本書系“第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究”之南迦巴瓦關(guān)鍵區(qū)地球物理科學(xué)考察的總結(jié)性專著，亦系雅魯藏布江大拐彎地區(qū)地下結(jié)構(gòu)和地震地質(zhì)災(zāi)害研究之大成，由工作在青藏高原一線的科研人員共同撰寫。全書共7章，包括科考意義、目標、內(nèi)容及區(qū)域地質(zhì)背景的概述；野外觀測數(shù)據(jù)分析處理方法的介紹；南迦巴瓦地區(qū)地殼、上地幔結(jié)構(gòu)的判識；南迦巴瓦地區(qū)地震、地質(zhì)災(zāi)害活動規(guī)律的分析；深部與淺部圈層相互作用的探討等。本書的特點是通過科學(xué)考察獲得了寶貴的第一手觀測資料，為揭示喜馬拉雅造山帶大陸板塊強碰撞區(qū)深部結(jié)構(gòu)、發(fā)展青藏高原地球系統(tǒng)多圈層相互作用研究提供理論依據(jù)，為理解地震地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生機理、服務(wù)多民族聚集區(qū)防震減災(zāi)和工程建設(shè)提供數(shù)據(jù)支撐。

前 言

青藏高原是全球規(guī)模最宏大、特征最典型、時代最年輕的大陸碰撞造山帶，被譽為地球科學(xué)研究的天然實驗室。青藏高原巖石圈結(jié)構(gòu)記錄了高原隆升、生長、擴展等重大事件的演化過程，影響著地震地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生和氣候環(huán)境的變遷。南迦巴瓦地區(qū)位于青藏高原東南部，地處喜馬拉雅山脈、橫斷山脈和念青唐古拉山脈的交會處，是喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)的核心部位。雅魯藏布江自西向東流至喜馬拉雅山脈東段，圍繞南迦巴瓦峰直轉(zhuǎn)南下，形成舉世聞名的雅魯藏布江大峽谷。由于印度-歐亞板塊的強烈擠壓與碰撞，喜馬拉雅造山帶被向北推擠了上百千米，地表發(fā)育深切地殼的逆沖和走滑斷裂，地震地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，氣候環(huán)境變化強烈。因此，南迦巴瓦地區(qū)長期以來備受各方關(guān)注，被認為是深部結(jié)構(gòu)控制淺部，并影響生態(tài)環(huán)境變化的典型地區(qū)之一。

1982～1984年，中國科學(xué)院登山科學(xué)考察隊對南迦巴瓦地區(qū)開展了綜合科學(xué)考察，通過構(gòu)造地質(zhì)、巖石、生物地層、巖石化學(xué)與地磁測量等方面的考察及采樣，為研究南迦巴瓦地區(qū)的形成和地質(zhì)發(fā)展歷史積累了豐富的實地資料和標本，由此提出南迦巴瓦地區(qū)處于不同構(gòu)造的交會復(fù)合部位，斷裂帶發(fā)育，地殼縮短量大，構(gòu)造應(yīng)力集中，導(dǎo)致南迦巴瓦峰大規(guī)模抬升，地震地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生，是現(xiàn)代構(gòu)造運動活躍而強烈的佐證。2008年汶川地震以來，中國地震局等單位在青藏高原東南緣開展了大量實地觀測，對南迦巴瓦周邊地區(qū)的地球物理研究取得了一系列重要成果，揭示了印度板塊與歐亞板塊陸陸碰撞的深部物理過程，推進和帶動了世界各國對青藏高原和喜馬拉雅山脈進行地球物理研究的進程。

進入21世紀，青藏高原研究被提升到了國家戰(zhàn)略的高度。2017年，我國“第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究”啟動，對南迦巴瓦關(guān)鍵區(qū)巖石圈精細結(jié)構(gòu)與淺部響應(yīng)進行了更加系統(tǒng)的地球物理學(xué)綜合考察。主要目標是通過點、線、面相結(jié)合的探測方法，查明南迦巴瓦地區(qū)巖石圈精細結(jié)構(gòu)，揭示南亞水汽通道形成并進而改變青藏高原東南緣生態(tài)環(huán)境的深部控制因素，考察東構(gòu)造結(jié)復(fù)雜構(gòu)造發(fā)育的深部原因，分析地震地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生機理和活動規(guī)律，探討諸塊體之間的接觸關(guān)系，以及深部物質(zhì)與淺部圈層的相互作用機制，為完善板塊構(gòu)造理論、開發(fā)利用礦產(chǎn)資源、防震減災(zāi)服務(wù)經(jīng)濟社會發(fā)展提供依據(jù)。

