印度板块与欧亚板块的碰撞及持续的北向推挤导致了宽达千余公里的强烈变形区及被称之为“世界屋脊”的青藏高原。青藏高原的形变模式和动力学机制一直是地球科学研究的前沿热点，不同理论或假说间的争议从20世纪80年代开始持续至今,其中一个重要原因是缺乏岩石圈流变学结构的观测证据。2008年发生在青藏高原东缘的Mw7.9级汶川地震激发了岩石圈介质的粘弹性响应，为认识区域岩石圈的流变学结构提供了难得的机遇。

北京大学沈正康教授和我所王敏研究员带领的研究团队，在汶川地震发生后的第一时间赶赴震区布设GPS观测点进行观测，并结合多方收集的GPS观测资料，产出了覆盖地震近-中-远场、时间跨度长达9年的三维震后形变场；以震后形变场为约束，构建有限元动力学模型研究青藏高原东缘岩石圈流变学结构。模型以岩石圈三维介质结构为基础，联合反演断层面上的震后余滑和区域介质的瞬态和长期稳态粘滞系数，获得了迄今为止最为精确的青藏高原东缘岩石圈三维流变学结构。研究结果表明：（1）松潘-甘孜地块下地壳和上地幔的长期粘滞系数分别为（5.0±0.7）× 10¹⁸ 和（1.3 ± 0.3）× 10¹⁹ Pa s 证实了青藏高原岩石圈的“三明治”结构，但下地壳的粘滞系数远高于“地壳流”模型的预期，不支持构造形变仅由下地壳物质流动所驱动的机制；（2）松潘-甘孜地块下地壳和上地幔的瞬态粘滞系数分别为（5.0±1.3）× 10¹⁷和（5.0 ± 1.5）× 10¹⁸ Pa s, 揭示了非线性的形变机制；（3）与松潘-甘孜地块相邻的西秦岭地区和四川盆地具有更高的流变强度，与地震学和大地电磁在青藏高原东缘观测到的下地壳低速层和高导层分布特征相一致，很好地解释了跨东昆仑-塔藏断裂和龙门山断裂震间形变模式的变化。

地壳形变模式本质上是由岩石圈流变学结构控制的。基于上述流变学结果并结合已有的大地测量学、地球物理学和地质学研究成果，研究团队进一步提出了一个青藏高原东缘构造形变的三维概念模型，该模型认为青藏高原的变形是岩石圈应力场整体作用的结果：高原物质的东向挤出被松潘-甘孜地壳的东西向缩短和南北向拉张所吸收，在这一过程中上地壳共轭走滑断层的错断和下地壳广泛分布的剪切变形扮演着重要的调节作用。

上述研究成果发表于Journal of Geophysical Research: Solid Earth （https://doi.org/10.1029/2021JB022399），并被美国地球物理学会（AGU）的通讯杂志EOS选为研究亮点进行了报道（https://eos.org/research-spotlights/support-for-a-jelly-sandwich-model-of-the-tibetan-plateau）。

青藏高原东缘三维构造形变模型。地表的背景色代表汶川地震震后9年粘弹性介质松弛导致的地表累积位移；红线为该地区主要共轭剪切断裂带与地表及模型侧切面的交线；左侧黑色箭头代表区域构造加载的边界条件；正交的白色箭头对表示下地壳和上地幔的三维应变模式。