104050)和第二次青藏高原综合科学考察研究专项(2019QZKK0708)联合资助。
文章链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024JB029447
图1 青藏高原构造地貌(a)和研究区地震活动图(b)
图(a)中，红色、绿色、蓝色和黄色虚线分别为地震层析成像研究和大地电磁研究得出的印度岩石圈北向俯冲的前缘位置。蓝色和绿色箭头分别代表印度和亚洲岩石圈的前缘位置。白色实线为前人接收函数研究推断出的部分榴辉岩下地壳。不同的紫色符号代表本研究中使用的不同流动台阵。图(b)中展示了本次研究中使用的地震(黑色圆圈)和震源机制(颜色随深度变化)。TB：塔里木盆地；QB：柴达木盆地；SGT：松潘-甘孜地体；QT：羌塘地体；LT：拉萨地体；HB：喜马拉雅造山带；ATF:阿尔金断裂；KF：喀喇昆仑断裂；AKMS: 阿尼玛卿缝合线；JS：金沙江缝合线；BNS：班公-怒江缝合线；IYS：雅鲁藏布江缝合线；STDS：藏南拆离系；MBT：主边界逆冲断裂。1：沃卡-错那裂谷；2：亚东-谷露裂谷；3：申扎-定结裂谷；4：定日-尼玛裂谷；5：隆格尔裂谷
图2 三维成像结果 P波速度剖面图像
白色圆圈代表每个剖面10km范围内的地震事件。黑色沙滩球代表每个剖面15km内的震源机制。黑色虚线代表前人在相同位置接收函数研究得到的MHT和Moho信息。黑色实线代表本研究中使用的Crust 1.0 Moho信息。不同剖面位置见图(f)。LMF：洛巴堆-米拉山断裂；SNZ：狮泉河-纳木错杂岩带；HH：高喜马拉雅；TH：特提斯喜马拉雅；SL：南拉萨；CL：中拉萨；NL：北拉萨；SILC：俯冲的印度下地壳；SIL：俯冲的印度岩石圈。其他缩写见图1。
图3 藏南裂谷微震水平重定位(a-d)和不同剖面深部重定位(e-i)结果
图4 印度-欧亚大陆碰撞和南北向裂谷斜向切割地壳动力学模型
