斯坦福大学的研究使用地震数据来解释西藏下面的大陆碰撞

除了是冒险家和精神探索者的最后地平线之外，喜玛拉亚地区也是了解地质过程的主要地点。它拥有世界一流的铜、铅、锌、金、银矿藏，以及对现代科技至关重要的稀有元素，如锂、锑和铬。青藏高原的隆升甚至通过影响大气环流和季节季风的发展而影响全球气候。

在印度板块裂口上方的一个南北裂口，沸腾的泉水把流体从上涌的热地幔带到了50英里外的地方，而大片被烘烤的土地显示出了裂口造成的高温。(图片来源:Simon Klemperer)

然而，尽管它很重要，科学家们仍然没有完全了解该地区形成的地质过程。“西藏的物理和政治无法理解科学研究有限,所以大部分野外实验过于局部理解大局或they’ve缺乏足够的分辨率深度正确理解的过程,”西蒙·克伦佩雷尔说,斯坦福大学地球物理学教授,学院的能源,环境科学(斯坦福地球)。

现在，克伦佩雷尔和他的同事们收集的新地震数据提供了第一次从西到东的印度和亚洲碰撞的地表下的景象。这项研究加剧了关于喜马拉雅碰撞带结构的争论，这是目前地球上大陆板块持续碰撞的唯一地方，也是2015年Gorkha地震等灾难的根源，那次地震造成约9000人死亡，数千人受伤。

新的地震图像表明，在碰撞区下面，两个相互竞争的过程同时发生:一个板块在另一个板块之下的运动，以及地壳的变薄和坍塌。这项由斯坦福大学和中国地质科学院的科学家进行的研究发表在9月21日的《美国科学院院刊》上。

合著者Klemperer说，这项研究标志着科学家们第一次收集到关于喜马拉雅碰撞带中所谓的沿向或纵向变化的真实可信的图像。

印度板块与亚洲板块碰撞形成了西藏，这是地球上最高最大的高原山地。这个过程开始于最近的地质历史，大约5700万年前。研究人员对它的形成提出了各种各样的解释，比如印度板块在青藏高原下挤压造成的地壳变厚。

为了验证这些假设，研究人员在2011年开始了安装新的地震记录仪的重大后勤工作，以解决之前可能被忽视的细节问题。重要的是，新的录音机从东到西在西藏各地安装;传统上，他们只从北到南部署，因为这是该国山谷的方向，因此历史上道路都是沿着这个方向修建的。

最后的图像是由159个新的地震检波器在两条620英里长的剖面上紧密相连的记录拼接而成的，揭示了印度地壳中与喜马拉雅弧形曲率相关的深泪点。

克伦佩雷尔说:“我们现在看到的是以前从未见过的更精细的规模。”“我们付出了巨大的努力，在山上安装了紧密间隔的地震仪，而不是沿着山谷，以便在东西方向收集数据，从而使这项研究成为可能。”

建设和破坏

随着印度构造板块从南部移动，板块最厚、最强的部分地幔下沉到青藏高原下面。新分析显示,这一过程导致一小部分的印度板块中断下的两个表面裂痕,可能创建眼泪板-类似于一辆卡车快速移动通过一个狭窄的两棵树之间的差距可能会切下的树干。这些眼泪的位置对于了解像廓尔喀这样的大地震会传播多远是至关重要的。

克伦佩雷尔说:“这些转变，这些断层之间的跳跃，是如此重要，其规模之大，我们通常在地震发生后才会注意到。”

西藏的一个不寻常之处在于地表以下40英里处会发生很深的地震。利用他们的地震数据，研究人员发现了板块撕裂和这些深震的发生之间的联系。

这项研究还解释了为什么重力强度在碰撞区域的不同部分有所不同。两位合著者假设，在小碎片从印度板块上脱落后，较软的物质从下面冒了出来，在印度-西藏碰撞区造成了质量的不平衡。

印度-西藏地区也让我们了解到大约10亿年前美国东部的部分地区是如何通过大陆碰撞形成的。

克伦佩雷尔说:“要了解今天北美东部可能发生了什么，唯一的办法就是去西藏。”“对地质学家来说，这是目前地球上正在发生的一次巨大的大陆碰撞——这是一个我们可以研究这些过程的天然实验室。”

克伦佩雷尔也是一位地质学教授。

这项研究得到了中国国家自然科学基金、中国地质调查局和美国国家科学基金的支持。

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