板块边界及板块内部地震火山活动区的地震层析成像研究

发布时间：2018-02-14 14:42

  本文关键词： 速度层析成像 衰减层析成像 多道地震 板块边界 板间地震 周期性震颤和滑动 板内地震 长白山板内火山　出处：《中国科学院研究生院(海洋研究所)》2015年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：地震和火山活动是地球物质能量循环的重要环节,也是人类所需面对的主要自然灾害,对这两大地球基本过程的研究具有重要的科学和灾害预警意义。本论文应用地震学成像方法(天然地震速度和衰减层析成像,人工地震偏移成像)研究对比了马尼拉俯冲带、卡斯卡迪亚俯冲带、日本北海道地区俯冲带、太平洋板块深俯冲系统以及美国新马德里板内地震带等地震火山活跃区域。主要取得了以下的主要研究成果和发现：1)整合马尼拉俯冲带地区的21条多道地震剖面和6条OBS剖面的观测结果,揭示了马尼拉海沟北段输入板块在地壳属性、基底埋深、沉积物厚度等方面的差异。对比发现,输入板块的性质差异和该地区的地震活动性差异存在空间关联,这一结果有助于对该俯冲带孕震能力的评估;2)获取了美国西海岸卡斯卡迪亚俯冲带地区的三维速度结构。结果表明,该俯冲带板块交界处的速度结构以及断层行为均存在分段分布特征。输入板块年龄的分段特征使得发生在俯冲系统中的板块脱水、蛇纹石化过程存在差异,进而引起了板块边界处含水程度的差异,导致板块交界断层处摩擦性质的变化,最终导致了断层行为(ETS,以及地震)的分段特征；3)获取了日本北海道地区的三维P波和S波速度结构以及P波和S波的衰减结构。结果清晰地表明,和岛弧火山相关的高温地幔上升流表现为低波速、高衰减特征,俯冲的太平洋板块表现为高波速、低衰减特征。在北海道地区的火山弧缺口下,地幔楔的深度和结构明显变化,揭示出该地区岩浆活动明显低于两侧的原因；4)获取了美国中部新马德里板内地震带深部的三维速度结构,结果显示,在新马德里地震带下岩石圈地幔150-250 km深度处存在明显的低速异常体。该异常体代表了岩石圈地幔中的薄弱带,使得该地震带区别于其周围的板内区域。这一结果为解释板内地震成因提供了新的视角；5)获取了东北亚地区的太平洋板块深俯冲系统的三维速度结构,结果清晰地表明,长白山板内火山下的高温低波速异常发源于太平洋滞留板块之上的大地幔楔内,长白山火山的起源与滞留板块的脱水及大地幔楔内的热上升流密切相关。
[Abstract]:Earthquake and volcanic activity are important links in the earth's material and energy cycle, and they are also the main natural disasters that human beings have to face. The study of these two basic processes of the earth is of great significance in science and disaster warning. In this paper, seismic imaging methods (natural seismic velocity and attenuation tomography, artificial seismic migration imaging) are applied to study and contrast the Manila subduction zone. Kass Khatthiya subduction zone, Hokkaido subduction zone, Japan, The deep subduction system of the Pacific plate and seismovolcanic active areas such as the New Madrid intraplate seismic belt, USA. The main research results and findings are as follows: 1) Integration of 21 multichannel seismic profiles in the Manila subduction zone. And 6 OBS profiles, The differences in crustal properties, basement depth and sediment thickness of the input plate in the northern segment of the Manila trench are revealed. It is found that there is a spatial correlation between the properties of the input plate and the difference of seismicity in the region. The results are helpful to evaluate the seismogenic capacity of the subduction zone and obtain the three-dimensional velocity structure of the Cas#internal_person0# subduction zone on the west coast of the United States. The velocity structure and fault behavior at the boundary of the subduction zone are segmented, and the age of the input plate makes the plate dewatering and serpentine petrochemical processes in the subduction system are different. The difference of water content at the plate boundary leads to the change of the friction property at the plate boundary fault. Finally, the segmented characteristics of ETS (and the earthquake) resulted in the fault behavior.) the 3-D P wave and S wave velocity structure and the attenuation structure of P wave and S wave in Hokkaido area, Japan, were obtained. The results clearly show that, The high temperature mantle upwelling associated with island arc volcanoes is characterized by low wave velocity and high attenuation, while the subducted Pacific plate shows high wave velocity and low attenuation. Under the arc gap in Hokkaido, the depth and structure of mantle wedge change obviously. It is revealed that the magmatic activity in this area is obviously lower than that on both sides.) the 3-D velocity structure of the deep part of the New Madrid intraplate seismic belt in the central United States is obtained. The results show that, There is a low velocity anomaly in the lithospheric mantle at a depth of 150-250 km below the New Madrid seismic belt, which represents the weak zone in the lithospheric mantle. This result provides a new angle of view for explaining the origin of intraplate earthquakes. (5) the 3-D velocity structure of the Pacific plate deep subduction system in Northeast Asia is obtained. The results clearly show that, The high temperature and low wave velocity anomalies at the bottom of the plate of Changbai Mountain originated in the large mantle wedge above the Pacific stranded plate. The origin of the Changbai Mountain volcano is closely related to the dehydration of the stranded plate and the thermal upwelling in the great mantle wedge.
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(海洋研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P315

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本文编号：1510935