秦岭造山带是连接华北克拉通、扬子克拉通和青藏高原东北缘的交汇地带，地处青藏高原的东向挤出和太平洋板块的西向俯冲共同作用的关键位置。关于这两个主要驱动力如何推动秦岭造山带及周边地区的地球动力学演化，科学界一直存在争议。人们提出了一些具体的机制，如下地壳通道流、地壳缩短和大地幔构造楔等。地震波三维精细速度模型的构建有助于理解这两种驱动力是如何影响该区域的构造，以及检验已提出的模型、机制的适用性等问题。

中国地震局地球物理研究所的杨婷和意大利国家地球物理与火山研究所的Stephen Monna等人开展合作研究，基于研究区大量宽频带地震仪记录到的高质量数据，采用有限差分走时层析成像方法，获得了秦岭及周边地区地壳和上地幔顶部高分辨率三维P波速度模型（图1）。

速度模型表明，地壳通道流不可能存在于整个秦岭造山带下方，印度板块与欧亚板块的碰撞产生的水平压应力对局部低速软弱带的挤压变形，可能是导致青藏高原东北缘隆升的主要机制。东秦岭和西秦岭下方的地震波速度的明显差异，反映了青藏高原东向挤出作用可能对东、西秦岭的结构产生了不同影响。此外，模型还指出东秦岭和渭河地堑的结构特征相对稳定，而鄂尔多斯高原西南缘和东南缘上地幔顶部的低速异常，表明鄂尔多斯高原南缘的岩石圈可能正在经历破坏（图2）。

图1 沿不同经纬度的P波速度剖面图。白色粗虚线代表莫霍面。右下角的插图显示了剖面的位置

图2 鄂尔多斯高原西南缘和东南缘遭受破坏的示意图

本研究在初始模型中引入了最新的、独立的Moho界面数据；在有限差分正演计算中引入改进后的走时计算算子，解决了走时计算中互易性的问题；得出东秦岭和西秦岭对青藏高原东向挤出作用不同响应的新认识；给出了青藏高原东向挤出和太平洋板块西向俯冲对研究区作用的构造模式。研究成果有助于更深入认识青藏高原的东向挤出和太平洋板块的西向俯冲这两种驱动力对中国大陆中部区域的作用。

研究成果2022年发表于学术期刊《Tectonophysics》（Ting Yang*, Stephen Monna, Lihua Fang. 2022. Seismic imaging of the crust and uppermost mantle structure in the Qinling orogenic belt and its surroundings: geodynamic implications. Tectonophysics, 843, 229619. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2022.229619），受国家自然科学基金项目(U2139205, 42004069, 41774102)和中国地震局地球物理研究所基本科研业务费专项项目(DQJB19B19)项目共同资助。

【作者简介】

杨婷，女，助理研究员，主要从事深部结构成像和地震精定位研究。Email: yangting@cea-igp.ac.cn