青藏高原是研究大陆板块汇聚演化奥秘的天然实验室.新生代以来的印度板块和欧亚板块持续碰撞，使早期拼合的柴达木块体、巴颜喀拉块体、羌塘块体及拉萨块体卷入这巨大的地质再构造之中.前人对青藏高原地壳及岩石圈结构、高原整体隆升构造的动力学机制、高原边缘碰撞过程以及高原内部块体间的相互作用等进行了大量的研究，取得了丰富的成果，建立了多种青藏高原动力学演化模式(Tapponnier et al., 1982, 2001; England and Houseman, 1986; Royden et al., 1997).

巴颜喀拉块体位于青藏高原中北部，地域广袤，横贯东西，块体呈西部狭长、东侧张开的倒三角形态，该块体被北侧柴达木—西秦岭褶皱带、西南侧羌塘块体及东南侧四川盆地所围.北缘的东昆仑断裂带和南缘的玉树—甘孜断裂带均为巨型左旋走滑活动断裂，东缘的龙门山断裂带是以逆冲作用占优、兼具右旋走滑的活动断裂带(张培震等，2002；徐锡伟等，2008；闻学泽等，2011).巴颜喀拉块体边缘的褶皱带曾发生多次7级以上地震(1997年玛尼M_S7.5、2001年昆仑山口M_S8.1、2008年汶川M_S8.0、2010年玉树M_S7.1及2013年雅安M_S7.0大地震).高原内部不同块体增厚形变、块体间接触耦合、褶皱造山机制以及与强地震构造环境关系的探测研究对认识高原构造演化有着重要意义.

四十余年在青藏高原东北缘完成的深地震测深工作，特别是近二十年全自动数字地震仪的逐步应用，使青藏高原获得高品质观测数据取得了极大进展.深地震广角反射/折射方法探测高原地壳上地幔结构大都是围绕青藏高原东北缘的巴颜喀拉块体展开(图 1)，取得了对东北缘地壳内部介质岩性改造与增厚、高原内部及外围块体间相互作用、耦合形变、褶皱造山改造机制探测研究等一系列重要成果及认识(王有学和钱辉，2000；王有学等，2005；李松林等，2002；李秋生等，2003；王椿镛等, 2003a, 2003b；Wang et al., 2007；Liu et al., 2006；高锐等，2006；张先康等，2008；朱介寿，2008；嘉世旭和张先康, 2008; 嘉世旭等, 2009, 2014；Wang et al., 2013).

图 1

Fig. 1

图 1 深地震测深测线位置图及研究区主要地质构造 ① 班公错—怒江断裂；② 金沙江断裂带；③ 东昆仑—西秦岭断裂. Fig. 1 Map showing location of deep seismic sounding profiles and geological structures in the study area ① Bangong Co-Nujiang fault; ② Jinsha River fault; ③ East Kunlun-West Qinling fault.

近几年在巴颜喀拉块体中部、东部完成了若干炮点最大炮检距达350~450 km的广角反射地震接收剖面，较好地记录了块体内部“全地壳”不同深度的反射、折射波震相信息(图 1中Ⅰ、Ⅱ剖面)，地震记录截面图显示了巴颜喀拉块体内不同区域地震记录的相似性及差异性，为认识巴颜喀拉块体地壳速度细结构、高原地壳深部介质岩性改造、地壳缩短增厚构造机制奠定基础.

2010年玉树地震震后科考“囊谦—玉树—玛多—花石峡”剖面(图 1，Ⅰ剖面)的初步处理解释显示巴颜喀拉块体中段南缘玉树断裂南北两侧中、下地壳介质速度结构存在明显差异(张建狮等，2014).本文主要利用在巴颜喀拉块体内不同区域、近期新完成的深地震广角反射/折射资料，2010年Ⅰ剖面3个炮点(结古镇、黑河和花石峡)地震记录、2014年Ⅱ剖面阿坝炮点记录，结合该区域已有探测成果，分析研究巴颜喀拉块体内不同构造单元走时曲线和振幅强度特征截然不同的记录震相，模拟计算这些特殊震相对应的地壳精细结构，探讨高原块体内部地壳改造形变的复杂性、地壳增厚模式的多样性以及可能相关的动力学过程.

