应用远震有限频率层析成像反演中国东北地区上地幔P波三维速度结构
发布时间：2021-07-12 17:14
选取黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古区域地震台网,以及NECESSArray流动台阵记录的223个远震事件的波形资料,采用多道互相关方法得到了22569个P波相对走时数据,并计算了相应的走时灵敏度核,应用有限频率层析成像反演得到中国东北地区上地幔600 km以上的P波三维速度结构模型,利用检测板评估了反演结果的分辨率。结果表明,松辽盆地下方80～200 km的深度上呈主体的低速异常,与这一地区上地幔浅部的高地温值和低密度的特征相互对应,可能暗示了部分熔融的地幔。南北重力梯度带两侧的速度结构明显不同,这一差异可以延伸到200 km以下,表明在中国东北地区南北重力梯度带有可能是一条上地幔内部结构的变化带,或是深部结构的分界线。长白山火山区下呈大范围的低速异常,并可从上地幔浅部延伸到地幔转换带中,推测此低速异常可能反映了地幔转换带内上涌的热物质,上涌的原因则主要是受到太平洋板块俯冲运动的作用。
【文章来源】：地震. 2020,40(04)北大核心CSCD
【文章页数】：16 页
【部分图文】：
本文研究所用地震台站的分布
此外, 因为远震体波的射线路径在地壳中近乎垂直, 很难有交叉射线, 这就使得浅层的速度结构在反演中很难被约束, 所以为了减少地壳速度结构对反演的上地幔速度结构的影响, 我们还利用CRUST1.0模型对相对走时数据进行了地壳校正, 并在反演中对每个台站加入一个额外的自由项(台站校正项), 用来吸收浅层结构中无法反演出的异常所引起的走时变化, 避免这些异常错误地进入到深部结构。3 结果
通过开展地震层析成像, 获取壳幔介质的速度等物性参数, 可为研究地球内部结构与动力学过程提供重要的约束。 中国大陆速度结构模型揭示太平洋板块向西俯冲、 滞留在中国东北之下的地幔转换带中[5], 这种俯冲作用是东北地区构造运动的主要动力来源, 并对上地幔的结构有着重大影响。 地学家们对东北地区的壳幔结构开展了大量的研究工作, 获得的各种速度模型被用于解释区域构造特征和深部动力过程[6～9], 并重点研究了地幔转换带的复杂结构[10～13]和板内火山的起源[5, 14～18], 此外, 对深源地震的发震机制也有部分研究[3, 17, 19～20]。 但是, 有关东北地区深部结构的研究仍有不足之处: 例如, 对南北重力梯度带及其邻区的上地幔结构的研究还比较少; 松辽盆地上地幔结构的分辨率还不是很高; 此外, 尽管目前对长白山火山深部结构的研究已经很多, 但是关于其起源的深度仍存在较大争议, 长白山火山到底起源于俯冲板片之上还是起源于下地幔, 或者是否还存在其他可能的成因依然是讨论的焦点[5, 15, 18]。随着数字地震技术的快速发展, 中国东北地区固定和流动台网观测也迅速地发展起来, 中国地震局在这一区域建立了128个固定台站, 国际合作项目“中国东北加密地震台阵”(NECESSArray, NorthEast China Extended SeiSmic Array)在此布设127个流动台站进行了为期两年的观测, 这为更好地实施地震学研究提供了强有力的数据支持。 目前在上地幔深部结构的研究中, 远震有限频率层析成像是较为成熟的方法之一, 已经被越来越广泛的应用[15, 21～23], 该方法对宽频带信息的利用更充分, 减轻了数据不均匀覆盖的影响, 对异常的估计可能更充分[21]。 因此, 本文利用NECESSArray流动台阵和区域固定台网记录的远震事件波形资料, 开展了远震P波有限频率层析成像反演, 获取了中国东北地区上地幔600 km深度之上的P波三维速度结构模型。 基于此模型, 我们对南北重力梯度带两侧的结构差异、 松辽盆地上地幔的低速异常体, 以及长白山火山起源的深部结构进行了探讨, 获得了一些新的认识。
【参考文献】：
期刊论文
[1]重震反演中国东北地壳上地幔三维密度结构[J]. 索奎,张贵宾,江国明,徐峣. 地球物理学报. 2015(07)
[2]利用H-K叠加方法和CCP叠加方法研究中国东北地区地壳结构与泊松比[J]. 张广成,吴庆举,潘佳铁,张风雪,余大新. 地球物理学报. 2013(12)
[3]中国东北地区远震P波走时层析成像研究[J]. 张风雪,吴庆举,李永华. 地球物理学报. 2013(08)
[4]应用远震有限频率层析成像反演首都圈上地幔速度结构[J]. 杨峰,黄金莉,杨挺. 地球物理学报. 2010(08)
[5]“国家数字测震台网数据备份中心”技术系统建设及其对汶川大地震研究的数据支撑[J]. 郑秀芬,欧阳飚,张东宁,姚志祥,梁建宏,郑洁. 地球物理学报. 2009(05)
[6]中国大地构造单元划分[J]. 潘桂棠,肖庆辉,陆松年,邓晋福,冯益民,张克信,张智勇,王方国,邢光福,郝国杰,冯艳芳. 中国地质. 2009(01)
[7]中国大陆地壳和上地幔三维温度场[J]. 安美建,石耀霖. 中国科学（D辑:地球科学）. 2007(06)
[8]中国东北长白山火山的起源:地震层析成像证据[J]. 赵大鹏,雷建设,唐荣余. 科学通报. 2004(14)
[9]Origin of the Changbai intra plate volcanism in Northeast China: Evidence from seismic tomography[J]. ZHAO Dapeng, LEI Jianshe & TANG RongyuGeodynamics Research Center, Ehime University, Matsuyama 790-8577, Japan Institute of Crustal Dynamics, China Seismological Bureau, Beijing 100085, China. Chinese Science Bulletin. 2004(13)
