《Earthquake Science》：The nature of the Kumkol Basin, northern margin of Qinghai-Xizang Plateau constraints from seismic velocity structure
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本文针对青藏高原北缘昆库尔盆地形成机制和构造演化不清这一关键科学问题，研究人员利用密集地震台阵的Love波背景噪声层析成像技术，获得了该区域地表至10公里深度的高分辨率剪切波速度结构。结果表明，昆库尔盆地是一个沉积厚度超过8公里的前陆盆地，其中心位于南侧的阿尔卡山附近；盆地基底存在一个滑脱断层，中部背斜带的形成与多条逆冲断层汇聚于该滑脱断层有关。这一发现为理解青藏高原北缘的构造变形机制及盆地资源勘探提供了重要的地球物理依据。
作为地球上规模最大、海拔最高的由活跃大陆碰撞形成的高原，青藏高原自约45-55百万年前开始形成以来，一直在持续“生长”，其北缘地区形成了广泛的山-盆体系结构。昆库尔盆地，就坐落于这片广袤高原的北缘，是高原向北扩展的最前缘地带。这片被海拔超5000米高山环绕的封闭盆地，因其巨厚的新生代沉积层而备受关注，被认为蕴藏着巨大的油气和矿产资源潜力。然而，由于其自然条件恶劣、地理位置偏远，这片土地的“地下秘密”一直未能被充分揭示。对于它的形成机制——究竟是走滑拉分盆地、前陆盆地，还是古柴达木盆地的一部分？学术界众说纷纭。为了揭开这片神秘盆地的“面纱”，回答其构造性质和演化过程，进而为理解整个青藏高原北缘的生长机制提供关键线索，一项聚焦于其深部结构的地球物理探测研究应运而生。
研究人员利用部署在青藏高原北缘的“中山大学阿尔金地震台阵”（SYSU_ARJArray），获取了横跨昆库尔盆地的密集地震数据。他们通过计算高质量台站对的T-T分量互相关函数，从中提取Love波信号，并创新性地结合高频分辨率线性Radon变换（HLRT）和频率-贝塞尔（FJ）变换技术，有效地提升了信号质量并分离出多模式面波频散曲线。随后，他们采用直接面波层析成像（DSurfTomo）方法，成功构建了昆库尔盆地上地壳（地表至10公里深度）的高分辨率剪切波（S波）速度模型。该研究论文已发表在《Earthquake Science》期刊上。
本研究主要应用了几项关键技术方法：首先，利用短周期、高密度地震节点台阵（SYSU_ARJArray）采集连续背景噪声数据。其次，通过T-T分量互相关计算提取Love波经验格林函数。数据处理中采用了频率-贝塞尔（Frequency-Bessel, FJ）变换方法来提取参考的多模式Love波频散曲线，并使用高频分辨率线性Radon变换（HLRT）技术来抑制噪声、提升信噪比。再次，利用自动频率-时间分析（AFTAN）方法从互相关函数中测量了Love波相速度频散曲线。最后，采用直接面波层析成像（DSurfTomo）技术，将相速度频散数据直接反演为三维剪切波速度结构，避免了传统两步法中构建中间相速度图的过程。
结果部分主要包括以下几点发现：
4.1 模型可靠性与分辨率：通过棋盘格测试验证了所构建的剪切波速度模型在0-3公里和3-10公里深度范围内的可靠性，尽管在密集台阵边缘和深度超过8公里的区域存在轻微的涂抹效应。这为后续的地质解释提供了可靠的基础。
4.2 速度结构特征：获得的剪切波速度剖面（沿AA'线）显示，昆库尔向斜（Kumkol Anticlinorium, KA）和北侧阿尔卡山下方，从地表至超过8公里深度存在显著的低速异常。该低速区被解释为巨厚的沉积层。一个明显的速度为2.6公里/秒的等值线被解释为盆地基底的边界。据此，盆地基底在最南端（阿尔卡山北侧）深度最浅（约3公里），向北逐渐加深，并在昆库尔向斜下方达到最深（超过8公里），表明沉积中心位于昆库尔向斜的北侧。剖面北段（昆库尔向斜以北）地表至2公里深度为相对低速，而2-8公里深度则呈现高速，这可能指示了一个古隆起结构的存在。
4.3 构造解释：结合已有的深部地震反射剖面，研究发现速度模型中的横向速度变化与反射剖面中解释出的多条逆冲断层有很好的对应关系。这些断层似乎汇聚于盆地基底深处的一个滑脱断层。该滑脱断层向北倾斜，其最浅部位于盆地南缘阿尔卡山附近，最深部位于昆库尔向斜下方约10公里处。这一结构与基于地貌学和宇宙成因核素测年提出的、能够解释地表变形速率的断层模型（滑脱断层深度10-15公里）相吻合，但本研究的模型揭示其几何形态可能更为复杂，并非一个简单的平直界面。
讨论与结论部分对研究发现进行了综合阐述并指出了其重要意义。本研究揭示了昆库尔盆地的沉积厚度超过8公里，且沉积中心位于南侧靠近阿尔卡山的位置。这种不对称的沉积结构形态，与典型的前陆盆地特征一致，表明昆库尔盆地很可能是在中新世早中期北侧祁漫塔格山隆升的响应下形成的前陆盆地，而非拉分盆地。研究进一步证实，位于盆地中央的昆库尔向斜（Kumkol Anticlinorium），是由多条逆冲断层在8-10公里深度汇聚于一个滑脱断层并发生运动所形成的。这些断层的活动时间（约7.5百万年前）晚于北侧祁漫塔格山的隆升时间（中新世早中期）。这种时间序列可能意味着自晚中新世以来，昆库尔盆地发生了脉冲式的向盆地方向的变形。这一过程类似于天山造山带前陆盆地的变形模式，可能反映了青藏高原北缘的构造体制从“挤出”向“弥散性缩短”的转变。
本研究不仅为理解昆库尔盆地的构造演化和青藏高原北缘的生长动力学机制提供了关键的地球物理证据，其建立的高分辨率速度模型也为未来在这一勘探程度较低区域的资源勘探提供了重要的基础数据。同时，研究中所采用的数据处理流程（结合FJ变换和HLRT技术处理盆地区域短周期密集台阵数据）也为在内陆盆地区域构建上地壳速度结构提供了实用方法参考。
