GRL:贡嘎山三维电性结构及其抬升机制

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贡嘎山位于鲜水河断裂带与龙门山断裂带系统交汇处,是青藏高原东缘龙门山-锦屏山造山带上的最高峰,主峰海拔7556 m,被誉为蜀山之王的美誉,现今仍以2-3 mm/yr的速率隆升(Hao et al., 2014)。不少研究人员对贡嘎山的形成机制与南迦巴瓦峰(位于喜马拉雅东构造结)、南迦帕尔巴特峰(位于喜马拉雅西构造结)的形成机制联系起来,认为是中下地壳物质流引起的“动力地貌”(Clark et al., 2005)或“构造瘤”(Cook et al., 2018);而国内研究人员(陈桂华等,2008; Wang et al., 2014)更加倾向于认为,快速走滑的鲜水河-小江断裂系统在贡嘎山地区产生了较大的弯折,斜向挤压导致的地壳缩短是贡嘎山隆升的最主要原因。这些认识此前均缺乏来自深部的地球物理结构的支持。

依托地震动力学国家重点实验室的自主研究项目,中国地震局地质研究所特聘研究员陈小斌团队在贡嘎山地区开展了三维宽频带大地电磁探测与研究工作。利用120个高质量宽频带大地电磁测点数据,通过三维反演最终获得了贡嘎山地区精细可靠的地壳三维电阻率结构,发现贡嘎山下方呈现为高低高低的四层结构模型:中上地壳(<10km)为高阻层,其下为厚约5km的向西倾斜、向东与地表相连通的高导层,再往下为厚约15km的向西倾斜、向东与扬子相连的相对高阻层,最下面一层为相对高导层,这一结构显示贡嘎山体的中上地壳与中地壳均为相对高阻层,二者之间似存在解耦现象,这与下地壳流模型或构造瘤所预测的结构不同,亦即贡嘎山不是由来自深部的弱物质受阻挡后缩短增厚形成的。通过结合贡嘎山附近断裂构造的几何特征、新生代沉积特征以及龙门山-锦屏山造山带的现代地貌特征、造山带其他区段的地球物理剖面等资料,推测中地壳的高阻体来自于贡嘎山东侧的扬子克拉通,据此认为,西侧松潘-甘孜地块的中上地壳仰冲到扬子克拉通之上,同时鲜水河断裂带向南转折造成该地区中下地壳物质缩短增厚,是贡嘎山异常地貌和现今仍快速抬升的主要因素。

研究结果以姜峰博士为第一作者、陈小斌研究员为通讯作者发表于国际地地球物理著名期刊Geophysical Research Letters上。原文链接:

Feng Jiang, Xiaobin Chen, Martyn J. Unsworth, Juntao Cai, Bing Han, Lifeng Wang, Zeyi Dong, Tengfa Cui, Yan Zhan, Guoze Zhao, Ji Tang. (2022). Mechanism for the uplift of Gongga Shan in the southeastern Tibetan Plateau constrained by 3D magnetotelluric data. Geophysical Research Letters, 49, e2021GL097394.

图1. 贡嘎山及其领邻近地区的地质构造背景以及大地电磁测点的分布情况


 

图2,贡嘎山地区三维模型水平切片图(左)和贡嘎山隆升的动力学过程模型(右)。