2010年青海玉树7.1级地震科学考察项目完成了一条长度约540 km的“囊谦—玉树—玛多—花石峡”深地震广角反射/折射探测剖面.剖面总体呈NE向穿越巴颜喀拉块体中段，沿测线平均海拔大于4000 m，实施了6次药量为3.0~5.5 t的大药量激发，全测线接收、平均接收点间距2.2 km.本文利用穿越巴颜喀拉中段、玉树—玛多段地壳结构的结古镇炮点(Ⅰ剖面272 km桩号)、黑河炮点(Ⅰ剖面498 km桩号)和花石峡炮点(Ⅰ剖面621 km桩号)的深地震测深资料，这三炮点构成了简单的相遇追踪的观测系统，各炮点记录长度均达到400~450 km. “中国地震局地震科学台阵探测——南北地震带北段”项目2014年完成了长度850 km的“阿坝—固原—吴起”地震广角测深剖面野外工作，测线东侧覆盖若尔盖盆地，阿坝炮点(Ⅱ剖面178 km桩号)位于若尔盖盆地西南边缘、记录长度达350 km.

以上不同剖面的炮点地震记录距离长、震相清晰、信噪比高，较好地反映巴颜喀拉块体中段、东段若尔盖盆地内部的地壳结构.

地表隆升、地壳大幅增厚的青藏高原相对于外围的华南块体和华北块体的稳定“刚性”结构，其结晶地壳内部反射、折射震相记录显示了走时大幅滞后、视速度明显降低、中部地壳多强反射、壳幔边界Moho反射震相记录偏弱的特征.新资料记录了未曾出现的“新震相”，显示了不同区域在构造上的显著差异.

原有若尔盖盆地深地震广角反射/折射测深震相已做过分析解释(嘉世旭和张先康, 2008; 嘉世旭等，2014)，新资料的获得对盆地地壳细结构取得进一步认识.

巴颜喀拉块体东侧的若尔盖盆地区，地表主要是三叠系岩层分布.阿坝炮点(Ⅱ-sp178) 位于若尔盖盆地西南角且向北东方向接收，沉积层折射Psed波追踪距离约0~15 km、视速度约4.4~5.2 km·s^-1. Pg波紧接Psed波出现、可长距离清晰追踪至约200 km，视速度5.5~6.0 km·s^-1，折合到时约0.9~1.6 s.仔细分析发现Pg震相炮检距约15~100 km段Pg1波震相振幅大、视速度约5.5~5.7 km·s^-1，炮检距100~200 km段Pg2波震相振幅相对弱、视速度约5.8~6.0 km·s^-1，显示了盆地结晶基底及上部地壳的整体低速结构，上地壳内部速度梯度“上大下小”的分层结构特征.

PmP震相主要反映壳幔边界结构、下地壳速度及速度梯度结构特征.阿坝炮点在炮检距120~250 km可清晰追踪PmP震相，与该区域以往结果不同的是：在Moho界面临界点附近、炮检距130~160 km段获得了清晰尖锐的PmP反射子波记录，这反映了若尔盖盆地内部局部区域壳幔边界的一级速度间断面结构特征.阿坝炮点PmP震相在远炮检距强度快速减弱，视速度大幅降低，约6.5~6.3 km·s^-1，相对于高原外围鄂尔多斯块体内部在相同炮检距250 km视速度降低0.5~0.7 km·s^-1、折合到时滞后约2.8~3.2 s，显示了若尔盖盆地地壳大幅增厚及壳内介质改造低速结构特征(图 2a).

图 2

Fig. 2

图 2 阿坝炮点(Ⅱ-178) 记录截面图(a)和理论地震图(b) Fig. 2 Recording sections (a) and synthetic seismogram (b) of Aba shot (Ⅱ-178)

1998年在“共和—玉树的地震调查与深部构造研究”中获得了巴颜喀拉块体南缘北西向、记录长度约250 km的深地震测深记录，对巴颜喀拉块体中段地壳速度结构进行了初步的研究(王有学和钱辉，2000).本文利用在巴颜喀拉中段新获得的观测距离达400~450 km、高信噪比、“全地壳”不同深度的地震记录，对块体内部地壳精细结构进行深入研究.

