范恩博|艾印双等-JGR：地震各向异性揭示缅甸俯冲带下方地幔流动与地壳变形模式

在板块俯冲过程中，岩石圈进入地幔会引起其自身及周围地壳和地幔物质发生显著变形。揭示俯冲带中地壳与地幔的变形模式，对理解板块俯冲动力学及其构造演化具有重要意义。缅甸位于印度板块与欧亚板块汇聚边界的东缘，地震定位与层析成像结果清晰显示了该区域下方东倾俯冲的印度板块，使该地区成为研究俯冲带壳幔变形与动力学机制的理想场所。

缅甸自西向东可分为四个主要构造单元（图1）：印缅山脉（为由印度板块俯冲形成的增生楔），西缅甸地体（以中央盆地为主体，分布一系列中新世至第四纪火山），抹谷变质带（主要由高级变质岩和花岗岩构成），以及掸邦高原（位于最东侧，属掸泰地体一部分，发育大量右旋和左旋走滑断层）。GPS观测表明，印度板块相对于掸邦高原沿NNE方向以约38 mm/yr的速率与欧亚板块发生斜向汇聚，是控制该区现今构造活动与变形的主要因素。

图1缅甸地区构造简图。黄色和绿色三角表示地震台站。紫色虚线表示俯冲板片上界面深度。红色锯齿线、蓝色和黑色实线分别表示逆断层、右旋和左旋走滑断层

中国科学院地质与地球物理研究所行星科学与前沿技术重点实验室地球-行星内部结构与过程学科组继2018年2月完成第一期缅甸造山带中缅地球物理合作流动地震台阵观测（CMGSMO）后，学科组于2018年底起在该区域南部布设第二期流动地震观测台阵（台站分布见图1），进行了近两年的观测，获取了丰富的地震资料。学科组博士后范恩博与导师艾印双研究员、姜明明副研究员，以及美国密苏里科技大学Stephen S. Gao教授等合作，基于缅甸二期数据开展了以XKS震相剪切波分裂分析为主的研究，辅以各向异性深度估计和印缅山脉地区地壳各向异性计算，获得了研究区地震各向异性的空间分布特征，有效约束了缅甸复杂双俯冲及板片撕裂结构下的地壳与地幔变形机制及俯冲动力学过程。

研究从80个台站数据共获得了731个高质量的剪切波分裂结果，在印缅山脉、中央盆地、抹谷变质带及掸泰地体西侧，快波方向大多与俯冲板片走向一致。而在研究区东侧台站，北纬19.5°以北自西向东呈现快波方向逆时针旋转，逐渐趋于与俯冲板片走向垂直；19.5°以南则出现急剧的大角度偏转（图2）。结果最显著的特征之一为印缅山脉地区观测到异常大的分裂时间（图2），该异常未延续至印缅山脉南段，反映该区域下方各向异性存在明显的南北差异。地壳各向异性结果显示，印缅山脉北部地壳快波方向与山脉走向平行，而南部则与之垂直（图2）。

图2（a）投影到射线穿透点位置的剪切波分裂结果。蓝色粗短棒表示地壳各向异性结果。（b）空间平均后的剪切波分裂时间

研究表明，印缅山脉远震剪切波分裂时间的空间差异主要源于地壳各向异性的南北变化：北部地壳快波方向受地质构造控制，与山脉走向一致；南部则主要受应力场控制，与山脉走向垂直。自西缅甸地体至掸泰地体，各向异性主要来源由俯冲板片下方逐渐过渡至上方（图3）。掸泰地体自西向东快波方向的逆时针旋转可归因于三类机制共同作用：板片俯冲引发的角流、绝对板块运动驱动的地幔流动，以及掸泰地体下方残留俯冲板片的存在。该残留板片在50-125 km深度可能为地幔流动提供通道（图3）。此外，在印缅山脉和西缅甸地体北纬21°附近未发现快波方向异常，表明该处板片撕裂未引发大规模地幔流动。新的各向异性观测结果衔接了青藏高原东南缘与中南半岛的已有研究成果，对认识整个区域的深部地幔流动与地球动力学过程具有重要意义（图4）。

图3缅甸下方地幔流动模式示意图

图4台站平均的剪切波分裂结果

研究成果发表于国际学术期刊JGR: Solid Earth（范恩博，姜明明，艾印双*，Stephen S. Gao*，Kelly H. Liu，何玉梅，白一鸣，侯广兵，凌媛，Chit Thet Mon，Myo Thant，Kyaing Sein. Mantle flow and crustal deformation revealed by seismic anisotropy in the subduction zone beneath Myanmar [J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 2025, DOI: 10.1029/2025JB031255.）。研究得到了国家自然科学基金（项目编号：42304107、42030309、42130308）等项目的资助。

编辑 | 刘俊彤

校对 | 范恩博