青藏高原二次科考丛书||《南迦巴瓦地区岩石圈精细结构与浅部响应》

本书系“第二次青藏高原综合科学考察研究”之南迦巴瓦关键区地球物理科学考察的总结性专著，亦系雅鲁藏布江大拐弯地区地下结构和地震地质灾害研究之大成，由工作在青藏高原一线的科研人员共同撰写。全书共7章，包括科考意义、目标、内容及区域地质背景的概述；野外观测数据分析处理方法的介绍；南迦巴瓦地区地壳、上地幔结构的判识；南迦巴瓦地区地震、地质灾害活动规律的分析；深部与浅部圈层相互作用的探讨等。本书的特点是通过科学考察获得了宝贵的第一手观测资料，为揭示喜马拉雅造山带大陆板块强碰撞区深部结构、发展青藏高原地球系统多圈层相互作用研究提供理论依据，为理解地震地质灾害发生机理、服务多民族聚集区防震减灾和工程建设提供数据支撑。

前 言

青藏高原是全球规模最宏大、特征最典型、时代最年轻的大陆碰撞造山带，被誉为地球科学研究的天然实验室。青藏高原岩石圈结构记录了高原隆升、生长、扩展等重大事件的演化过程，影响着地震地质灾害的发生和气候环境的变迁。南迦巴瓦地区位于青藏高原东南部，地处喜马拉雅山脉、横断山脉和念青唐古拉山脉的交会处，是喜马拉雅东构造结的核心部位。雅鲁藏布江自西向东流至喜马拉雅山脉东段，围绕南迦巴瓦峰直转南下，形成举世闻名的雅鲁藏布江大峡谷。由于印度-欧亚板块的强烈挤压与碰撞，喜马拉雅造山带被向北推挤了上百千米，地表发育深切地壳的逆冲和走滑断裂，地震地质灾害频发，气候环境变化强烈。因此，南迦巴瓦地区长期以来备受各方关注，被认为是深部结构控制浅部，并影响生态环境变化的典型地区之一。

1982～1984年，中国科学院登山科学考察队对南迦巴瓦地区开展了综合科学考察，通过构造地质、岩石、生物地层、岩石化学与地磁测量等方面的考察及采样，为研究南迦巴瓦地区的形成和地质发展历史积累了丰富的实地资料和标本，由此提出南迦巴瓦地区处于不同构造的交会复合部位，断裂带发育，地壳缩短量大，构造应力集中，导致南迦巴瓦峰大规模抬升，地震地质灾害频繁发生，是现代构造运动活跃而强烈的佐证。2008年汶川地震以来，中国地震局等单位在青藏高原东南缘开展了大量实地观测，对南迦巴瓦周边地区的地球物理研究取得了一系列重要成果，揭示了印度板块与欧亚板块陆陆碰撞的深部物理过程，推进和带动了世界各国对青藏高原和喜马拉雅山脉进行地球物理研究的进程。

进入21世纪，青藏高原研究被提升到了国家战略的高度。2017年，我国“第二次青藏高原综合科学考察研究”启动，对南迦巴瓦关键区岩石圈精细结构与浅部响应进行了更加系统的地球物理学综合考察。主要目标是通过点、线、面相结合的探测方法，查明南迦巴瓦地区岩石圈精细结构，揭示南亚水汽通道形成并进而改变青藏高原东南缘生态环境的深部控制因素，考察东构造结复杂构造发育的深部原因，分析地震地质灾害的发生机理和活动规律，探讨诸块体之间的接触关系，以及深部物质与浅部圈层的相互作用机制，为完善板块构造理论、开发利用矿产资源、防震减灾服务经济社会发展提供依据。

摘 要

本书是“第二次青藏高原综合科学考察研究”的重要成果之一，主要有以下认识。

（1）以雅鲁藏布江缝合带为界，研究区核心地带为高喜马拉雅南迦巴瓦背斜构造，背斜周边为欧亚板块拉萨地体。雅鲁藏布江缝合带作为印度板块北东向碰撞俯冲的前缘地带，断裂发育集中，岩石破碎程度较高，以蛇绿岩和混杂堆积为特征，地震波速度偏低。在地壳浅部，地震波速度受到断裂分布和岩石破碎程度的影响，沿着大型活动断层出现地震波低速异常现象，南迦巴瓦峰底部位于地震波的高低速异常过渡带。地壳中的快波偏振方向和大小呈现结构和应力共同控制的特征，各台站的监测数据间存在较大的横波分裂参数和自身离散度差异，反映了南迦巴瓦地区复杂的构造特征和剧烈的变形作用。印度板块不断地俯冲，导致南迦巴瓦地区发生整体抬升，形成复式背斜构造，并导致南迦巴瓦峰的隆起。

