青藏高原主要形成于新生代印度—欧亚大陆的持续汇聚碰撞，但中新世以来，高原内部却经历了广泛的东西向伸展作用，在藏南地区形成一系列南北向裂谷。目前学术界对青藏高原晚新生代东西向伸展构造作用的深部动力学机制存在很大的争议，很大程度上是由于缺乏对壳幔不同深部变形特征的直接约束。针对这一科学问题，浙江大学地球科学学院鲍学伟研究员带领团队应用和发展基于多震相（包括近震S波、接收函数Pms震相、以及远震S(K)KS震相）的剪切波分裂技术方法，并利用浙江大学地震台阵及已有数据（图1），获得了青藏高原中西部地区不同深度（如上地壳、全地壳以及全壳幔）地震各向异性特征，为南北向裂谷作用的深部动力学机制提供了重要的地震学约束。相关成果近日在《Nature Communications》在线发表，题为“Southern Tibetan rifting since late Miocene enabled by basal shear of the underthrusting Indian lithosphere”。

该研究发现青藏高原中下地壳各向异性特征的变化和地表构造变形分区具有显著的对应性（图2）。快剪切波优势偏振方向在逆冲断层区和走滑断层区表现为和造山带走向平行，反映地壳纯剪变形并受到化石各向异性/断层走滑运动的促进；在正断层区（藏南裂谷系）快波方向表现为和印度-亚洲汇聚方向平行，反映近水平俯冲印度地壳和上覆青藏地壳之间的剪作用。此外，不同深部各向异性特征和地震波速层析成像综合表明，隆格尔裂谷下方存在小尺度地幔上涌。

图1 青藏高原中西部地区的地质构造背景和地震台站分布

图2 青藏高原主碰撞带全地壳各向异性观测结果分布。短棒方向和圆圈大小分别表示快剪切波偏振方向和快慢波延迟时间

以上发现揭示了印度大陆近水平俯冲对上覆高原地壳施加的南北向剪切力是晚中新世以来藏南裂谷系发育的主导作用力，小尺度地幔上涌可能进一步增强藏南局部地区的裂谷作用；而藏北小规模裂谷的发育与岩石圈拆沉导致的地幔上涌相关性更大（图3）。

图3 青藏高原南北向裂谷作用的深部动力学机制示意图

浙江大学地球科学学院鲍学伟研究员为本文的通讯作者，课题组博士生张秉峰为本文的第一作者，博士生吴颖凯也参与了研究。该研究得到了合作者浙江大学徐义贤教授和杨文采院士的大力支持，同时受到了国家自然科学基金项目和国家科技部重点研发计划的资助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-38296-w