2017, Vol. 60
2. 中国地震局地震预测研究所(地震预测重点实验室), 北京 100036;
3. 中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室, 广州 510301
2. Key Laboratory of Earthquake Prediction, Institute of Earthquake Science, China Earthquake Administration, Beijing 100036, China;
3. Key Laboratory of Ocean and Marginal Sea Geology, South China Sea Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510301, China
青藏高原是全球壳幔活动最活跃的地域之一.印度板块和欧亚板块在此碰撞，形成了规模宏大的造山带.在印度板块的不断俯冲作用下，青藏高原造山带中发生的陆-陆碰撞、高原隆升、块体裂解与拼接挤压，致使青藏高原东缘地区地壳剧烈变形，发育了大量的断裂构造.以鲜水河、安宁河和龙门山三大断裂带形成的“Y”字型构造区域是最为活跃的中心地带.与三大断裂带相邻的松潘—甘孜地块、川滇地块和扬子块体具有复杂的构造活动特征与演化历史，在地球动力学研究中地位特殊，被视为打开地球动力学大门的金钥匙.同时，青藏高原又被称为世界第三极，地表清晰地展现了构造运动的印迹，被学界认为是板块碰撞与造山运动、深部物质运移与动力模式、以及地震预报的天然实验场.因此这一区域是国际地球科学界广泛关注的热点.在此展开了大量的地学科研活动，取得了丰硕的研究成果.
Housman和England(1993)的研究认为印度洋板块和欧亚板块的碰撞作用使得青藏高原地壳水平缩短和增厚. Beaumont等(2006)用地壳流进行数值模拟，较好解释了地壳增厚、物质运移、高原隆升的演化过程.Gray和Pysklywec(2012)对青藏高原造山带地壳及上地幔流体作用的模拟，则再现了板块碰撞与俯冲、块体的回退、地壳与上地幔的拆沉和黏滞性流体上涌等复杂过程.但就青藏高原东缘而言，Burchfiel等(1996)指出新生代地壳缩短量很小，认为龙门山和四川盆地之间并非前陆盆地与逆冲褶皱带的关系.针对这一问题，Royden等(1997)提出一个下地壳层流模型，认为青藏高原东缘中下地壳存在一个向高原外部流动的黏性流层.Clark和Royden(2000)对此作了进一步的讨论.但是，Meyer等(1998)和Tapponnier等(2001)则认为，地壳物质向东运动是青藏高原内部深大断裂挤出效应的结果.
Wei等(2001)、孙洁等(2003)、王椿镛等(2003)、以及Liu等(2014)在青藏高原东缘的深部地球物理测量显示，该区域的中下地壳具有低P波和低S波速度、低电阻率和高热流值的特点，给地壳塑性流模型提供了一定的支持.但是Vergne等(2002)的青藏高原东北缘接收函数反演结果以及Galvé等(2002) 的青藏高原东北缘深地震宽角反/折射剖面，则显示该区域不存在广泛分布的地壳流体.
综上所述，青藏高原东缘的研究在不断深化，但是一些重大问题还远未形成共识(王椿镛，2016). 滕吉文(2006)、滕吉文等(2008)指出，在青藏高原，地球物理研究的核心仍然是地球内部物质结构和能量的交换、圈层耦合及其深层动力过程等问题.张培震(2008)则具体地提出，本区不同性质活动断裂间的构造转换关系，应力在不同断裂间传递、分配和释放的方式，驱动构造变形和强震发生的深部动力过程等科学问题还有待进一步研究.
为了促进青藏高原东缘深部结构与动力学特征的深入研究，共享研究成果，《地球物理学报》和2016年第四届WTGTP(青藏东北缘构造与地球物理研讨会)发出征稿通知，得到了从事该领域研究同行学者的积极响应.经过学报编辑部组织同行专家评审，近50篇论文入选.本期刊发其中的36篇文章，涉及地震特性与大陆动力学、壳幔结构与地震各向异性、深部电性结构与密度结构等研究内容.下文将对其主要研究成果做一简要综述.