结古镇炮点(Ⅰ-sp272) 位于巴颜喀拉块体中段南侧边界玉树附近、向北接收.Psed接收距离约15 km、炮点附近速度约4.4 km·s^-1(图 3a).Pg波强震相在炮检距15~150 km段清晰追踪，折合到时0.9~2.0 s、随炮检距加大缓慢增加至150 km达到5.8 km·s^-1，上地壳Pg视速度整体显著偏低.黑河炮点(Ⅰ-sp498)、花石峡炮点(Ⅰ-sp621) 向南接收、走时曲线连续，Psed、Pg波组震相走时曲线特征大致相似(图 4a，图 5a).黑河炮点附近介质速度3.4 km·s^-1，Pg波追踪距离最远达170 km、折合到时约2.0 s、视速度约5.9 km·s^-1.花石峡炮点附近介质速度4.4 km·s^-1，Pg波追踪最远达160 km、折合到时约1.6 s、视速度约5.9 km·s^-1.

图 3

Fig. 3

图 3 结古镇炮点(Ⅰ-272) 记录截面图(a)，理论地震图(b)和走时拟合图(c) Fig. 3 Recording sections (a), theoretical seismogram (b) and traveltime fitting (c) of Jieguzhen shot (Ⅰ-272)

图 4

Fig. 4

图 4 黑河炮点(Ⅰ-498) 记录截面图(a)，理论地震图(b)和走时拟合图(c) Fig. 4 Recording sections (a), synthetic seismogram (b) and traveltime fitting (c) of Heihe shot (Ⅰ-498)

图 5

Fig. 5

图 5 花石峡炮点(Ⅰ-621) 记录截面图(a)，理论地震图(b)和走时拟合图(c) Fig. 5 Recording sections (a), synthetic seismogram (b) and traveltime fitting (c) of Huashixia shot (Ⅰ-621)

巴颜喀拉中段Psed与Pg波交接处没有清晰的视速度突变、Pg波接收末端视速度接近6.0 km·s^-1，显示了巴颜喀拉块体中部地表介质速度较高、结晶基底埋深浅、风化降速，形成基底不清、上部地壳被改造的低速度结构一直延伸至深部的速度梯度层.

结古镇炮点紧接Pg波组末端、炮检距150~250 km区间出现一组振幅明显减弱、折合到时约2.1 s、视速度约6.0 km·s^-1初至波组，可能反映了上地壳底部P1界面的折射震相(图 3a).

巴颜喀拉中段南北两侧(Ⅰ剖面约300 km至600 km桩号段)，结古镇炮点和花石峡炮点相遇炮点PmP震相显示了相似的近炮检距消失、远炮检距高视速度、强震相特征(图 3a，图 5a).两炮点PmP震相在炮检距180 km以内难以追踪，在200~300 km以远以强震相高视速度特征出现，特别是花石峡炮点可清晰追踪至360 km与折合零线相交，视速度达6.8 km·s^-1.这种远炮点高视速度震相在高原外围的塔里木、鄂尔多斯及四川盆地稳定块体是常规震相，反映了克拉通块体下地壳的高速稳定结构特征，但在青藏高原这种特征的Moho反射震相在巴颜喀拉块体内部可能还是首次发现，它或许反映了高原地壳改造增厚大背景下存在的局部区域“原始地壳”残留.黑河炮点距花石峡炮点南侧123 km同向接收显示了截然不同的PmP震相记录，黑河炮点PmP震相记录清晰、远炮点250~370 km视速度约6.7~6.5 km·s^-1，炮检距300 km处折合到时约3 s、相对走时滞后约1.5 s，显示巴颜喀拉中部南侧边缘玉树—甘孜断裂带区域下地壳的低速结构特征(图 4a).

