新生代以来，印度板块和欧亚板块持续碰撞和汇聚，导致地壳增厚、高原隆升和大陆岩石圈板片的俯冲。印度大陆岩石圈板片向青藏高原下方的俯冲，与高原的岩石圈拆沉、岩浆活动的跃迁、成矿的深部过程以及南北向裂谷的形成密切相关。北向俯冲的印度岩石圈板片东西向延伸达两千多公里，其俯冲形态的横向（东西向）变化是建立俯冲与高原深部过程之间动力学关系的重要约束。然而，高原恶劣的气候环境使得整个高原范围的密集地震观测至今无法实现，印度俯冲板片的东西向变化缺乏三维高分辨地震波速度结构图像的可靠约束，导致不同研究对印度俯冲板片形态存在很大的认识差异，有研究认为印度俯冲板片具有由西部的平俯冲向东逐渐变为陡俯冲的趋势，而也有研究认为高原东部和西部可能都是平俯冲。
软流圈的流动导致橄榄石晶体定向排列，形成方位各向异性。岩石圈板片在地幔俯冲过程中，软流圈会随着板片一起倾斜流动。倾斜角度的增大会导致观测到的水平方位各向异性减弱。因此可利用近垂直入射的远震剪切波观测台站下方上地幔的水平方位各向异性，顺利获得快慢波分裂时差（正比于各向异性强度）的大小研究板片俯冲角度的大小。中国科研实验室地质与地球物理研究所聂仕潭博士后与合作导师田小波研究员、陈赟副研究员、梁晓峰研究员和武澄泷副研究员合作，基于青藏高原南部新布设的东西向的Tibet-30N宽频带地震台阵数据，取得了拉萨块体南部剪切波分裂结果（图1a）。
研究结果表明，测线下方剪切波分裂存在显著的东西向变化。分裂时差（图1c）在0 ~ 1.0 s之间自西向东呈阶梯状递增，且分裂时差变化强烈台站的位置与青藏高原南部的南北向裂谷位置对应。SKS震相到时（图1b）也表现出与裂谷位置对应的阶梯状的特征。图1中粉色条带覆盖的当惹雍错裂谷（TYR）和亚东谷露裂谷（YGR）附近台站的剪切波分裂Null测量值（即观测不到剪切波分裂）和晚的SKS震相到时（>1.0 s），可能指示软流圈物质顺利获得印度岩石圈板片的撕裂窗上涌。当惹雍错裂谷（TYR）和朋曲申扎裂谷（PXR）之间（图1中紫色垂向条带）剪切波分裂的Null测量值和最早的SKS震相到时可能表明该区域印度岩石圈板片陡角度俯冲。相比于TYR和PXR之间（紫色条带），PXR和YGR之间（88.4°E至89.7°E）剪切波分裂时差增大且SKS震相到时稍晚可能指示印度岩石圈板片俯冲角度减小。在亚东谷露裂谷（YGR）以东，分裂时差最大（1 s），且其NNE快波方向与印度地盾的剪切波分裂结果一致，可能指示印度岩石圈板片在该区域平俯冲。也就是说俯冲的印度岩石圈板片在TYR与PXR之间（图1a-图1c中的紫色条带）的俯冲角度最陡，向东逐渐变平（如图1d所示）。
图1 新台阵的SKS震相到时和剪切波分裂参数的东西向变化及其对应的板片撕裂模型。（a）研究取得的剪切波分裂结果（绿色条棒的长短代表分裂时差大小，红色圆圈代表Null测量值）；（b）具有相近的反方位角和射线参数的六个地震事件计算的台站平均SKS震相到时；（c）台站的平均分裂时差。蓝色和紫色阴影区域代表不同俯冲角度的印度岩石圈板片，浅红色阴影区域为板片撕裂窗口；（d）由新观测建立的局部印度岩石圈板片撕裂模型。带虚线的红色箭头表示印度板片下方的软流圈流。俯冲板片侧面的黑色箭头代表板片运动方向。红色滴状代表上涌的软流圈
考虑到青藏高原南部剪切波分裂主要来源于软流圈流，地震各向异性的强弱取决于俯冲印度岩石圈板片角度控制的软流圈流引起的地幔剪切应变场（图2c-图2e）。我们整合新的测量结果与高原已发表的剪切波分裂测量结果，提出青藏高原的剪切波分裂结果可能反映了印度岩石圈板片俯冲角度的横向变化（高原中部陡俯冲、东部和西部平俯冲）、软流圈从板片撕裂窗上涌以及高原下方软流圈东向逃逸（图2a）。
图2 依据远震剪切波建立的印度板片俯冲形态和地幔流模型。（a）青藏高原所有的剪切波分裂结果和划分的8个区域，包括5个俯冲印度板片（蓝色阴影区，①、②和③）、2个板片撕裂窗（浅红色阴影区，④）和软流圈东向逃逸（红色阴影区）。（b）板片撕裂与剪切波分裂关系模型。（c）、（d）、（e）俯冲板片形态（陡、中、平）与剪切波分裂关系模型
研究成果发表于国际学术期刊EPSL（聂仕潭，田小波*，陈赟*，梁晓峰，武澄泷. Shear wave splitting reveals east-west variations in Subducted Indian plate morphology beneath Southern Tibetan Plateau[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2025, 665: 119468. DOI: 10.1016/j.epsl.2025.119468）。研究得到了国家自然科学基金（42030308、42204063）、国家重点研发计划（2022YFF0800901）的联合资助。
聂仕潭（博士后）