摘 要

本書是“第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究”的重要成果之一，主要有以下認識。

（1）以雅魯藏布江縫合帶為界，研究區(qū)核心地帶為高喜馬拉雅南迦巴瓦背斜構(gòu)造，背斜周邊為歐亞板塊拉薩地體。雅魯藏布江縫合帶作為印度板塊北東向碰撞俯沖的前緣地帶，斷裂發(fā)育集中，巖石破碎程度較高，以蛇綠巖和混雜堆積為特征，地震波速度偏低。在地殼淺部，地震波速度受到斷裂分布和巖石破碎程度的影響，沿著大型活動斷層出現(xiàn)地震波低速異常現(xiàn)象，南迦巴瓦峰底部位于地震波的高低速異常過渡帶。地殼中的快波偏振方向和大小呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)和應(yīng)力共同控制的特征，各臺站的監(jiān)測數(shù)據(jù)間存在較大的橫波分裂參數(shù)和自身離散度差異，反映了南迦巴瓦地區(qū)復(fù)雜的構(gòu)造特征和劇烈的變形作用。印度板塊不斷地俯沖，導(dǎo)致南迦巴瓦地區(qū)發(fā)生整體抬升，形成復(fù)式背斜構(gòu)造，并導(dǎo)致南迦巴瓦峰的隆起。

（2）隨著印度板塊向歐亞板塊底部的俯沖，印度板塊的莫霍面深度自南向北逐漸增加，從約55km增厚至約75km。不同塊體的地殼厚度之間存在明顯的差異，南側(cè)相對較淺的莫霍面對應(yīng)的是俯沖的印度板塊，北側(cè)拉薩地體莫霍面較深并發(fā)生錯斷，揭示了印度和歐亞板塊的莫霍面轉(zhuǎn)換區(qū)。上地幔各向異性波的延遲時間范圍為0.50～1.20s，巖石圈各向異性層主要位于上地幔，地殼和下地幔受到的影響較小。快波方向基本為北東方向，與印度板塊向青藏高原之下的俯沖方向一致，地表變形特征與深部上地幔變形特征大體一致，部分地區(qū)可能具有分層模式的特征。

（3）南迦巴瓦地區(qū)在1950～2023年共發(fā)生2.0級以上地震約1900次，包括1950年Ms8.6察隅地震、2017年Ms6.9米林地震和2019年Ms6.3墨脫地震。印度–歐亞板塊之間長期強烈的擠壓碰撞，導(dǎo)致阿薩姆構(gòu)造結(jié)、桑構(gòu)造結(jié)和南迦巴瓦構(gòu)造結(jié)前緣發(fā)生擠壓變形。最為年輕的阿薩姆構(gòu)造結(jié)前緣與察隅島弧和桑構(gòu)造結(jié)發(fā)生強烈的擠壓碰撞，導(dǎo)致米什米逆沖斷裂和主前鋒逆沖斷裂同時發(fā)生破裂，是1950年察隅大地震發(fā)生的主要構(gòu)造背景。2017年米林地震震源深度為地表以下10km，震源位于北西—南東走向的西興拉斷裂帶附近，震源機制以逆沖型為主，兼有走滑成分，南迦巴瓦構(gòu)造結(jié)北東向的逆沖推覆活動和青藏高原東南向的側(cè)向擠出是該地震發(fā)生的主要構(gòu)造背景。2019年墨脫地震震源深度為地表以下13.3km，桑構(gòu)造結(jié)相對于其西側(cè)南迦巴瓦構(gòu)造結(jié)的西向俯沖和北向推擠是該地震發(fā)生的主要構(gòu)造背景。