（2）随着印度板块向欧亚板块底部的俯冲，印度板块的莫霍面深度自南向北逐渐增加，从约55km增厚至约75km。不同块体的地壳厚度之间存在明显的差异，南侧相对较浅的莫霍面对应的是俯冲的印度板块，北侧拉萨地体莫霍面较深并发生错断，揭示了印度和欧亚板块的莫霍面转换区。上地幔各向异性波的延迟时间范围为0.50～1.20s，岩石圈各向异性层主要位于上地幔，地壳和下地幔受到的影响较小。快波方向基本为北东方向，与印度板块向青藏高原之下的俯冲方向一致，地表变形特征与深部上地幔变形特征大体一致，部分地区可能具有分层模式的特征。

（3）南迦巴瓦地区在1950～2023年共发生2.0级以上地震约1900次，包括1950年Ms8.6察隅地震、2017年Ms6.9米林地震和2019年Ms6.3墨脱地震。印度–欧亚板块之间长期强烈的挤压碰撞，导致阿萨姆构造结、桑构造结和南迦巴瓦构造结前缘发生挤压变形。最为年轻的阿萨姆构造结前缘与察隅岛弧和桑构造结发生强烈的挤压碰撞，导致米什米逆冲断裂和主前锋逆冲断裂同时发生破裂，是1950年察隅大地震发生的主要构造背景。2017年米林地震震源深度为地表以下10km，震源位于北西—南东走向的西兴拉断裂带附近，震源机制以逆冲型为主，兼有走滑成分，南迦巴瓦构造结北东向的逆冲推覆活动和青藏高原东南向的侧向挤出是该地震发生的主要构造背景。2019年墨脱地震震源深度为地表以下13.3km，桑构造结相对于其西侧南迦巴瓦构造结的西向俯冲和北向推挤是该地震发生的主要构造背景。

（4）受构造运动、环境变化等多种因素的共同影响，南迦巴瓦及周边地区多次发生大规模滑坡，包括2000年波密县易贡滑坡、2017年茂县滑坡、2018年江达县白格滑坡、2021年米林市色东普沟滑坡，导致上游河道发生严重的堵江等次生灾害。通过发展单力源滑坡震源过程数据处理方法，分析了四次滑坡的动力学过程。2000年易贡滑坡总持续时长约为215s，主要滑动阶段加速滑动约35s后达到最大速度，约为191m/s，明显大于青藏高原东南缘近期发生的其他滑坡事件，是一次巨型高速滑坡，导致易贡藏布河道堵塞形成易贡湖。2018年白格滑坡总持续时间长度约95s，滑前调整阶段高频信号较低频信号提前约25s发生，即在主要滑动阶段开始之前以高频信号为主，表明滑坡以松散物质分散作为运动的开始。2021年色东普沟滑坡总持续时间约为300s，根据地震波振幅测量和经验距离衰减函数关系，估算体积约为50×106m3。宽频带地震波形可以远程探测滑坡事件的发生过程，有助于对滑坡事件的阶段性动力学参数进行定量性分析。

（5）青藏高原浓缩了地球最完整的多圈层相互作用图谱，其形成过程引起了全球海陆格局、地形地貌、生物演化和气候环境的巨大变化，具有广泛的资源环境效应。南迦巴瓦关键区地球物理科考分队基于大量的宽频带地震连续探测、短周期地震密集探测、宽频带与长周期大地电磁联合探测，获取了深部结构与地震活动的第一手观测资料，为探讨深部与浅部圈层的相互作用提供了科学依据，初步揭示：大陆碰撞改变海陆格局和断裂发育、大陆俯冲控制高原生长和地震活动、高原隆升改变气候环境和灾害形成。青藏高原是发展板块构造理论、构建地球系统科学理论的绝佳试验场。开展青藏高原关键地区地球系统多圈层相互作用研究，有助于我国在科学理论和技术创新方面实现新的突破。

青藏高原地区地震活动

内容介绍

本书是作者基于近几年来在南迦巴瓦地区取得的研究成果，融入最新进展而完成的著作。本书分为7章，主要内容如下所示。

第1章是引言。主要介绍南迦巴瓦地区地球物理科学考察的意义、目标、内容，以及该地区地质构造背景等。南迦巴瓦是陆陆板块强碰撞区，既存在地壳的强烈缩短和大规模隆升变形，又存在块体以刚体形式向东挤出及顺时针旋转，陆陆板块碰撞过程与板块构造理论息息相关而又有显著的区别，是国际地球科学研究的主要突破点。受构造运动、地表隆升剥蚀、印度季风水汽通道等多种因素的影响，南迦巴瓦地区是世界上内陆地震、滑坡等自然灾害发生风险最高的地区之一。如何保障多民族聚居区的可持续发展和重大工程建设的安全，是目前面临的关键科学问题和技术难题。

