华南及南海北缘上地幔间断面结构的研究

发布时间：2020-11-15 02:04

　　 南海地处亚欧板块、太平洋板块和印度-澳大利亚板块的汇聚区域,地质演化和构造活动非常复杂。相较于一般的大洋板块,南海不仅受到多个俯冲活动的影响,还显示出南海地幔柱活动的参与,因此地幔深部的动力学过程对整个区域的构造演化起到重要作用。而南海以及陆缘上地幔结构精确的地震学成像则是更好的动力学模拟的基础。从中国台网记录来自南海周边414个地震的数据中挑选高信噪比的区域地震的P波和S波三重震相数据,通过波形拟合,我们建立了华南及南海北部上地幔一维速度模型。对于上地幔间断面包括岩石圈和软流圈分界面(LAB)、X间断面以及660千米间断面的界面性质有了一定的约束。我们在研究华南下方上地幔的三重震相数据时,观测到在下地幔顶部采样的震相可以延伸到10°震中距。为解释不同频率下的观测,需要该区域660千米间断面S波速度在10千米内增加～8.2%±0.5%。这一尖锐的660千米间断面表明方辉橄榄岩富集在660底部并且过渡带温度不超过2000K。通过与全球其它区域的一维模型对比,我们发现这一区域的地幔过渡带结构与大洋板块下方的相似。因此,我们认为研究区域对应的华南下方的地幔过渡带是一个既不受俯冲板块影响,又不受地幔柱影响的“正常”地幔。我们同时对南海北部的岩石圈结构进行了研究。我们在国家台网记录到的菲律宾地震的SH波数据中观测到波列中首先到达的在高速岩石圈(Lid)中传播的Lid信号。通过模拟这一信号,我们发现南海北部Lid的平均厚度在～45千米,岩石圈底部界面深度在～70千米,S波速度减小～6%。南海北部岩石圈的厚度和太平洋板块的岩石圈厚度相当,岩石圈结构在横向上变化不明显。当射线穿过南海北部西侧时产生的地壳多次波,周期会出现随震中距增加而增长,这可能与射线既穿过较薄的大洋地壳又穿过较厚的大陆地壳有关。进一步采样到南海北部的P波数据显示在深度～250千米存在一个额外的间断面,对应为X间断面。该间断面对应的P波速度跳变为～2%,间断面厚度不超过40千米。通常认为X间断面的形成与榴辉岩中的柯石英到斯石英相变有关。然而南海处于俯冲活动和地幔柱活动共存的复杂区域,现阶段我们难以也没有其它证据将其与某一种地质活动联系起来。
【学位单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2020
【中图分类】：P315;P542
【部分图文】：

?第１章绪论???ＭＩＴＰ０８?一Ｖｐ?ＳＬ一Ｖｓ?ＧＹＰＳＵＭ＿Ｖｓ??Ｕ、＾＾＾＾６００?ｋｍ??＾３７?＾ｖ７７〇〇?ｋｍ??ｐｓ＝＾ａ＾?ｄＶｐ／ｖｐ?ｄｖｓ／ｖｓ?ｄＶｓＡ／ｓ??－２?０?２?－３?０?３?－３?０?３??图１．２研宂区域在不同深度上的层析成像结果。??从左到右以依次为：Ｐ?波模型?ＭＩＴ０８（Ｌｉｅｔａｌ．，２０１０），?Ｓ?波模型?ＳＬ（ＳｃｈａｅｆｆｅｒａｎｄＬｅｂｅｄｅｖ，??２０１３）和?ＧｙＰＳｕＭ?（Ｓｉｍｍｏｎｓ?ｅｔ?ａｌ．，２０１０）．??速度结构完全相反，Ｓｃｈａｅｆｆｅｒ?ａｎｄ?Ｌｅｂｅｄｅｖ?（２０１３）显示南海下方是低速异常，与??Ｌｉ?ｅｔ?ａｌ．?（２０１０）的Ｐ波成像结果相似，而Ｓｉｍｍｏｎｓ?ｅｔ?ａ丨．（２０１０）的Ｓ波成像结果??却显示南海下方呈现高速异常。常见的中国区域速度成像主要集中于陆地，南海??常因缺少数据而不过多对其成像结果进行讨论，集中关注南海上地幔速度成像的??结果也少之又少（Ｌｉ?ａｎｄ?ｖａｎ?ｄｅｒ?Ｈｉｌｓｔ，?２０１０；?Ｔａｏ?ｅｔ?ａｌ．，２０１８）。接收函数虽然对上??地幔间断面有着很强的约束，但多用于有台站分布的大陆地区，如中国东北及东??南地区（Ａｉ?ｅｔ?ａｌ．?２００３，?２００７；?Ａｉ?ａｎｄ?Ｚｈｅｎｇ，?２００３；?Ｃｈｅｎ?ｅｔ?ａｌ．?２００６；?Ｃｈｅｎ?ａｎｄ?Ａｉ，??２００９；?Ｈｕａｎｇ?ｅｔ?ａｌ．，２０１４；?Ｓｈｅｎ?ｅｔ?ａｌ．，２００８；?Ｌｉ?ｅｔ?ａｌ．，２０１７），像南海这种缺少台站分??布的海洋地区并不适用。仅有的研宄也是利用了分布在海南岛的台站（Ｗｅ

