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大火成岩省是国际地学界的研究热点,涉及地球内部运行机制和过程、资源和生物环境效应等多个地学前沿研究领域。峨眉山大火成岩省不仅是我国境内最早获得国际学术界广泛认可的大火成岩省,也是全球范围内研究程度较高的大陆溢流玄武岩省之一。地球化学家基于沉积地层学、岩石地球化学等系列证据将峨眉山大火成岩省分为内带、中带和外带,并提出了内带“地幔柱头熔融”成因模型。深部是否存在“地幔柱头熔融”模型所预示的大规模岩浆作用“遗迹”,有待地球物理探测结果的进一步检验或约束。 面波成像和接收函数是地震学领域用于重建地球壳幔结构的基本方法。本文以横波速度结构为切入点,以环境噪声面波成像和接收函数为技术手段,分别从二维剖面和三维立体结构两个层次,重建峨眉山大火成岩省地壳精细结构,认识古老重大地质事件大规模岩浆作用引起的地壳结构响应特征,进而确定与古地幔柱作用有关的岩浆“底侵”的具体位置和规模,探讨大规模岩浆作用对地壳性质的改造和对现今深部过程的影响。 基于分格加权叠加策略实现接收函数和面波频散数据的信息来源和分辨尺度方面的协同,进而开展联合反演,重建峨眉山大火成岩省二维关键剖面下方的地壳速度结构。结果显示:地壳平均S波速度沿剖面呈现自西向东先增大后减小的分带性,内带中、下地壳速度较高,尤其是下地壳存在明显的高速异常(Vs~3.8-4.2km/s);丽江-小金河断裂带和水城-紫云断裂带的东西两侧,中上地壳存在低速层(Vs~3.3km/s),尤其是水城-紫云断裂带东西两侧的中地壳低速层尤为明显。综合已有的系列研究成果,从二维剖面的角度指示与二叠纪地幔柱作用有关的岩浆“底侵”的具体位置和规模:内带下方,层厚15-20km,横向尺度约2°。 基于区域环境噪声面波资料,利用分格频散反演方法获得了峨眉山大火成岩省及邻区4-50s周期的Rayleigh波和Love波群速度频散,进而反演研究区的三维地壳横波速度结构,并求取径向各向异性分布。三维S波速度结构揭示:内带地壳在不同深度层次均呈现相对独立的S波高速异常,且下地壳存在明显的负径向各向异性(Vsv>Vsh);川西块体和小江断裂两侧的中、下地壳(20-40km)存在明显的低速层(Vs~3.3km/s),并被内带的高速异常所区隔。综合现有人工地震探测、接收函数偏移成像、重力异常分析结果等,可进一步圈定二维剖面所确定的岩浆“底侵”遗迹的空间展布尺度约为2°×2°。 大规模岩浆的“底侵”和“内侵”,不仅改造了内带(滇中块体)的地壳组分和结构,而且也改变了地壳的流变强度以及地壳内部不同深度层次的耦合程度,进而对来自青藏高原的“地壳流”产生阻滞作用,导致滇中块体在西侧哀牢山-红河剪切带和东侧小江断裂带的协调下,以“构造逃逸”方式向东南挤出。