第2章是数据分析与处理。主要包括采用接收函数研究间断面结构、采用层析成像研究速度结构、采用横波分裂研究岩石圈各向异性、采用地震定位和波形拟合确定地震震源参数、采用波形分析计算滑坡动力学过程、采用大地电磁数据获得电性结构等。地球物理学是基于观测的学科，地球物理观测数据处理涉及的算法和程序范围广、内容多样，而且仍然在不断扩展，本书重点介绍南迦巴瓦地球物理观测资料的分析和处理方法。

第3章是南迦巴瓦地区地壳结构。在地壳浅部，地震波速度容易受到断裂分布和岩石破碎程度的影响，沿着大型活动断层会出现地震波低速异常和高导异常现象。雅鲁藏布江缝合带作为印度板块北东向碰撞俯冲的前缘地带，断裂发育集中，岩石破碎程度较高。地壳中各向异性快波的偏振方向主要呈现为北北东方向，揭示了印度板块向青藏高原下方持续不断的俯冲作用是导致南迦巴瓦地区浅表复式背斜构造形成和南迦巴瓦峰隆起的主要因素。

第4章是南迦巴瓦地区上地幔结构。俯冲印度板块的壳幔边界（莫霍面）深度自南向北逐渐增加，从55km增厚至75km。不同块体的地壳厚度之间存在明显的差异，呈现出受深大断裂控制的特征。嘉黎断裂两侧分别是喜马拉雅块体与拉萨块体，二者的莫霍面深度存在明显差异，喜马拉雅块体具有较薄的地壳厚度，而拉萨块体具有较厚的地壳厚度。南迦巴瓦地区地幔中的快波偏振方向基本为北北东方向，其外围地区的快波偏振方向围绕东构造结顺时针旋转。各台站监测结果的时间延迟范围为0.50～1.20s，推断岩石圈各向异性层主要位于上地幔。

第5章是南迦巴瓦地区地震活动。南迦巴瓦及其周边地区在1950～2023年共发生2.0级以上地震约1900次；20世纪以来共发生6.0级以上地震18次，包括1950年Ms8.6察隅大地震、2017年Ms6.9米林地震、2019年Ms6.3墨脱地震。米什米逆冲断裂和主前锋逆冲断裂同时发生破裂，是1950年察隅大地震发生的主要构造背景。2017年米林地震揭示了喜马拉雅造山带东部以大规模挤压和右旋侧向挤出为主的构造活动特征。在2019年墨脱地震震源区，桑构造结相对于南迦巴瓦构造结向北侧推挤，形成不同构造单元的过渡带。

第6章是南迦巴瓦地区地质灾害。南迦巴瓦地区构造运动强烈，在气候变暖背景下，冰雪消融加剧，山地滑坡等各种地质灾害日趋活跃，近地表物质在长期构造运动和环境变化作用下极易变形和失稳。本书选取2000年波密县易贡滑坡、2017年茂县滑坡、2018年江达县白格滑坡和2021年米林市色东普滑坡作为研究实例，获得了滑坡发生的动力学过程，建立了适合山地地质灾害研究的方法，为进一步研究青藏高原及其周边地区滑坡地质灾害奠定基础。

第7章是深部与浅部圈层相互作用。包括大陆碰撞改变海陆格局和断裂发育、大陆俯冲控制高原生长和地震活动、高原隆升影响气候环境和灾害形成三部分内容。青藏高原的隆升历史是联系地球深部动力学、地表构造运动和气候环境变化三者之间耦合关系的纽带。通过青藏高原南迦巴瓦这一“地球系统缩微模型”，揭示从地幔、地壳结构到地震、地质灾害的链式相互作用机制，为理解宜居星球演化提供第一手观测资料和新的视角。

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全书内容系统全面、资料严谨翔实、结构逻辑严密，推动青藏高原地区岩石圈精细结构和浅部响应研究的不断深入。本书可供地球物理、构造地质等专业的科研、教学相关人员参考使用。

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本文摘自科学出版社2025年9月出版《南迦巴瓦地区岩石圈精细结构与浅部响应》一书，内容有删节。标题为编者所加。

（本文编辑:徐诗颖 xushiying@mail.sciencep.com）

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