巴颜喀拉东部若尔盖盆地中部地壳强反射波Pi震相已做过研究(嘉世旭等，2009)，主要特征是：震相丰富，约4~5组壳内反射震相；振幅强，壳内一系列在不同区间出现强反射甚至压制或干扰了同区域出现的Pm反射震相；视速度低，几乎所有炮点的壳内反射震相都显示为低视速度走时特征，炮检距150~200 km段视速度6.4~6.0 km·s^-1(嘉世旭和张先康, 2008; 嘉世旭等，2009；张先康等，2008). 2014年新近完成的Ⅱ剖面阿坝炮点，2010年完成的Ⅰ剖面花石峡、黑河炮点及结古镇炮点也显示了相似震相及走时特征(图 2a，图 3a，图 4a，图 5a)，高信噪比记录更好地体现了炮检距80~250 km区间中地壳多组低视速度强反射震相，揭示了巴颜喀拉块体地壳中部强烈改造、介质岩性的低速度结构痕迹.青藏高原巴颜喀拉块体内部的特殊震相蕴含了高原地壳增厚、岩性改造、壳内分层、介质岩性是否解耦等重要信息.

多次反射波是一次反射波在地下某些强波阻抗面的多次反射(折射)波，在地震学领域常常当作干扰波处理.如果能够准确识别，多次反射(折射)波的实际模拟将是对原(一次波)模型的二次强约束.在青藏高原深地震广角反射/折射截面图中经常发现远炮点200~250 km以后出现一系列走时大幅滞后、延续性较好的强振幅能量团，由于其视速度过低及分辨较差并未被解释.2010年及2014年完成的Ⅰ剖面、Ⅱ剖面在巴颜喀拉块体内部这种远炮点、超低(相对于一次波)视速度及强振幅能量团更为清晰，此外记录截面图还显示了Ⅰ剖面黑河炮点多次波的相对分散，结古镇、花石峡炮点多次波走时滞后和集中的震相记录差异(图 3a，图 4a，图 5a).在完成一次波走时振幅模拟的基础上，对后续出现的多次波震相进行了走时计算，进一步约束了巴颜喀拉块体地壳结构模型.

利用反射率理论地震图方法(Fuchs and Müller，1971)细致模拟了巴颜喀拉块体不同区域深地震广角反射/折射震相.各炮点不同的震相走时、振幅强度变化趋势及震相之间的振幅对比计算模拟，进一步深入认识巴颜喀拉中东部地壳细结构.

近炮点初至Psed、Pg震相反映沉积盖层和上部地壳结构特征，根据走时及振幅特征对其进行较好的模拟(图 2b—5b)，使其与真实记录截面图达到最佳接近.阿坝炮点Pg波的分段模拟对上地壳内部的不同梯度层进行较好的约束(图 2a)，理论地震图显示了Pg1波和Pg2波振幅的明显差异；结古镇炮点远炮点150~240 km初至波及续至区震相模拟计算显示了上地壳底部界面折射波P1n(初至区)及反射波P1(续至区)的走时曲线及振幅强弱特征(图 3b).

PmP震相在巴颜喀拉块体内部的不同区域存在较大差异，其走时的超前或滞后主要体现下地壳速度结构，PmP波振幅的强弱、波列的复杂程度还体现了Moho面的结构性质差异.东侧若尔盖盆地区阿坝炮点PmP震相在全反射区间(炮检距130~160 km区域)尖锐子波记录，显示了壳幔边界的一级间断面结构特征(速度差值约1.5 km·s^-1)；中段结古镇、花石峡炮点PmP波列复杂、近炮检距180 km之内难以追踪而远炮点的高视速度强震相记录，显示了高速度(平均速度6.67 km·s^-1)的下地壳和具有一定厚度的强速度梯度壳幔过渡带结构(图 3b, 5b).

理论地震图对地壳内部多组强振幅、低视速度Pi反射震相模拟显示了高原结晶地壳内部复杂的高低速互层结构特征，巴颜喀拉中段在中部地壳存在的最大速度差值可达0.75 km·s^-1(5.80~6.55 km·s^-1).

