中国西部地区地壳及上地幔速度结构特征

6.3.1 中国西部地区地壳内部低速层的分布特征

关于地壳内部低速层(体)的解释，就目前来说，主要有三种观点:其一认为是地壳在强烈的构造运动的作用下，地壳内部产生滑脱，形成一个具有一定厚度的破碎地层构成的滑脱构造层，由于岩体破碎，导致了地震波在其中传播速度的降低;第二种观点认为地壳内部的低速层(体)是存在于地壳内部的处于熔融状态的花岗质物质层;还有一种观点来自科拉半岛超深钻资料研究，认为地壳内部低速层(体)形成的直接原因是岩石密度的减小，深部矿物由于高温高压的影响而发生变化，使水析出，析出的水分连同新生成的矿物一起，占据的空间超过了原先所占空间的大小，于是岩石碎裂变松，形成低密度带。另外，根据科拉深钻所揭示的情况，岩石在高温高压的影响而使其成分发生变化，也导致了岩层速度的降低。

根据深部地震测深的地壳结构研究，中国西部大陆的低速层(体)主要分布于青藏高原及攀西裂谷地区(图6.3.1)，而在广大的西北地区，除了在阿尔金断裂北侧附近地区的中地壳的低速层外，迄今还未发现其他低速层(体)的存在。

中国西部大陆的低速层(体)的分布特征也各不相同。西藏地区的上地壳中的低速层埋深均在20km左右;在青海的巴颜喀拉及其邻区，上地壳内部存在埋深为10～20km的低速层;在靠近阿尔金断裂的北部地区及攀西裂谷地区，低速体的埋深增大为20～40km。然而，在藏南的地壳底部65～73km之间存在一速度为6.1km/s的低速层，其底界即为莫霍面。

图6.3.1 中国西部大陆地壳的低速层(体)的分布

6.3.2 中国西部地区莫霍面埋深变化特征

作为地壳内部分层结构的主要标志之一的莫霍面，它将地壳与地幔相互隔离，在地震波速度上呈现为速度的不连续或间断，莫霍洛维奇(Mohorovicˇic')在1909年克罗地亚地震的地震记录中发现，并以他的名字命名。

以前曾经认为莫霍面是一个尖锐的速度间断面，地壳和地幔之间的速度跳跃可达1.0～1.5km/s。但是，根据Pn波的频率特性及振幅变化，有些地区的莫霍面应当有一定的厚度，而且是一个速度梯度带;而在另外一些地区，莫霍面则可能是一组高低速薄互层构成的复合带。

地壳厚度的变化规律除了与地形起伏有关外，还与地壳内部甚至上地幔的深部地质构造背景有着十分密切的关系。一般说来，年轻造山带的地壳很厚，可达40～70km;稳定的地盾，现在的地形并不高，而地壳厚度却较大，有人认为这是元古宙以来所遗留下来的山根，后来地形虽然削平，而原始的山根仍然存留使得地壳的厚度较大;中间地块及地槽活动带地壳厚度较小，通常只有20～30km(曾融生，1984)。

由于缺少足够的地震资料，中国大陆的莫霍面的埋深一直沿用了由重力资料反演得到的结果，尤其是中国西部大陆地区。继20世纪60年代的国际地壳上地幔计划和70年代的国际地球动力学计划之后，80年代国际大地测量和地球物理联合会与国际地质科学联合会议联合提出了国际固体地球科学研究计划，即岩石圈研究新计划，大大推动了对地壳上地幔结构特征的研究。自国际岩石圈计划实施以来，我国开展了大规模的深部地震研究工作，并取得了巨大成就，为地壳上地幔结构特征提供了丰富和宝贵的资料。图6.3.2即为在由重力资料反演得到的莫霍面埋深的基础上，利用已有的深部地震测深结果对其进行修正以后所得到的莫霍面埋深。

从图6.3.2可以看出，以阿尔金断裂及中国南北地震带为界，可将中国西部大陆划分为三大块:新疆地块、青藏高原及西部大陆东缘。新疆地块的地壳厚度为45～60km，且莫霍面在准噶尔盆地及塔里木盆地表现为一隆起，地壳厚度近45km;青藏高原的地壳以巨厚为其特征，除在柴达木盆地内部较薄(约55km)外，莫霍面埋深大都在70km以上;在青藏高原东缘，莫霍面埋深向东南方向逐渐变浅，形成一条近似南北向的梯度带，其埋深由龙门山下部的60km变浅为成都附近的50km;而在攀西裂谷一带，莫霍面埋深则与南北地震带形成鲜明的对比，它由北(约50km)向南(约44km)逐渐变浅。

图6.3.2 中国西部大陆地壳的莫霍面厚度

6.3.3 中国西部地区上地幔顶部的速度分布与活动构造的关系

地震活动是岩石圈在现今应力场作用下，某些构造部位的应力积累超过其滑动摩擦破裂强度时，发生突然变动的表现形式之一。震源的空间分布可以较准确地显示出岩石圈内部构造活动的形态和分布，进而描述出板块的活动边界，尤其是大陆板块内部的活动构造，为人们认识及研究岩石圈的结构特征、岩石圈的动力学环境及构造单元的划分提供十分重要的基础资料(丁国瑜等，1991)。

根据1964～1997年之间发生的4级以上的地震记录，我们得到了如图6.3.3所示的震源分布图。由图不难看出，地震震源的分布与中国大陆莫霍面的埋深特征有着某种相关性，即以阿尔金断裂及中国南北地震带为界，可将中国西部大陆划分为三大块:新疆地块、青藏高原及西部大陆东缘。

图6.3.3 中国西部大陆的地震活动性分布