利用基于时—频域相位加权叠加的背景噪声方法研究东北地区地幔间断面结构

发布时间：2020-07-29 15:33

【摘要】：中国东北地区位于中朝块体与西伯利亚块体之间,南接华北克拉通,东边处于太平洋俯冲带前缘。受西太平洋板块俯冲影响,该地区地质构造复杂,不仅深源地震频发,而且火山活动也很强烈,被认为是研究板内火山起源及板块俯冲作用的理想场所。前人利用层析成像、接收函数以及三重震相等地震学方法对东北地区上地幔结构进行研究并取得了很多成果。近年来,背景噪声的研究越来越受到关注。本次研究选取了2009年9月~2011年8月期间中国东北地区连续性较好的124个多国合作布设的临时台站和同时段中国数字地震台网在东北地区的148个固定台站的连续波形资料。经过单台数据预处理得到背景噪声,然后进行台站对间的背景噪声互相关计算,并选取台间距小于2.0°互相关波形,得到约3600条波形。利用基于S变换的时-频域相位加权叠加方法对互相关波形进行叠加,我们提取了研究区410 km和660 km间断面反射P波信号,并由此研究了中国东北地区下方地幔间断面结构的横向变化,进而探讨了太平洋板块的俯冲作用以及长白山火山的起源等科学问题。结果表明,在长白山火山下方,410 km间断面下沉约8 km-17 km,进一步通过波形模拟揭示了该区的410 km间断面厚度减薄约8 km,说明其上方存在高温异常,可能反映了长白山火山是熔融物在浮力和地幔楔对流循环作用下上涌而形成的。这一结果表明形成长白山火山的熔融物可能来源于上地幔,或许与太平洋板块俯冲脱水有关。在研究区东南缘,660 km间断面下沉约12 km-18 km,意味其上方存在低温异常,表明太平洋板块可能已经俯冲到中国东北地区下方并滞留在地幔转换中。在滞留板块西侧局部区域660 km间断面出现轻微抬升,也许是滞留板块垂向脱落后形成的熔融物上涌引起的。另外,本文初步探讨了研究区北部地幔间断面结构的复杂性,发现在研究区东北缘410 km间断面明显下沉,我们推测可能是含水瓦兹利石底界面的反射P波信号导致的;同时还观察到在研究区北部660 km间断面出现大范围下沉,这或许与滞留板块有关。
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P631.4
【图文】：

波形,间断面,背景噪声,P波

第一章引言Zhan et al.（2010）对非洲南部 30 多个宽频带地震仪记录到的连续波形资料的直分量进行互相关计算，提取了该地区 Moho 面的反射 S 波震相。Poli et al（.201使用芬兰北部的 40 多个宽频带地震台站 2008 年 1 月到 12 月期间记录的连续形资料。他们选取连续波形记录的垂直分量并在 0.1-0.5 Hz 频带范围内做互相计算，得到 861 互相关波形；再对互相关波形进行线性叠加，成功地提取了地转换带顶部 410 km 间断面和底部 660 km 间断面的反射 P 波信号（图 1-1）。过波形模拟实验，他们发现芬兰北部下方的 410 km 间断面和 660 km 间断面的均厚度分别为 15 km 和 4 km。

地形,重力梯度带,绿线,俯冲板块

图 1-2 东北地区地形及主要构造特征线为大兴安岭-太行山重力梯度带，绿线表示华北克拉通边界线，，暗红色图形代表火山，灰色区域表示盆地，灰色细线为区域内的平洋俯冲板块等深线，黑色圆点为 1940~2017 年发生在中国东北及度大于 500 km 的地震，右上角插图示出了研究区的位置。图中缩；SB，三江盆地；EB，二连盆地；XLB，下辽河盆地；YYF，依

剖面图,速度扰动,纬度,剖面图

P 和 PcP 等震相）到时数据，构建了中国大陆及邻区高分辨率地幔三维 P 波模型，研究结果揭示太平洋板块从海沟开始西向俯冲到中国东北地区下方并在地幔转换带中，同时还发现在长白山火山下方存在明显的低速异常（图 1-3hao and Tian（2009）着重研究了长白山附近的速度结构，他们发现长白山火的低速异常向下延伸到 410 km 间断面附近。张风雪等（2013；2014）得到北地区下方深达 800 km 的 P 波和 S 波速度结构，其结果发现在长白山火山存在低速异常，松辽盆地呈现高速异常和低速异常混合分布的特点。Tang et2014）的层析成像结果显示太平洋板块已经俯冲到中国东北下方，同时还观一个贯穿地幔转换带的低速异常体。Wei et al.（2017）利用区域地震和远震联合反演，其研究结果表明太平洋板块已经俯冲到中国东北下方，同时还观长白山火山下方存在低速异常，并且在低速异常体底部有深源地震发生。

【参考文献】