深地震广角反射/折射方法在震相性质确定的基础上，其误差来源主要有：(1) 震相走时的拾取误差，即在震相识别的“波组对比”时，拾取走时与真实走时之差；(2) 走时拟合误差，地震广角测深走时曲线拟合在一维模型中主要考虑的是各震相及震相间走时曲线的整体“趋势性”拟合，局部区间的到时差异放在二维非均匀模型设计构建中进行.若震相走时系统拾取误差估计为0.1 s，一维走时曲线拟合系统误差估计为0.1 s(局部区域除外)，按地壳平均速度6.0 km·s^-1计算，壳内界面埋深误差约1.2 km，这不影响对地壳结构的整体性解释.

在完成地震记录截面图的一次波震相模拟计算后，对不同炮点的地壳速度模型进行了简单的地表二次反射、折射走时计算，并获得较好的走时拟合(图 2a—5a).巴颜喀拉块体内部深地震测深记录截面图远炮点(200~450 km)走时大幅滞后、低视速度及强振幅(不能进行清晰震相连续追踪)“能量团”，显示为上中地壳内部界面、速度梯度层的二次波折射、反射(Pg-2，Pi-2，Pin-2) 震相到时区间覆盖.二次波显示了相对一次波震相走时曲线特征放大及振幅频率降低效应，高原地壳中上部低速结构造成了二次波在远炮点更显著走时滞后、更低视速度折合走时及低频特征.远炮点二次波的强振幅记录反映了高原地壳内部的强改造、岩性破裂及高波阻抗速度结构，二次波震相不能单一的清晰追踪而以“能量团”形式可能反映了高原地壳介质整体性被破坏改造、层间岩性破裂的“混杂反射”现象.

本文仅进行了简单的二次波走时计算，深地震测深记录截面远炮点、低视速度和强振幅能量团震相还需要在模型设计、理论改进创新等方面进行尝试，这将对进一步认识、理解青藏高原在周边强大构造应力作用下地壳巨幅增厚、壳内不同深度、温度、压力环境中介质岩性改造方式及动力学过程具有重要意义.

青藏高原内部巴颜喀拉块体不同区域显示了地壳整体增厚、中部地壳多层强反射及低速改造的相似构造，也呈现了不同区域壳幔边界性质及下部地壳速度结构截然不同的多样性构造.

阿坝炮点(Ⅱ-178) 位于若尔盖盆地西南边缘、东北向接收且穿越盆地, 主要反映了盆地内部地壳结构.

炮点附近地表速度约4.0~4.4 km·s^-1，沉积盖层厚2.5~3.0 km，平均速度约4.7 km·s^-1.

结晶基底速度约5.7 km·s^-1，上部地壳厚约13 km(3~15 km)、速度5.65~6.10 km·s^-1、平均速度5.88 km·s^-1，由上下两层介质速度分别为5.65~5.80 km·s^-1、6.00~6.10 km·s^-1的速度梯度层构成；中部地壳厚约16 km(15~31 km)、速度5.80~6.35 km·s^-1、平均速度5.92 km·s^-1；下地壳厚约18 km(31~50 km)、速度6.0~6.50 km·s^-1、平均速度6.35 km·s^-1.结晶地壳厚约47 km、平均速度6.07 km·s^-1，地壳厚约50 km、平均速度5.97 km·s^-1.上地幔顶部速度7.95~8.00 km·s^-1，为弱速度梯度层结构.

地壳内部在9~37 km深度区间有4组多层的高速度(6.20~6.40 km·s^-1)、低速度(5.80~5.85 km·s^-1)互层结构，反映了若尔盖盆地中部地壳的强反射构造特征.

Moho界面埋深约50 km、界面上下速度差1.5 km·s^-1，一级速度间断面显示了高原盆地内部局部区域保存了较为完好的壳幔界面结构.

若尔盖盆地的深地震测深新观测资料相对于以往结果(嘉世旭和张先康, 2008; 嘉世旭等，2009)，在地壳厚度、地壳平均速度以及中部地壳的多层高低速相间互层、强反射界面结构等方面相似，在结晶基底低速、上地壳不同的速度梯度分层、Moho界面细结构模拟结果显示了巴颜喀拉东部若尔盖盆地结晶地壳岩性的强烈低速改造、地壳增厚及壳幔边界相对完整构造特征.

本次研究主要反映巴颜喀拉中部块体内部及南缘地壳细结构.巴颜喀拉中部玉树—玛多段地壳沉积盖层及上、中地壳结构相似.