（4）受構(gòu)造運動、環(huán)境變化等多種因素的共同影響，南迦巴瓦及周邊地區(qū)多次發(fā)生大規(guī)?；拢?000年波密縣易貢滑坡、2017年茂縣滑坡、2018年江達縣白格滑坡、2021年米林市色東普溝滑坡，導(dǎo)致上游河道發(fā)生嚴重的堵江等次生災(zāi)害。通過發(fā)展單力源滑坡震源過程數(shù)據(jù)處理方法，分析了四次滑坡的動力學(xué)過程。2000年易貢滑坡總持續(xù)時長約為215s，主要滑動階段加速滑動約35s后達到最大速度，約為191m/s，明顯大于青藏高原東南緣近期發(fā)生的其他滑坡事件，是一次巨型高速滑坡，導(dǎo)致易貢藏布河道堵塞形成易貢湖。2018年白格滑坡總持續(xù)時間長度約95s，滑前調(diào)整階段高頻信號較低頻信號提前約25s發(fā)生，即在主要滑動階段開始之前以高頻信號為主，表明滑坡以松散物質(zhì)分散作為運動的開始。2021年色東普溝滑坡總持續(xù)時間約為300s，根據(jù)地震波振幅測量和經(jīng)驗距離衰減函數(shù)關(guān)系，估算體積約為50×106m3。寬頻帶地震波形可以遠程探測滑坡事件的發(fā)生過程，有助于對滑坡事件的階段性動力學(xué)參數(shù)進行定量性分析。

（5）青藏高原濃縮了地球最完整的多圈層相互作用圖譜，其形成過程引起了全球海陸格局、地形地貌、生物演化和氣候環(huán)境的巨大變化，具有廣泛的資源環(huán)境效應(yīng)。南迦巴瓦關(guān)鍵區(qū)地球物理科考分隊基于大量的寬頻帶地震連續(xù)探測、短周期地震密集探測、寬頻帶與長周期大地電磁聯(lián)合探測，獲取了深部結(jié)構(gòu)與地震活動的第一手觀測資料，為探討深部與淺部圈層的相互作用提供了科學(xué)依據(jù)，初步揭示：大陸碰撞改變海陸格局和斷裂發(fā)育、大陸俯沖控制高原生長和地震活動、高原隆升改變氣候環(huán)境和災(zāi)害形成。青藏高原是發(fā)展板塊構(gòu)造理論、構(gòu)建地球系統(tǒng)科學(xué)理論的絕佳試驗場。開展青藏高原關(guān)鍵地區(qū)地球系統(tǒng)多圈層相互作用研究，有助于我國在科學(xué)理論和技術(shù)創(chuàng)新方面實現(xiàn)新的突破。

青藏高原地區(qū)地震活動

內(nèi)容介紹

本書是作者基于近幾年來在南迦巴瓦地區(qū)取得的研究成果，融入最新進展而完成的著作。本書分為7章，主要內(nèi)容如下所示。

第1章是引言。主要介紹南迦巴瓦地區(qū)地球物理科學(xué)考察的意義、目標、內(nèi)容，以及該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造背景等。南迦巴瓦是陸陸板塊強碰撞區(qū)，既存在地殼的強烈縮短和大規(guī)模隆升變形，又存在塊體以剛體形式向東擠出及順時針旋轉(zhuǎn)，陸陸板塊碰撞過程與板塊構(gòu)造理論息息相關(guān)而又有顯著的區(qū)別，是國際地球科學(xué)研究的主要突破點。受構(gòu)造運動、地表隆升剝蝕、印度季風(fēng)水汽通道等多種因素的影響，南迦巴瓦地區(qū)是世界上內(nèi)陸地震、滑坡等自然災(zāi)害發(fā)生風(fēng)險最高的地區(qū)之一。如何保障多民族聚居區(qū)的可持續(xù)發(fā)展和重大工程建設(shè)的安全，是目前面臨的關(guān)鍵科學(xué)問題和技術(shù)難題。

第2章是數(shù)據(jù)分析與處理。主要包括采用接收函數(shù)研究間斷面結(jié)構(gòu)、采用層析成像研究速度結(jié)構(gòu)、采用橫波分裂研究巖石圈各向異性、采用地震定位和波形擬合確定地震震源參數(shù)、采用波形分析計算滑坡動力學(xué)過程、采用大地電磁數(shù)據(jù)獲得電性結(jié)構(gòu)等。地球物理學(xué)是基于觀測的學(xué)科，地球物理觀測數(shù)據(jù)處理涉及的算法和程序范圍廣、內(nèi)容多樣，而且仍然在不斷擴展，本書重點介紹南迦巴瓦地球物理觀測資料的分析和處理方法。

第3章是南迦巴瓦地區(qū)地殼結(jié)構(gòu)。在地殼淺部，地震波速度容易受到斷裂分布和巖石破碎程度的影響，沿著大型活動斷層會出現(xiàn)地震波低速異常和高導(dǎo)異?，F(xiàn)象。雅魯藏布江縫合帶作為印度板塊北東向碰撞俯沖的前緣地帶，斷裂發(fā)育集中，巖石破碎程度較高。地殼中各向異性快波的偏振方向主要呈現(xiàn)為北北東方向，揭示了印度板塊向青藏高原下方持續(xù)不斷的俯沖作用是導(dǎo)致南迦巴瓦地區(qū)淺表復(fù)式背斜構(gòu)造形成和南迦巴瓦峰隆起的主要因素。