[10]中国满洲里──绥芬河地学断面地球物理综合研究[J]. 杨宝俊,穆石敏,金旭,刘财. 地球物理学报. 1996(06)
本文编号：3280322
【文章来源】：地震. 2020,40(04)北大核心CSCD
【文章页数】：16 页
【部分图文】：
本文研究所用地震台站的分布
此外, 因为远震体波的射线路径在地壳中近乎垂直, 很难有交叉射线, 这就使得浅层的速度结构在反演中很难被约束, 所以为了减少地壳速度结构对反演的上地幔速度结构的影响, 我们还利用CRUST1.0模型对相对走时数据进行了地壳校正, 并在反演中对每个台站加入一个额外的自由项(台站校正项), 用来吸收浅层结构中无法反演出的异常所引起的走时变化, 避免这些异常错误地进入到深部结构。3 结果
通过开展地震层析成像, 获取壳幔介质的速度等物性参数, 可为研究地球内部结构与动力学过程提供重要的约束。 中国大陆速度结构模型揭示太平洋板块向西俯冲、 滞留在中国东北之下的地幔转换带中[5], 这种俯冲作用是东北地区构造运动的主要动力来源, 并对上地幔的结构有着重大影响。 地学家们对东北地区的壳幔结构开展了大量的研究工作, 获得的各种速度模型被用于解释区域构造特征和深部动力过程[6～9], 并重点研究了地幔转换带的复杂结构[10～13]和板内火山的起源[5, 14～18], 此外, 对深源地震的发震机制也有部分研究[3, 17, 19～20]。 但是, 有关东北地区深部结构的研究仍有不足之处: 例如, 对南北重力梯度带及其邻区的上地幔结构的研究还比较少; 松辽盆地上地幔结构的分辨率还不是很高; 此外, 尽管目前对长白山火山深部结构的研究已经很多, 但是关于其起源的深度仍存在较大争议, 长白山火山到底起源于俯冲板片之上还是起源于下地幔, 或者是否还存在其他可能的成因依然是讨论的焦点[5, 15, 18]。随着数字地震技术的快速发展, 中国东北地区固定和流动台网观测也迅速地发展起来, 中国地震局在这一区域建立了128个固定台站, 国际合作项目“中国东北加密地震台阵”(NECESSArray, NorthEast China Extended SeiSmic Array)在此布设127个流动台站进行了为期两年的观测, 这为更好地实施地震学研究提供了强有力的数据支持。 目前在上地幔深部结构的研究中, 远震有限频率层析成像是较为成熟的方法之一, 已经被越来越广泛的应用[15, 21～23], 该方法对宽频带信息的利用更充分, 减轻了数据不均匀覆盖的影响, 对异常的估计可能更充分[21]。 因此, 本文利用NECESSArray流动台阵和区域固定台网记录的远震事件波形资料, 开展了远震P波有限频率层析成像反演, 获取了中国东北地区上地幔600 km深度之上的P波三维速度结构模型。 基于此模型, 我们对南北重力梯度带两侧的结构差异、 松辽盆地上地幔的低速异常体, 以及长白山火山起源的深部结构进行了探讨, 获得了一些新的认识。
【参考文献】：
期刊论文
[1]重震反演中国东北地壳上地幔三维密度结构[J]. 索奎,张贵宾,江国明,徐峣. 地球物理学报. 2015(07)
[2]利用H-K叠加方法和CCP叠加方法研究中国东北地区地壳结构与泊松比[J]. 张广成,吴庆举,潘佳铁,张风雪,余大新. 地球物理学报. 2013(12)
[3]中国东北地区远震P波走时层析成像研究[J]. 张风雪,吴庆举,李永华. 地球物理学报. 2013(08)
[4]应用远震有限频率层析成像反演首都圈上地幔速度结构[J]. 杨峰,黄金莉,杨挺. 地球物理学报. 2010(08)
[5]“国家数字测震台网数据备份中心”技术系统建设及其对汶川大地震研究的数据支撑[J]. 郑秀芬,欧阳飚,张东宁,姚志祥,梁建宏,郑洁. 地球物理学报. 2009(05)
[6]中国大地构造单元划分[J]. 潘桂棠,肖庆辉,陆松年,邓晋福,冯益民,张克信,张智勇,王方国,邢光福,郝国杰,冯艳芳. 中国地质. 2009(01)
[7]中国大陆地壳和上地幔三维温度场[J]. 安美建,石耀霖. 中国科学（D辑:地球科学）. 2007(06)
[8]中国东北长白山火山的起源:地震层析成像证据[J]. 赵大鹏,雷建设,唐荣余. 科学通报. 2004(14)
[9]Origin of the Changbai intra plate volcanism in Northeast China: Evidence from seismic tomography[J]. ZHAO Dapeng, LEI Jianshe & TANG RongyuGeodynamics Research Center, Ehime University, Matsuyama 790-8577, Japan Institute of Crustal Dynamics, China Seismological Bureau, Beijing 100085, China. Chinese Science Bulletin. 2004(13)
[10]中国满洲里──绥芬河地学断面地球物理综合研究[J]. 杨宝俊,穆石敏,金旭,刘财. 地球物理学报. 1996(06)
本文编号：3280322
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