青藏高原东南部是理解印度-欧亚大陆碰撞带与周边地块间应力传递过程的关键区域。尽管现有地质与地球动力学模型试图解释高原隆升机制,但不同模型间仍存在显著分歧。本研究综合运用全球导航卫星系统观测与震源机制解数据,对该区域应变与应力场开展了系统性分析。测算获得的应变场清晰揭示了主要地震构造特征:包括围绕东喜马拉雅构造结的顺时针旋转、高原物质侧向挤出等宏观现象,同时精准识别出川滇地块内丽江-小金河断裂承担主要形变等局部构造信息。应变场与历史强震的对比表明,印度-欧亚板块汇聚驱动的应变不仅集中于主要走滑断裂周边,更广泛分布于次级断裂或先前不活动断层。应力反演结果显示,0-20公里深度范围内应力场具有空间一致性及测量误差内的均匀性;但20-30公里深度出现显著应力异质性,可能与地幔上涌或软流圈流动相关的流体活动有关。应变与应力指标在机制上的可比性表明,地震应力与大地测量应变存在线性关联,地表应变可有效指示约20公里深度范围内的应力状态。
图1青藏高原东南部构造图及其相对于印度-欧亚板块碰撞带的位置
综合地震应力与大地测量应变场,青藏高原东南部变形特征可归纳为四大分区:(1)东喜马拉雅构造周缘逆冲推覆体系——印度板块北向俯冲产生北东向推挤力;(2)金沙江断裂周缘正断体系——重力势能或重力扩展导致张性环境;(3)鲜水河-小江走滑断裂体系——作为应力传递通道调节高原内部与周缘变形;(4)龙门山断裂周缘逆冲体系——高原东向挤出受阻于四川盆地。此外,南部区域部分正断现象可能受地幔上涌或软流圈流动影响。
图2青藏高原东南部应变与应力场结果
(a)主应变与面应变 (b)剪应变与旋转应变 (c)主压应力分布 (d)水平主压应力与Simpson参数
本研究揭示高原当代变形机制与印度-欧亚板块汇聚背景下的多重动力学过程相关,包括重力势能作用、印度板块北东向俯冲、印缅板块东向俯冲及缅甸板块后撤等效应的综合控制。该成果为高原生长机制研究提供了关键动力学约束,对地震危险性评估具有重要科学价值。通过融合大地测量与地震学数据,本研究构建了青藏高原东南部三维应力-应变耦合模型,明确揭示浅部应力均匀性与深部应力分异特征,为理解大陆碰撞带能量传递机制提供了观测证据。研究成果对完善大陆变形理论、评估区域地震风险具有重要实践意义。
图3 青藏高原东南部变形模式示意图
上述研究成果近期以“Crustal Stress and Strain in the Southeastern Tibetan Plateau: Insights into Tectonic Deformation Kinematics and Dynamics”为题发表在国际地学期刊《Surveys in Geophysics》。该期刊是由Springer出版的国际性地球物理学同行评议综述期刊,属于国际地球科学JCR一区TOP期刊(近五年影响因子7.60),本研究得到中央级公益性科研院所基本科研业务费专项面上与重点项目(CEAIEF20230206、CEAIEF2024030101)的联合资助
论文信息:
Pan, Z., Shao, Z., Wang, W. et al. Crustal Stress and Strain in the Southeastern Tibetan Plateau: Insights into Tectonic Deformation Kinematics and Dynamics. Surv Geophys (2025). https://doi.org/10.1007/s10712-025-09900-z
撰稿人:潘正洋
审稿人:王武星