巴颜喀拉中部南北两侧结古镇、花石峡炮点地表速度约4.4 km·s^-1，中间黑河炮点约3.2 km·s^-1，沉积盖层厚2.0~3.0 km，平均速度约4.4~4.8 km·s^-1.结晶基底速度约5.5 km·s^-1，上部地壳厚约14~15 km(2~17 km)、介质速度5.50~5.90 km·s^-1、平均速度5.70~5.76 km·s^-1，上部由强弱不同的梯度层及下部低速度层构成.中部地壳厚约18~21 km (16~38 km)、介质速度5.90~6.33 km·s^-1、平均速度5.95~6.04 km·s^-1，由3~4组多层高低速度(界面速度差约0.15~0.70 km·s^-1)互层构成，展示了巴颜喀拉块体中段地壳内部更为强的低速度改造及反射构造特征.

巴颜喀拉块体中部下地壳在块体内部及南北两侧边缘展示了截然不同速度结构.结古镇炮点与花石峡炮点相遇接收，块体中部下部地壳介质速度6.30~6.85 km·s^-1、平均速度达6.67 km·s^-1；黑河炮点主要反映块体南缘与羌塘块体接触带地壳结构，得到下部地壳介质速度6.20~6.55 km·s^-1、平均速度6.39 km·s^-1的低速结构.

巴颜喀拉块体中部地壳厚约59~63 km·s^-1、向南增厚，地壳平均速度在巴颜喀拉中段中央区域约6.12 km·s^-1、南北两侧边缘约5.95 km·s^-1.上地幔顶部速度7.75~7.95 km·s^-1，显示为弱速度梯度层结构.

巴颜喀拉块体中段Moho反射震相在炮检距约180 km以内未能有效追踪，远炮检距250~400 km出现了连续追踪的高视速度(7.0~6.5 km·s^-1)强振幅震相，模拟计算结果显示：Moho界面的速度间断面被破坏，壳幔边界改造成厚约3~5 km、介质速度6.5~7.8 km·s^-1的强速度梯度层结构(图 3—5).

2014年完成的沿Ⅰ剖面往北穿越巴颜喀拉块体中部北缘与柴达木—西秦岭接触带的深地震测深观测资料，得到了块体北侧与南侧(黑河炮点)相似的下地壳及PmP反射震相的低速走时特征，显示了巴颜喀拉块体中段下部地壳南北两侧边缘低速度及中央区域高速度的结构特征.

这里讨论青藏高原地壳增厚、壳内介质岩性变化、低速度结构等类似概念时，是相对于高原外围塔里木块体(盆地)、华南块体(四川盆地)、华北块体(鄂尔多斯盆地)区域相似的古老稳定的克拉通地壳岩性的高速“刚性”结构特征而言(赵俊猛等，2008; Zhao et al., 2010；嘉世旭和张先康，2005; Jia et al., 2012, 2014)，在高原内部与外围稳定块体地壳速度结构差异的基础上进一步讨论高原地壳结构及构造形变.

利用地球物理、地球化学分析相关的壳内介质速度、密度以及岩石性质、热状态及变质作用等方法对结晶地壳内部分层结构性质进行了广泛的研究(海阿科克, 1983).深地震广角测深方法以不同的反射、折射震相走时曲线及振幅特征所反映壳内不同深度界面以及相应层位岩石属性、介质速度结构确定地壳分层.青藏高原东北缘外围鄂尔多斯、四川盆地地壳结构稳定、横向均匀、壳内介质速度分层清晰，以地震波震相探测区间及壳内岩性性质大致分为：上地壳以结晶基底折射Pg及第一组壳内反射P1探测区间，介质速度6.0~6.2 km·s^-1，主要岩性为介质速度较低的浅色酸性花岗质岩层；下地壳以壳幔边界Moho反射及壳内深部Pi反射波震相探测区间，介质速度6.6~7.0 km·s^-1，主要为介质速度较高的深色基性、超基性玄武质岩层；中地壳以P1至壳内深部Pi反射波震相探测区间，介质速度6.3~6.5 km·s^-1，主要岩性为中性混合质岩层.鄂尔多斯盆地结晶地壳厚度约38 km、平均速度约6.43 km·s^-1，壳内层间介质速度自上而下稳定增加，分层清晰，展示了华北克拉通块体“稳定刚性”的地壳结构性质(嘉世旭和张先康，2005；Jia et al., 2014).

