摘要
大约50Ma印度大陆和欧亚大陆剧烈的陆陆碰撞，导致青藏高原岩石圈发生了强烈的南北向缩短和垂向增厚，青藏高原持续的生长和变形，致使高原南北缘仍然处于向外扩展的动态演化中。青藏高原东北缘新构造-活动构造分布广泛、地震活动频繁，表明现今的东北缘地区还在经历着强烈的构造变形。通过深部地球物理探测方法研究东北缘的深部地壳结构、变形特征，有利于理清东北缘周缘块体之间的接触关系，对深入探讨高原生长和演化过程中其浅表和深部构造变形方式及其耦合关系、岩石圈变形机制、不同圈层之间的相互作用，以及地震灾害的孕育机制等重要地球科学问题具有重要意义。 天然地震探测技术是照亮地球深部壳幔结构的明灯，深地震反射剖面技术是国际地学界公认的探测岩石圈精细结构、研究大陆变形最为有效的手段，两者结合对于深入探索研究区的壳幔结构具有重要意义。本论文使用33台ChinArray-Ⅱ期宽频带流动地震台阵观测数据，结合一条横跨六盘山构造带的深地震反射剖面，通过计算远震P波接收函数，获得了东北缘祁连造山带东段临夏地块、陇中地块及鄂尔多斯地块西南缘局部地区的深部岩石圈结构及其变形特征。研究发现: 祁连造山带东段临夏地块基底为陆缘增生杂岩体，陇中地块的基底具有洋壳玄武岩特征，两地块存在显著的壳内结构、S波速度和电性结构差异。马衔山断裂带发育有枕状玄武岩和基性岩墙，具有缝合带属性，推测马衔山断裂可能是临夏地块和陇中地块拼合的缝合带。临夏地块壳内分层结构明显，康拉德界面发育，中下地壳存在低速异常，可能含有含盐流体。陇中地块可能原来由马里亚纳型岛弧构成，上地壳层状结构显著，中下地壳层状结构较弱且呈现较弱的低速特征，康拉德界面不发育，具有洋-岛玄武岩地壳特征。鄂尔多斯地块西南缘康拉德界面和Moho横向变化较弱，具有稳定克拉通特征。六盘山构造带是陇中地块和鄂尔多斯地块之间的重要边界断裂。 深地震反射剖面进一步精确的限定了陇中地块和鄂尔多斯地块的深部结构特征。以六盘山东麓断裂为界，东部鄂尔多斯地块下方壳内发育三条壳内滑脱带(Decollement，D1,D2,D3),壳内变形以滑脱带为界上、下解耦。位于深地震反射剖面东侧上地壳3s附近，深度约9km的D1滑脱带，指示了青藏高原东北缘北东向物质扩展前缘的构造变形样式和位置，上地壳扩展变形前缘已经过了六盘山构造带进入鄂尔多斯地块西南缘;在鄂尔多斯地块深部24km左右（双时走程8s）的壳内滑脱层D2,指示了鄂尔多斯地块刚性结晶基底的构造变形样式;六盘山东麓断裂西部，壳内变形以滑脱层D3为界上、下解耦，六盘山构造带下方反射信号连续性差，构造变形复杂，深部Moho发生错断，指示六盘山东麓断裂带东西两侧的地壳构造变形存在差异。据此本文认为以六盘山东麓断裂为界，西侧表现为全地壳缩短增厚，东侧的上、下地壳的解耦变形，两者共同控制了青藏高原东北缘的高原生长。 综上所述，通过天然地震接收函数和人工源地震反射剖面的研究结果，深入探讨了祁连造山带东段临夏地块、陇中地块、鄂尔多斯地块西南缘的深部结构特征和变形机制，初步建立了研究区的构造演化模型，对于探索研究区的地震发生机制和鄂尔多斯地块西南缘的油气资源勘探前景具有重要启示。
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