地球空间环境与大地测量教育部重点实验室

利用重力数据、CRUST2.0等模型数据研究了西藏地区地壳密度异常,反演了西藏等区域的莫霍面

 利用一种新提出的方法,估计了喜马拉雅山脉,西藏和西伯利亚中部下方的莫霍面深度及密度差。该方法利用了解地壳均衡反问题的最小二乘组合方法,且利用了地壳密度模型(CRUST2.0)的约束信息。利用GOCO02S模型和DTM2006.0模型,重力正演模型被用以计算均衡重力异常。喜马拉雅山脉和西藏的大部分地区的莫霍面的深度估值为60-70km,最大深度达79km。而西伯利亚中部的莫霍面深度是一般的50-60km。在西藏地区的中部,所计算的相对于CRUST2.0低地幔密度的莫霍面密度差的最大值为300 kg/m3;在喜马拉雅山脉和西藏北部则大幅下降至150-250kg/m3;在西伯利亚中部则为100-200kg/m3,如 1所示。

 1  GOCO02S 重力异常结合谱分解计算地表1×1弧度格网点180阶球谐函数,单位为mGal

 

会聚性板块边界由沿着造山带的正的重力异常标记区分,与沿着下沉板块边缘的负的重力异常相耦合。在重力图中这些特征在沿印度和欧亚板块的大陆-大陆碰撞区(喜马拉雅造山带和恒河流域)可以看到。出现在西藏,阿尔泰和兴都库什山的大的正值重力异常与塔里木和柴达木盆地的负的重力异常相耦合。

 布格重力的大幅度减少改变了喜马拉雅山脉和西藏地区的重力信号,重力异常的极小值低于-500 mGal,如 2所示,这个结果精妙的反映布格重力异常与莫霍面的几何结构显着相关。


 2  精确的布格重力异常结合谱分析计算地面1x1弧度格网点180阶球谐函数,单位为mGal

 

 3  莫霍面厚度计算一个1x1弧度格网,单位为km 

 在喜马拉雅山和西藏造山带之下最大的地壳厚度被确认为莫霍面深度超过65 km 并且最大值达到79 km,如 3所示,这个最大莫霍面深度与Bagherbandi (2012)基于使用EGM08 DTM2006.0估计得到的72 km 相差约10%。造山带与盆地之下的地壳厚度对比区分明显,表现为恒河流域、塔里木盆底和柴达木盆地下更浅的莫霍面深度(<60 km)。我们对西伯利亚地壳厚度的估计结果与CRUST2.0中的莫霍面深度相近,但都显着大于区域地震研究中得到的数值。区域和全球地震模型间的不一致或许可以由CRUST2.0模型在这个区域的低精度来解释。因此,我们的重力计算方法,使用CRUST2.0莫霍面深度来构建观测方程,比使用区域地震数据结果符合的更好。

 4  莫霍面密度对比(精细的相关参考地壳密度为2670kg/m3)计算的一个1x1弧度格网,单位为kg/m3

 莫霍面密度差典型的表现为随着深度的增加而增加。然而,这个趋势并不代表大陆地壳下所有区域的趋势。我们的结果显示最深处地壳结构的密度差与上地幔的密度差相比一般更小一些。 当考虑由CRUST2.0下地壳密度计算出的莫霍面密度差,地壳密度的最大值300 kg/m3 出现在西藏中部。另一方面,在喜马拉雅山脉和西藏北部最深的地壳结构下莫霍面密度差仅为150-250 kg/m3。在西伯利亚中部的绝大部分区域中,莫霍面密度差为100-200 kg/m3

 

 

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