2 地震特性与大陆动力学印度板块和欧亚板块之间的碰撞使得青藏高原内部及边缘产生强烈的形变和断裂作用，同时使青藏高原及其周围地区成为了世界上大陆内部地震活动最频繁、最强烈的地区之一.自2000年以来，松潘—甘孜地块边缘就发生了多次产生了广泛影响的地震：2001年MS8.1昆仑山口地震、2008年MS8.0汶川地震、2010年MS7.1玉树地震和2013年MS7.0芦山地震.深入研究青藏高原的深部构造对理解青藏高原构造演化、深部动力学背景、地震发生机制具有重要意义.本专辑在地震特性和大陆动力学方面的工作成果如下.
新生代大陆碰撞造山带的地壳上地幔形变过程及动力学机制，特别是黏滞性地壳流对地壳及上地幔的变形及动力过程的研究，已成为重要研究领域.朱介寿等(2017)用密集的被动源宽频带地震台阵的观测数据反演了地壳上地幔精细速度结构和泊松比，研究青藏高原东缘地壳流动的作用.研究结果显示川西及滇西北的中地壳内普遍存在低速层，而高泊松比的地壳只分布在川西北地区；黏滞性地壳流的运动在地壳中产生应变破裂诱发强烈地震活动，地震的空间分布与震源机制也受到地壳流动力作用控制.何富君等(2017)利用接收函数法研究汶川和芦山地震震源区及它们之间的地震空缺区的地壳结构，研究结果显示地震空缺区地壳平均厚度呈东南至西北逐渐增厚，Moho面深度也逐渐加深，且深度超过北边和南边的震源区；这可能显示汶川地震的发震断裂在深部方向上向西倾斜，形成切割整个地壳的大型断裂；芦山地震则可能是由于上地壳滑脱引起的，而地震空区或许处于两种地震形成机制控制区域的过渡带中.
研究青藏高原东北缘的结构有助于更好地了解青藏高原东缘和东北缘构造响应的差异，从而更好地了解青藏高原侧向生长机制和南北地震带的发震机制.郭晓玉等(2017)利用在青藏高原东北缘六盘山地区所获得的测线长度165 km的高分辨率深反射地震数据，并结合在此区域所获得的航磁数据资料进行地壳结构的综合解释，得出青藏高原东北缘—鄂尔多斯地块构造转换带的地壳结构变形模型.研究表明六盘山地区主要物质组成为构造增生楔，其两侧分别存在陇西火山岛弧和鄂尔多斯结晶基底.高原生长所产生的构造应力并不能使相对松散的构造增生楔无限制的抬高而是容易发生重力坍塌，从而造成六盘山地区比较宽缓的地形结构.
龙门山断裂带是青藏高原东缘的前缘地带，位于松潘—甘孜地块和四川前陆盆地的结合处，其地形梯度是青藏高原最大地区，且具有汇聚造山运动特征的地方.王志等(2017)结合龙门山断裂带及周边区域的深部三维精细结构和二维大地电磁探测研究成果，提出龙门山断裂带地壳形变与深部速度结构和导电率不均匀性有关，探讨了汶川和芦山地震的诱发和产生与流体侵入及地壳形变的密切关系.基于对汶川和芦山地震的余震分布特征及震源区的地震波速度、泊松比及电阻率参数分析，揭示了龙门山断裂带深部剧烈的地壳形变与流体应力累积对汶川和芦山地震的触发及其地震破裂过程具有重要的控制作用.王兴臣等(2017)利用中国地震科学探测台阵2013—2015年在南北地震带北段及其周缘架设的673个台站记录到的远震波形所提取到的接收函数并应用H-κ扫描方法获取了南北地震带北段及其周缘的地壳厚度和泊松比.胡亚平等(2017)通过反演由大量的纵、横波地震数据组成的综合数据集，获得了南北地震带地壳的多参数三维精细结构，认为南北地震带的高地震活动性和强震频发的原因是：南北地震带地壳强烈形变与流体侵入作用.
