在板塊俯沖過程中，巖石圈進入地幔會引起其自身及周圍地殼和地幔物質(zhì)發(fā)生顯著變形。揭示俯沖帶中地殼與地幔的變形模式，對理解板塊俯沖動力學(xué)及其構(gòu)造演化具有重要意義。緬甸位于印度板塊與歐亞板塊匯聚邊界的東緣，地震定位與層析成像結(jié)果清晰顯示了該區(qū)域下方東傾俯沖的印度板塊，使該地區(qū)成為研究俯沖帶殼幔變形與動力學(xué)機制的理想場所。

    緬甸自西向東可分為四個主要構(gòu)造單元（圖1）：印緬山脈（為由印度板塊俯沖形成的增生楔），西緬甸地體（以中央盆地為主體，分布一系列中新世至第四紀火山），抹谷變質(zhì)帶（主要由高級變質(zhì)巖和花崗巖構(gòu)成），以及撣邦高原（位于最東側(cè)，屬撣泰地體一部分，發(fā)育大量右旋和左旋走滑斷層）。GPS觀測表明，印度板塊相對于撣邦高原沿NNE方向以約38 mm/yr的速率與歐亞板塊發(fā)生斜向匯聚，是控制該區(qū)現(xiàn)今構(gòu)造活動與變形的主要因素。

圖1 緬甸地區(qū)構(gòu)造簡圖。黃色和綠色三角表示地震臺站。紫色虛線表示俯沖板片上界面深度。紅色鋸齒線、藍色和黑色實線分別表示逆斷層、右旋和左旋走滑斷層

    中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所行星科學(xué)與前沿技術(shù)重點實驗室地球-行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)與過程學(xué)科組繼2018年2月完成第一期緬甸造山帶中緬地球物理合作流動地震臺陣觀測（CMGSMO）后，學(xué)科組于2018年底起在該區(qū)域南部布設(shè)第二期流動地震觀測臺陣（臺站分布見圖1），進行了近兩年的觀測，獲取了豐富的地震資料。學(xué)科組博士后范恩博與導(dǎo)師艾印雙研究員、姜明明副研究員，以及美國密蘇里科技大學(xué)Stephen S. Gao教授等合作，基于緬甸二期數(shù)據(jù)開展了以XKS震相剪切波分裂分析為主的研究，輔以各向異性深度估計和印緬山脈地區(qū)地殼各向異性計算，獲得了研究區(qū)地震各向異性的空間分布特征，有效約束了緬甸復(fù)雜雙俯沖及板片撕裂結(jié)構(gòu)下的地殼與地幔變形機制及俯沖動力學(xué)過程。

    研究從80個臺站數(shù)據(jù)共獲得了731個高質(zhì)量的剪切波分裂結(jié)果，在印緬山脈、中央盆地、抹谷變質(zhì)帶及撣泰地體西側(cè)，快波方向大多與俯沖板片走向一致。而在研究區(qū)東側(cè)臺站，北緯19.5°以北自西向東呈現(xiàn)快波方向逆時針旋轉(zhuǎn)，逐漸趨于與俯沖板片走向垂直；19.5°以南則出現(xiàn)急劇的大角度偏轉(zhuǎn)（圖2）。結(jié)果最顯著的特征之一為印緬山脈地區(qū)觀測到異常大的分裂時間（圖2），該異常未延續(xù)至印緬山脈南段，反映該區(qū)域下方各向異性存在明顯的南北差異。地殼各向異性結(jié)果顯示，印緬山脈北部地殼快波方向與山脈走向平行，而南部則與之垂直（圖2）。

圖2 （a）投影到射線穿透點位置的剪切波分裂結(jié)果。藍色粗短棒表示地殼各向異性結(jié)果。（b）空間平均后的剪切波分裂時間

    研究表明，印緬山脈遠震剪切波分裂時間的空間差異主要源于地殼各向異性的南北變化：北部地殼快波方向受地質(zhì)構(gòu)造控制，與山脈走向一致；南部則主要受應(yīng)力場控制，與山脈走向垂直。自西緬甸地體至撣泰地體，各向異性主要來源由俯沖板片下方逐漸過渡至上方（圖3）。撣泰地體自西向東快波方向的逆時針旋轉(zhuǎn)可歸因于三類機制共同作用：板片俯沖引發(fā)的角流、絕對板塊運動驅(qū)動的地幔流動，以及撣泰地體下方殘留俯沖板片的存在。該殘留板片在50-125 km深度可能為地幔流動提供通道（圖3）。此外，在印緬山脈和西緬甸地體北緯21°附近未發(fā)現(xiàn)快波方向異常，表明該處板片撕裂未引發(fā)大規(guī)模地幔流動。新的各向異性觀測結(jié)果銜接了青藏高原東南緣與中南半島的已有研究成果，對認識整個區(qū)域的深部地幔流動與地球動力學(xué)過程具有重要意義（圖4）。

?圖3 緬甸下方地幔流動模式示意圖

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?圖4 臺站平均的剪切波分裂結(jié)果

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