科研动态 | 我院博士研究生李俊毅在JGR:Solid Earth上发表文章：中下地壳变形驱动鄂尔多斯地块西缘差异垂向运动——来自全波形反演的约束

      近日，我院博士研究生李俊毅在导师侯卫生教授、郑文俊教授指导下，联合美国得克萨斯大学奥斯汀分校张硕博士后、南方科技大学祝贺君教授，在国际权威地学期刊《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》（Nature Index, JCR一区）发表重要研究成果，题目为“Middle‐Lower Crustal Deformation Drives Differential Vertical Motion Along the Western Margin of the Ordos Block: Constraints From Full‐Waveform Inversion”。该研究聚焦青藏高原东北缘鄂尔多斯地块西缘，利用全波形反演技术揭示了该区域差异垂向运动的深部动力学机制。

     鄂尔多斯地块作为华北克拉通西部的稳定古老块体，是青藏高原向北东方向扩展过程中物质迁移与构造变形的关键边界。长期以来，学界对该区域隆升机制存在多种区域动力学模型，受成像分辨率限制，中下地壳精细变形过程缺乏明确约束。为厘清这一科学问题，研究团队利用区域6个地震台网共97个宽频带台站记录的35个天然地震波形数据（图1），采用基于伴随谱元法的全波形反演（FWI）技术，通过震源参数与速度结构交替迭代的策略，构建了研究区高分辨率三维壳幔速度模型FWWOB25，模型最小可分辨周期约7秒。经三维棋盘测试验证，85 km以浅的成像结果稳定可靠，可为深部构造解释提供坚实约束。

     成像结果显示（图2），西秦岭造山带与陇西盆地的中下地壳虽均发育低速软弱层，但二者在空间上互不连通，表明研究区并未形成大规模连续的地壳通道流，青藏高原内部的通道流向东北缘的延伸受到明显构造限制。陇西盆地靠近海原-六盘山断裂带的一侧，中下地壳速度逐渐升高，缺乏通道流持续发育所需的软弱物质基础，因此下地壳通道流并非驱动鄂尔多斯地块地表隆升的主控因素。

     研究在鄂尔多斯地块西南缘揭示了一个从中地壳延伸至莫霍面的高速异常体（HV1），其两侧发育楔状结构，同时伴随下地壳局部增厚与壳幔变形解耦现象（图3）。结合区域构造演化分析，该高速异常体与古洋壳俯冲背景下弧后盆地的岩浆活动相关，地幔物质上涌改造下地壳后经长期冷却固化，形成了流变强度较高的中下地壳。新生代以来，陇西盆地中下地壳物质向东北方向扩展推动岛弧碎块，挤压鄂尔多斯地块的刚性结晶基底，边界处的先存构造薄弱带发生优先变形，形成楔状构造并直接驱动了西南缘的快速隆升。

     研究进一步证实，鄂尔多斯地块西缘的南北差异垂向运动，本质应是不同强度的中下地壳变形所致。南部受强烈的挤压作用，中下地壳缩短变形显著，直接驱动地表快速隆升。北部受海原断裂左旋走滑运动的调控，区域应变主要通过走滑运动横向调节，中下地壳整体变形较弱。这种南北迥异的中下地壳变形格局，共同塑造了鄂尔多斯地块西缘“南隆北沉”的构造地貌特征。

     本研究利用全波形反演获得的高分辨率速度模型，明确了先存构造控制的中下地壳变形是鄂尔多斯地块西南缘快速隆升的主导机制，完善了青藏高原东北缘向周边刚性块体扩展的深部动力学模式。研究成果不仅深化了对青藏高原侧向生长过程的认识，也为区域活动断裂的地震危险性评估提供了关键的深部成像约束。

     本研究得到国家重点研发计划（2017YFC1500103）和国家自然科学基金（42372341）的资助。

     论文信息：Li, J., Hou, W., Zheng, W., Zhang, S., & Zhu, H. (2026). Middle‐lower crustal deformation drives differential vertical motion along the western margin of the ordos block: Constraints from full‐waveform inversion. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 131, e2025JB033337. https://doi.org/10.1029/2025JB033337

     原文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2025JB033337

供稿：李俊毅 侯卫生 郑文俊

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