地震的孕育和发生是岩石圈内部应力积累与释放的结果，地震震源机制的解析结果能定量地反映出地震发生时的应力场，揭示震源处岩石的破裂运动情况，余震序列的精确定位是研究强震发生的深部构造和过程的直接方式.梁姗姗等(2017)利用青海省地震台网和甘肃省地震台网的固定地震台站及部分流动地震台站记录到的波形资料，通过重新拾取震相和联合定位方法，对2016年1月21日青海门源地震序列ML≥1.8的189个地震事件进行了重新定位，采用gCAP方法分别反演了主震的双力偶机制解和全矩张量解，探讨了青海门源MS6.4地震的发震机理与构造意义.刘雁冰和裴顺平(2017)通过震源位置和速度模型联合反演方法和双差定位法对龙门山地区汶川地震前后的地震进行了重定位工作.王绪本等(2017)通过将汶川和芦山地震的震源位置投影至大地电磁剖面发现强震总是“亲近”高阻块体发生，认为电性介质的非均匀构造关系有助于分析地震孕育与发生的规律.
地表应力分布在一定程度上能反映板块构造特征，应力的变化和聚集也是诱发地震产生的因素之一.孟文等(2017)通过沿雅鲁藏布江断裂带的水压致裂原地应力测量分析，获得了拉萨块体现今地壳浅表层的应力状态及分布特征，反映出该区应力状态主要受控于印度板块向欧亚大陆持续挤压碰撞的构造背景.姚瑞等(2017)通过将青藏高原及周缘实测地应力扣除重力影响，考虑数据样本数量沿深度分布不均匀的问题，分析了构造应力场的作用和地壳浅层构造应力场量值特征.
3 壳幔结构与地震各向异性地壳与上地幔结构、壳幔介质的弹性特征、以及深部应力和形变的分布规律，对于解释青藏高原东北缘及其周边区域强震的深部孕育环境以及强震发生的动力学机制具有重要意义.利用地震台站的天然地震观测记录，通过地震波层析成像、接收函数反演等方法可获得壳幔的速度以及各向异性等参数结构，揭示壳幔应力形变及耦合关系.
张艺和高原(2017)利用两期中国地震科学台阵的流动地震台站近场地震波形资料，运用剪切波分裂系统分析方法(SAM)，分析了南北地震带中上地壳的各向异性，显示出地壳剪切波分裂参数的区域构造信息，地壳各向异性能够揭示应力特征；对比南北地震带上地幔各向异性特征，推测在川滇菱形块体内部可能存在复杂的壳幔耦合现象.钱旗伟等(2017)利用青海省地震台网地震目录和波形数据，获取青藏高原东北缘台站的剪切波分裂参数显示：地处多个块体交汇部位的西宁地区及其周缘的地壳各向异性呈现两个优势偏振方向，认为该区域中上地壳应力环境由区域主压应力场和活动断层共同约束；玉树地震序列的地壳各向异性优势方向与区域主压应力方向一致，与Zhao等(2012)在震源区获得的地壳各向异性结果一致.刘庚等(2017)采用剪切波分裂系统分析方法(SAM)，获得了秦岭造山带及两侧的区域17个台站的快波偏振方向和慢剪切波时间延迟.研究区内，扬子地块北缘地区慢剪切波时间延迟最大，反映该区各向异性强于其他区域，研究结果为进一步了解区域应力场特征和动力学过程提供了重要参考.
