陸內造山帶，是指發(fā)育在大陸板塊內部、遠離匯聚板塊邊緣的造山帶，其形成與演化涉及板塊內部應力遠程傳遞、大陸巖石圈流變特性等基本科學問題，是經(jīng)典板塊構造尚未系統(tǒng)涉及的理論空白區(qū)。天山造山帶作為中亞造山帶塔里木-哈薩克斯坦拼貼系的主體，是古生代古亞洲洋構造域多島洋（海）俯沖消減、碰撞拼貼的產(chǎn)物，其于中生代進入構造平靜期并遭受一定程度夷平，但在新生代再次活化、隆升，因此是認識陸內造山過程和機制的理想窗口（圖1a）。

自上世紀90年代以來，圍繞天山的殼幔結構和變形特征開展了大量的地球物理研究工作，并提出了以周緣塊體大規(guī)模俯沖為主要特征的多種主流觀點，包括地殼單向或雙向俯沖、巖石圈雙向碰撞拆沉等。但是，在缺乏高密度大洋巖石圈先期俯沖引導、在遠離現(xiàn)今活動板塊邊緣的陸內構造環(huán)境下，大陸巖石圈通過何種方式實現(xiàn)應力遠程傳遞，究竟能否發(fā)生典型陸-陸碰撞過程發(fā)生的大規(guī)模俯沖，始終缺乏系統(tǒng)性認知。破解這一重要科學問題的關鍵，在于探明典型陸內造山帶的深部精細結構、厘清新老構造關系，合理評估陸內造山階段的匯聚量及其根本動力來源。

為此，中科院地質地球所巖石圈演化國家重點實驗室殼幔結構探測學科組博士后李瑋與合作導師陳赟副研究員、肖文交院士、德國地學研究中心（GFZ）袁曉暉、英國萊斯特大學Brain F. Windley教授等合作，主要基于MANAS計劃寬頻帶地震觀測資料（圖1），在有效解決不同資料聯(lián)合反演過程中面臨的信息來源同化、敏感度取舍、分辨率協(xié)同等關鍵技術問題的情況下，開展遠震接收函數(shù)與面波頻散聯(lián)合反演和共轉換點疊加成像研究，構建了橫跨中天山典型剖面的地殼上地幔精細幾何、速度結構，揭示了中天山垂向上淺部地殼逆沖推覆、深部莫霍面錯斷疊置、橫向上由構造繼承性主導的分布式變形特征；在厘清新、老構造關系的基礎上，通過平衡剖面、變形速率分析等估算得到新生代天山地殼縮短僅為百公里級，其主要活化、隆升啟動時間約為10Ma；結合這一變形的時間-空間特征，與印度板片向北楔入與塔里木克拉通發(fā)生作用的進程相吻合，從而指示印度–塔里木巖石圈地幔的直接碰撞是天山活化、隆升的根本動力來源（圖3）。

圖1 研究區(qū)構造背景和地震臺站位置分布

圖2 (a) 沿剖面GPS速率及應變率；(b) 構造分區(qū)及斷層滑移速率；(c) CCP疊加成像結果；(d) 聯(lián)合反演獲得的S波速度結構；(e) 平衡剖面估算地殼縮短量

圖3 新生代天山活化與隆升機制模式圖

該研究構建的新生代天山以構造繼承性主導的分布式陸內變形模型，整合統(tǒng)一了深部結構、地表形變、構造演化等多學科成果，揭示了板塊匯聚應力通過巖石圈地幔碰撞向遠程傳遞、導致先存弱化的古老造山帶再次活化造山的動力學機制。

研究成果發(fā)表于國際學術期刊NC。（李瑋，陳赟^*，袁曉暉，肖文交^*，Windley B F. Intracontinental deformation of the Tianshan Orogen in response to India-Asia collision[J].Nature Communications, 2022, 13: 3738. DOI: 10.1038/s41467-022-30795-6）。研究受中科院戰(zhàn)略先導專項（XDB18000000）、國家重點研發(fā)計劃（2016YFC0600402、2017YFC0601206）、國家自然科學基金（41888101、41804056）、中國博士后科學基金（2019M650034、2020T130650）、中德（CSC-DAAD）博士后獎學金和IGCP662、669聯(lián)合資助。

美編：傅士旭

校對：萬鵬