摘要:2025年,中国科学院地质与地球物理研究所联合美国密苏里科技大学等机构,发表了一项重要研究成果,利用各向异性分析手段,揭示了缅甸俯冲带下方深部结构的真实面貌。
缅甸,一个处在印度板块与欧亚板块交界处的国家,地质结构复杂,是研究板块俯冲与地球内部变形的重要窗口。
多年来,科学家一直试图搞清楚:在缅甸这片土地下,地壳与地幔是如何变形的?
缅甸地区构造简图
2025年,中国科学院地质与地球物理研究所联合美国密苏里科技大学等机构,发表了一项重要研究成果,利用各向异性分析手段,揭示了缅甸俯冲带下方深部结构的真实面貌。
这项研究发表于《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》(DOI: 10.1029/2025JB031255)。
研究的核心方法,叫做剪切波分裂分析。在地震波穿过地球内部的各向异性介质时,会出现“快波”和“慢波”的分裂现象。
通过对这种分裂的系统观测,可以反推出地壳和地幔中物质的排列方向和变形特征。
2018年底,研究团队在缅甸南部布设了第二期流动地震台阵,进行了长达两年的观测,最终从80个台站中提取了731个高质量的剪切波分裂结果。
这项研究给出的一个重要发现是:缅甸地区的各向异性特征并不统一。
在印缅山脉、中央盆地和抹谷变质带,快波方向大多与俯冲板片走向一致;
在研究区东侧台站,北纬 19.5° 以北自西向东呈现快波方向逆时针旋转,逐渐趋于与俯冲板片走向垂直;
19.5° 以南则出现急剧的大角度偏转”,明确旋转仅发生在 “北纬 19.5° 以北” 的东侧台站。
这意味着,地幔的流动不是单一方向的推动,而是在多个力场作用下形成的复杂角流模式。
但有人会提出疑问:这种快波方向的变化,是不是数据处理误差,或者只是浅层构造的干扰?研究团队针对印缅山脉的南北差异做了进一步分析。
结果显示,印缅山脉北部的快波方向与山脉走向平行,说明是由地质构造控制;而南部的快波方向则几乎与山脉垂直,更可能受到当前应力场的影响。
这种南北差异不仅体现在方向上,还反映在剪切波分裂时间上,北段的分裂时间显著大于南段,说明地壳厚度或变形程度存在显著差异。
a投影到射线穿透点位置的剪切波分裂结果。蓝色粗短棒表示地壳各向异性结果。b空间平均后的剪切波分裂时间
在板块运动中,板片撕裂常常被视为剧烈地幔流动的诱因。那么缅甸的情况是否也是如此?研究中特别分析了印缅山脉与西缅甸地体交界处——大约在北纬21°附近的区域。
结果令人意外:并未发现快波方向的明显异常。
这说明,即便存在板片撕裂,也未必会引发剧烈的地幔扰动。
这为我们理解撕裂带的影响范围提供了一个全新的视角:不是所有撕裂都会引起深部动力系统的重构,具体效果取决于撕裂发生的位置、深度以及俯冲板片的物理状态。
缅甸下方地幔流动模式示意图
研究还发现一个更深层次的结构变化:从西缅甸地体到掸邦高原,地幔各向异性的主要来源由板片下方逐渐过渡到上方。
这说明在缅甸俯冲带下方,地幔流动并不是固定在某一深度,而是随着空间位置逐渐变化,构建出一个垂向和水平同时异构的三维动力系统。
这个结论的意义不仅在于揭示了缅甸地幔的真实流动方式。更重要的是,它把缅甸放进了一个更大的地球动力系统中去理解。
研究团队指出,缅甸的各向异性特征与青藏高原东南缘和中南半岛的相关研究结果相吻合,揭示出东南亚地区存在一个跨区域的大尺度地幔流动系统。
台站平均的剪切波分裂结果
这让我们意识到,缅甸并不是一个“孤岛式”的构造系统,而是整个东南亚地球动力格局的重要组成部分。
这项成果的背后,是对缅甸地区多年的地震观测与数据积累。
早在2018年2月,中国科学院地质与地球物理研究所就启动了第一期“中缅地球物理合作流动台阵”(CMGSMO)项目。此后,第二期台阵覆盖了缅甸南部更广泛区域,为这次研究奠定了坚实基础。
地震各向异性,不只是一个物理现象,更是一种语言,一种深部地球在向我们“说话”的方式。从剪切波的分裂,我们读懂了缅甸地区地壳与地幔的变形逻辑,也看到了板块运动在不同地质单元中的具体表现。
这项研究不只是解答了缅甸的一个地质谜题,更把我们对整个东南亚深部构造的理解,推进了一大步。
来源:时代简谈