地球深部过程与地表过程的耦合关系是当前国内外地学界研究的热点和难点之一.谢振新等(2017)通过对青藏高原东北缘地壳各向异性研究，认为该地区在青藏高原向欧亚大陆增生的过程中是一个耦合的连贯变形过程，并且受到青藏高原下地壳塑性管道流的影响，可能存在壳幔解耦作用.揭示地壳应力状态及其作用规律，尤其是关键构造部位地壳应力状态，对于研究解决诸如断裂失稳滑动、区域地壳稳定性以及重大工程规划建设等有重要作用.
张新彦等(2017)利用起伏地形下的高精度成像方法，对“阿坝—龙门山—遂宁”宽角反射/折射地震数据重新处理，通过走时反演重建研究区地壳速度结构.剖面自西向东跨越松潘—甘孜块体、龙门山断裂带和四川盆地，不同块体速度结构表现了显著的差异；认为松潘—甘孜块体下方中下地壳韧性变形，并在底部拖曳着被断裂切割的脆性上地壳，应力在不同断裂上积累和释放，诱发多次地震.李文辉等(2017)对穿越青藏高原东北缘—六盘山断裂带—鄂尔多斯地块的宽角反射与折射地震资料使用层析成像和射线反演算法，获得了研究区地壳速度结构模型，其结果反映出六盘山断裂带两侧地壳结构与构造特征差异显著.嘉世旭等(2017)通过青藏高原中北部的巴颜喀拉块体内部中、东部不同区域的深地震宽角反射/折射震相的综合分析，利用反射率理论地震图方法对不同性质震相走时及振幅特征进行细致的模拟计算，进一步研究巴颜喀拉块体内部不同区域地壳精细结构.
邹长桥等(2017)利用Fast-Marching远震走时层析成像方法，反演获取了阿尔金断裂带东端及其邻区下方的三维P波速度结构.余嘉顺等(2017)通过布置于龙门山断裂带中段、龙门山山前玉皇观区域的地震观测台站接收地震数据，研究了该区域的地震动放大效应和地下地质结构.地表地震动响应特征表现出较明显的局部场址放大效应；观测台站阵列接收函数反演得到的地壳上地幔S波速度结构彼此相接近，说明其结果主要反映了深部结构的影响，在玉皇观研究区域小范围内的地形地貌和近地表地震地质结构特征的相对变化对接收函数的影响不大.钟世军等(2017)利用“中国地震科学台阵探测”项目在南北地震带北段布设的670套宽频带地震台站记录到的面波资料，使用新近发展的程函方程面波层析成像方法，获得了青藏高原东北缘及周边地区12~60 s周期范围比以往成像结果具有更高分辨率的瑞利面波相速度分布图像.肖卓和高原(2017)利用区域尺度双差层析成像方法，对青藏高原东北缘区域内记录到的所有地震事件进行震源位置和三维速度结构的联合反演.潘佳铁等(2017)收集了喜马拉雅流动地震台的垂直向观测资料，采用基于小波变换的频时分析方法，对青藏高原东北缘及邻区瑞雷波相速度层析成像.胥颐等(2017)利用接收函数方法计算了腾冲火山区台站下方的地壳厚度、平均波速比和泊松比，研究结果揭示出测线附近地壳结构与地表火山分布及壳内岩浆活动的对应关系.
4 深部电性结构与密度结构大地电磁探测技术以天然平面波为场源，通过观测相互正交的电磁场分量获取深部地电结构信息，具有成本低、探测深度大、构造反映明显等特点，是地球深部探测以及获得地壳及上地幔结构的主要方法之一.经过数十年的努力，中国学者针对青藏高原东缘地壳上地幔探测，累积完成超过20000 km的大地电磁测深剖面，取得了一系列重要科学数据和认识，为青藏高原东缘构造格局、地壳上地幔电性结构、地震特性和动力学研究奠定了基础.
王绪本等(2017)根据青藏高原东缘46条大地电磁剖面资料和相关文献的分析，系统地对青藏高原东缘地壳上地幔电性结构、与扬子西缘接触关系、汶川地震和芦山地震的电性孕震环境及弱物质流通道等几个方面进行了梳理和分析，总结了青藏高原东缘六类壳幔电性结构模型，提出了下一步重点研究领域和目标.