图 6给出了巴颜喀拉块体中段中央(a)及南侧(b)、东部若尔盖盆地(c)以及高原东北缘外围鄂尔多斯盆地(d)地壳速度结构.为避免地表沉积盖层厚度、岩性不同差异对地壳速度结构讨论的影响，以下主要针对高原结晶地壳增厚、不同深度岩性速度结构、壳内界面性质形变改造进行研究讨论.

图 6

Fig. 6

图 6 巴颜喀拉块体不同区域与高原外围鄂尔多斯盆地地壳结构对比 Fig. 6 Comparison of crustal structures of varied areas in the Bayan Har block and the Ordos block outside the plateau

图 6主要以结晶基底(G界面)至壳幔边界(Moho界面)的结晶地壳以及内部的上(UC)、中(MC)、下(LC)地壳细分层进行分析研究.图中结晶地壳及地壳分层厚度(km)、速度区间及平均速度(km·s^-1)分别以数字整数、小数点后一位数及小数点后两位数表示.

巴颜喀拉块体东部若尔盖盆地Moho界面埋深约50 km，结晶地壳厚约47 km、平均速度约6.07 km·s^-1；巴颜喀拉中部Moho界面埋深约57~59 km，结晶地壳厚约53~57 km、平均速度约6.08~6.18 km·s^-1.相对于鄂尔多斯盆地，巴颜喀拉块体中部以东区域结晶地壳增厚9~19 km、平均速度降低0.17~0.35 km·s^-1，地壳增厚24%~47%、平均速度降低3%~6%，显示了青藏高原巴颜喀拉块体地壳的整体增厚与壳内岩石强度弱化、低速改造作用.巴颜喀拉中部Ⅰ测线与东部盆地Ⅱ测线相距约500 km，地壳厚度由东向西增加仅约10 km，显示巴颜喀拉块体内部向西缓慢增厚、相对均匀的结构特征.

进一步分析得到：巴颜喀拉东部若尔盖盆地(阿坝炮点)上、中、下地壳分别增厚约-1 km、7 km和3 km，平均速度降低0.25 km·s^-1、0.48 km·s^-1和0.40 km·s^-1；巴颜喀拉中部(玉树—玛多段)上、中、下地壳分别增厚0~1 km、9~12 km和3~8 km，平均速度降低0.36~0.37 km·s^-1、0.36~0.45 km·s^-1和0.08~0.36 km·s^-1.显示了巴颜喀拉块体内部地壳增厚主要发生在中下地壳，特别是中地壳大幅增厚.壳内介质速度降低在各层普遍存在(图 6b、6c、6d阴影部分)：上地壳结晶基底介质主要受近地表风化及整体隆升影响岩性脆性破裂降速，海拔越高降速越大；中下地壳介质降速普遍较大，青藏高原地壳的高地热增温梯度以及高原北北东、北东向巨大的区域构造应力作用促使高原中下地壳岩性脆-塑性改造大幅缩短增厚.

大陆下地壳的研究结果(Fountain et al., 1992)显示：构造活动区地壳深部高热作用诱发产生近水平分层的壳幔过渡和下地壳塑性剪切流动，这个有序化过程使下地壳和壳幔过渡带岩性发生改变，矿物的定向排列分层使介质的反射性得到极大的增强.青藏高原巴颜喀拉块体内部中地壳的多震相、强反射、低视速度特征显示壳内岩性弱化改造、蠕变演化机制抬升至较浅的深度区间，揭示了巴颜喀拉块体内部地壳中下部可能的介质低速改造塑性剪切流动以及高原地壳构造运动的壳内解耦结构特征.