第4章是南迦巴瓦地區(qū)上地幔結(jié)構(gòu)。俯沖印度板塊的殼幔邊界（莫霍面）深度自南向北逐漸增加，從55km增厚至75km。不同塊體的地殼厚度之間存在明顯的差異，呈現(xiàn)出受深大斷裂控制的特征。嘉黎斷裂兩側(cè)分別是喜馬拉雅塊體與拉薩塊體，二者的莫霍面深度存在明顯差異，喜馬拉雅塊體具有較薄的地殼厚度，而拉薩塊體具有較厚的地殼厚度。南迦巴瓦地區(qū)地幔中的快波偏振方向基本為北北東方向，其外圍地區(qū)的快波偏振方向圍繞東構(gòu)造結(jié)順時針旋轉(zhuǎn)。各臺站監(jiān)測結(jié)果的時間延遲范圍為0.50～1.20s，推斷巖石圈各向異性層主要位于上地幔。

第5章是南迦巴瓦地區(qū)地震活動。南迦巴瓦及其周邊地區(qū)在1950～2023年共發(fā)生2.0級以上地震約1900次；20世紀以來共發(fā)生6.0級以上地震18次，包括1950年Ms8.6察隅大地震、2017年Ms6.9米林地震、2019年Ms6.3墨脫地震。米什米逆沖斷裂和主前鋒逆沖斷裂同時發(fā)生破裂，是1950年察隅大地震發(fā)生的主要構(gòu)造背景。2017年米林地震揭示了喜馬拉雅造山帶東部以大規(guī)模擠壓和右旋側(cè)向擠出為主的構(gòu)造活動特征。在2019年墨脫地震震源區(qū)，桑構(gòu)造結(jié)相對于南迦巴瓦構(gòu)造結(jié)向北側(cè)推擠，形成不同構(gòu)造單元的過渡帶。

第6章是南迦巴瓦地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害。南迦巴瓦地區(qū)構(gòu)造運動強烈，在氣候變暖背景下，冰雪消融加劇，山地滑坡等各種地質(zhì)災(zāi)害日趨活躍，近地表物質(zhì)在長期構(gòu)造運動和環(huán)境變化作用下極易變形和失穩(wěn)。本書選取2000年波密縣易貢滑坡、2017年茂縣滑坡、2018年江達縣白格滑坡和2021年米林市色東普滑坡作為研究實例，獲得了滑坡發(fā)生的動力學(xué)過程，建立了適合山地地質(zhì)災(zāi)害研究的方法，為進一步研究青藏高原及其周邊地區(qū)滑坡地質(zhì)災(zāi)害奠定基礎(chǔ)。

第7章是深部與淺部圈層相互作用。包括大陸碰撞改變海陸格局和斷裂發(fā)育、大陸俯沖控制高原生長和地震活動、高原隆升影響氣候環(huán)境和災(zāi)害形成三部分內(nèi)容。青藏高原的隆升歷史是聯(lián)系地球深部動力學(xué)、地表構(gòu)造運動和氣候環(huán)境變化三者之間耦合關(guān)系的紐帶。通過青藏高原南迦巴瓦這一“地球系統(tǒng)縮微模型”，揭示從地幔、地殼結(jié)構(gòu)到地震、地質(zhì)災(zāi)害的鏈式相互作用機制，為理解宜居星球演化提供第一手觀測資料和新的視角。

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全書內(nèi)容系統(tǒng)全面、資料嚴謹翔實、結(jié)構(gòu)邏輯嚴密，推動青藏高原地區(qū)巖石圈精細結(jié)構(gòu)和淺部響應(yīng)研究的不斷深入。本書可供地球物理、構(gòu)造地質(zhì)等專業(yè)的科研、教學(xué)相關(guān)人員參考使用。

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本文摘自科學(xué)出版社2025年9月出版《南迦巴瓦地區(qū)巖石圈精細結(jié)構(gòu)與淺部響應(yīng)》一書，內(nèi)容有刪節(jié)。標題為編者所加。

（本文編輯:徐詩穎 xushiying@mail.sciencep.com）

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