青藏高原东北缘地区是青藏高原向大陆内部扩张的前缘地带，海原断裂带东段与六盘山断裂带相接区域的马东山地区是一个特殊构造转换区.詹艳等(2017)研究了跨过该转换区的一条大地电磁剖面，深部电性结构图像揭示深部结构表现为在高阻背景下镶嵌多个向西南倾斜的低阻条带，并在深度约25 km汇聚到中下地壳低阻层内，共同组成“正花状”结构.
岷山隆起带与西秦岭构造带中段位于青藏高原物质东向流动的必经之处，又是南北地震带的组成部分和GPS速度场非连续性衰减和转换的关键部位.闵刚等(2017)研究了横跨岷山隆起带及西秦岭构造带中段的两条大地电磁剖面，探测结果揭示马尔康地块中上地壳发育的壳内低阻层与岷山隆起上地壳低阻体在深部交汇，西秦岭构造带中段中上地壳表现为横向分块、纵向分层的电性结构特征.
川滇构造区地壳运动十分活跃，是研究青藏高原及其东构造结的变形特征和动力学机制的关键场所.何梅兴等(2017)研究了新都桥—小金大地电磁剖面，在丹巴构造带及鲜水河断裂带中下地壳广泛发育壳内高导层，丹巴构造带高导层发育深度约30~60 km，鲜水河断裂带高导层发育深度约20~70 km；结合重磁资料分析发现折多山花岗岩存在高阻、弱磁异常和低重力异常特征，上地壳物质发生重熔产生花岗岩浆，可能是折多山花岗岩形成的主要机制.程远志等(2017)对贡山—绥江剖面电性结构研究表明，澜沧江断裂带和小金河断裂带为深大断裂带，在滇西地块、川滇地块和大凉山地块均存在低阻层，澜沧江断裂带和金沙江断裂带之间的高阻体，可能是扬子古地块的残留部分，小金河断裂带和安宁河断裂带之间的高阻体，则是峨眉山大火山省喷发形成的冕宁—越西杂岩带.
滇西三江地区处于冈瓦纳古陆块与欧亚古陆块两个全球超级构造的汇聚带，是检验扬子板块与印度板块碰撞效应的重要地区.于常青等(2017)研究了盈江—姚安大地电磁剖面，电性结构揭示广泛存在壳内低阻层，在保山地块和滇中地块地下存在较大规模的壳幔低阻带，腾冲地块壳内低阻层可能是岩浆囊的反映.余年等(2017)将大地电磁法应用于滇西大瑞铁路高黎贡山隧道的探测，高黎贡山越岭段两条大地电磁剖面探测结果表明，研究区深部发育一条最大深度约为4 km的低阻通道，推测为地热断裂深循环通道，其与黄草坝断裂共同控制研究区地下热水的补给、径流和排泄，为隧道方案成立的关键工程地质条件，为隧道工程选线提供了深部地质背景依据.