相对于鄂尔多斯块体内部结晶地壳顶界面、底界面稳定的界面速度及弱速度梯度层结构，巴颜喀拉块体内部不同区域界面展示了不同的特征：近地表结晶基底G界面被破坏构造相似，速度大幅降低，上地壳被改造为低速、强速度梯度层结构；Moho界面在若尔盖盆地局部区域保留了一级间断面结构特征，巴颜喀拉块体中部Moho界面被破坏，被改造成厚约3~4 km、介质速度6.6~7.9 km·s^-1连续变化的强速度梯度层.

在高原地壳缩短增厚构造作用下，巴颜喀拉地壳内部总体上呈现出低速互层的、被强烈改造的结构特征，然而在块体中段中央区域下地壳发现高速结构，这是主动源深地震广角测深大偏移距(450 km)记录截面首次确切记录巴颜喀拉块体中段下地壳高视速度震相，深地震广角测深的“全地壳观测”为确定高原下地壳介质速度结构提供可靠的数据支撑.柴达木盆地东北部PmP反射震相远炮点(炮检距330 km)出现了高视速度的震相，得到对应区域下地壳约6.9 km·s^-1的高速度介质结构(王有学等，2005).这种相似于高原外围稳定块体下地壳速度的结构特征揭示了高原地壳在整体形变、被改造增厚的大背景中局部可能残留下来的“原始地壳结构”，展示了高原地壳增厚改造的复杂性及多样性.

地壳深部岩性性质探测、分析研究是一个复杂的过程，本文主要从地壳介质速度结构变化进行了分析解释，岩石实验室测定密度与速度值的对应关系都有一个较宽的速度分布范围(Holbrook et al., 1992).高原复杂的构造环境，地壳内部岩石在不同深度、温压条件以及构造应力作用下的岩性改造，高原地壳增厚机制以及动力学过程还需进一步利用地球物理、地球化学以及地质、GPS等综合地球科学方法进行深入的探测研究.

每一次高品质数据资料的获得对理解青藏高原特殊的地壳上地幔结构与构造特性都是新的认识，启发我们对高原岩石圈物质改造变形，不同块体间的接触耦合，地壳物质流动、增厚，壳幔边界改造及物质交流等动力学过程更深入的探索研究.巴颜喀拉块体中段中央区域发现的下地壳高速异常与块体南北两侧羌塘块体、柴达木—西秦岭的接触、构造耦合关系还需在二维非均匀构造模型建立中进一步处理解释.该高速异常体的东西展布、空间大小以及在巴颜喀拉块体构造演化中的作用还不清楚，是原始地壳的遗留？还是与上地幔物质的某种交流？这需要继续在巴颜喀拉中部布置一条东西向深地震广角探测剖面及综合地球物理探测剖面，结合多种方法有针对性的进行探测研究，获得上述问题的答案.

相对于青藏高原东北缘外围鄂尔多斯盆地、四川盆地稳定结晶地壳结构，巴颜喀拉块体中东部地壳增厚25%~50%，平均速度降低3%~6%，巴颜喀拉块体内部地壳由东向西缓慢加厚.

巴颜喀拉块体地壳的整体增厚与壳内岩石强度弱化、低速改造及壳内界面性质改变在不同区域差异显著：相似性，上地壳结晶基底岩石脆性破裂、降速显著，中地壳强反射、低速度结构展示了巴颜喀拉块体内部地壳中下部可能的介质低速改造塑性剪切流动以及高原地壳构造运动的壳内解耦结构特征；差异性，巴颜喀拉块体东部若尔盖盆地整个地壳为低速结构，局部区域保留了壳幔边界的一级间断面结构特征.巴颜喀拉块体中部中央区域下地壳为高速度岩性结构，Moho界面被破坏，改造成一定厚度、介质速度连续变化的强梯度过渡带.

巴颜喀拉块体中部中央区域下地壳高速结构发现，这种与高原外围稳定区域相似的下地壳速度结构是原始地壳的遗留还是与上地幔物质交流形成还不清楚？进一步深入细致的探测研究，对认识巴颜喀拉块体不同区域地壳增厚、岩性结构改造，壳幔边界性质与上地幔物质交流影响，对深入认识青藏高原地壳形变以及复杂、多样的动力学过程具有重要意义.

感谢在青藏高原艰苦环境下取得长观测距离、高质量记录资料的野外工作人员！感谢审稿专家的意见和修改建议！