近年来，利用重力资料在青藏高原研究主要集中在两方面，一方面侧重利用重力资料进行青藏高原深部结构研究，利用地面重力或卫星重力进行多尺度异常分析，揭示青藏高原岩石圈结构差异.孟小红等(2012)研究了青藏高原东北缘地区布格重力异常特征，采用优化滤波法和归一化总水平梯度垂直导数法对青藏高原东北缘重力异常进行多尺度分离和横向构造解析.张燕等(2013)对青藏高原全区重力异常进行了分析，认为青藏高原内部是由多条结合带的拼合体构成，深部结构具有东中西三分横向构造特征.毕奔腾等(2016)基于FUM2008全球重力场模型数据，利用小波多尺度分析获得不同尺度的重力异常信息，反演了研究区的地壳厚度，并构建穿越龙门山造山带和西秦岭造山带两条剖面的岩石圈密度结构模型，分析了地壳上地幔内不同介质的分布特征.另一方面是基于重力模型、均衡模型与岩石圈黏弹性模型求解岩石圈或地幔对流应力场分布研究，探讨青藏高原隆升形变与动力学机制.杨辉等(2013)对龙门山造山带重力均衡效应进行了数值模拟，研究了重力均衡效应在横贯松潘—甘孜、龙门山和四川盆地区域构造运动的动力学效应，并据此探讨龙门山地区地壳的流变结构.姜效典等(2014)在布格重力约束下进行了青藏高原三维空间岩石圈挠曲形变模拟，模拟结果认为连接青藏高原西构造结应力结构与中东部缝合带边界断层的构造形变不同，西部地壳只是局部均衡，东部的岩石圈地壳处于区域均衡状态，下地壳热物质的流动膨胀是地壳隆升的主控要素.
重力位场数据是地球内部密度结构最直接的反映，重力梯度作为重力位的二阶导数能较好地反映高频的密度变化.李红蕾等(2017)利用卫星重力、重力梯度资料，采用非等权约束最小二乘算法反演得到了青藏高原及邻区0~120 km深度岩石圈三维密度结构，在40 km深度，高原内部的中地壳为低密度，邻区的中下地壳为高密度，在80 km深度，上地幔顶部显示为低密度，以班公湖—怒江缝合带为中心，在拉萨块体和羌塘块体内从北向南表现为低-高-低的密度特征.
地震除了以地震波的形式释放能量之外还会使地球产生永久变形，该变形将使重力位能产生变化，地壳的重力位能同震变化能够揭示构造活动的拉张或挤压状态.对青藏高原地区在1976—2013年间发生的地震对地壳重力位能同震变化影响研究表明(周江存等，2017)，青藏高原中部和西部的地震使得整个地壳的位能减小，而东部的地震使位能增大，位能的减小和增大对应了研究区构造活动的拉张和挤压状态.
佘雅文等(2017)利用基于恢复-消去原理的最小二乘配置方法，更新了青藏高原东缘自由空气与布格重力异常场，使用二维多边形棱柱体正演与非线性最小二乘反演方法，获取了青藏高原东缘地壳分层密度结构，利用布格重力异常和地形数据计算了青藏高原东缘垂向构造应力分布.研究表明龙门山断裂带中南段蓄积了约40 MPa的正向构造应力，马尔康周边地区蓄积了约-30 MPa的负向构造应力；地震多发生在垂向构造应力梯度带上，且正向构造应力多对应浅源地震，负向构造应力多对应深源地震；垂向构造应力与地震分布之间的对应关系符合弹性板模型下的库仑破裂准则.
青藏高原东缘是研究青藏高原地壳物质向东侧向挤出的焦点地区，为探索青藏高原东向挤出其东部壳幔结构响应及深部地质构造依据.李军等(2017)利用卫星重力数据获得了青藏高原东缘视密度物性结构，并综合地震和大地电磁资料分析，发现松潘地块、川滇地块中下地壳、上地幔具有低密度、低速、高导的韧性物性结构，四川盆地下方扬子克拉通岩石圈具有稳定的高密度、高速、高阻的刚硬物性结构，沿岷山—龙门山—锦屏山—玉龙雪山构造带一线存在明显的密度、速度梯级带，推测为扬子地块西边界.
5 结束语本专辑发表的36篇文章，涉及地震特性与大陆动力学、壳幔结构与地震各向异性、深部电性结构及密度结构等研究方向，展示了一批最新研究成果.我们希望通过本文的简要介绍有助于读者了解这批文献背后关于青藏高原东缘深部地球物理与大陆动力学研究的过程与最新进展.
致谢本专辑得到许多地球物理学专家的帮助和支持，在此一并表示感谢.同时，感谢本专辑编辑付出的辛勤劳动.
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