?第２章华南６６０千米间断面的精细结构???⑻??９５＊?１００°?１０５。?１１０°?１１５°?１２０°?１２５°??（ｂ）?Ａ１?（Ａｚｉ：２８０－３００）?Ａ２?（Ａｚｉ：２５０－２８０）??｜?，?ｉ?．?ｉ?，?ｉ?．?ｉ?，?］?２３?－?＊?Ｉ?１—ｌ?１—ｉ?Ｉ?ｉ?－??麵：??ｆ攀??顯：??Ｃｖ?Ｃ?：??９?＿?ｉ?｜?１?｜?ｉ?｜?＞?｜?１?＂?１?Ｉ?１?Ｉ?＇?Ｉ?１?Ｉ?１??Ｔ－Ｄｉｓｔ／４．７（ｓ）（ａｂｓ）（ＢＨＴ）?Ｔ－Ｄｉｓｔ／４．７（ｓ）（ａｂｓ）（ＢＨＴ）??图２．１地展事件、台站分布及波形数据展示。??（ａ）?３个地震事件（红色五角星）和中国台网的台站（三角型）分布，底图颜色表示地??形起伏。将事件２Ｊ的台站按方位角分为：Ａ１区域（２８０－３００°）和Ａ２区域（２５０－２８０°）。蓝??色三角型是方位角在２６０－２７０°，用于波形模拟的台站。红色的点代表深度在６００到７００千米??的?ＥＦ?支转换点。（ｂ）事件?２＿１?在?Ａ１?区域（Ａｚｉ：?２８０－３００。）和?Ａ２?区域（Ａｚｉ：?２５０－２８０°）??的波形数据，频率范围是０．０２－０．５ＨＺ。蓝色虚线标识ＳＺ１Ｓ模型ＣＤ和ＥＦ支的理论走时曲??线。??事件２＿１在方位角２５０－３００°的数据信噪比高，且信号连续（图２．丨）。对于??２８０－３００°，射线可能穿过停留在过渡带的太平洋板块（Ｓｃｈａｅｆｆｅｒａｎｄ?Ｌｅｂｅｄｅｖ，?２０１３；??１５??

?第２章华南６６０千米间断面的精细结构???２３?．?．?．?１?．?１?１?八，?一??■丨＿??３０?１５?１０?５?°?１２－??＾。－??Ｄｉｓｔａｎｃｅ（ｄｅｇ）?”?＿?＿??１０?？■??９?＇?Ｉ?１?Ｉ??－２０?０?２０?４０?６０?８０??Ｔ?Ｄｉｓｔ／４．７（ｓ）（ＢＨＴ）??图２．２?Ｓ波射线路径和事件１的Ａ１区域（黑色）和Ａ２区域（红色）波形对比。??左图是２０°震中距的Ｓ波三重震相中ＣＤ、ＤＥ和ＥＦ支的射线路径，红色五角星代表地??震，蓝色三角形代表台站，震源深度为２５０千米。右图中蓝线标识ＣＤ和ＥＦ支走时曲线，??ＣＤ支走时主要受地幔过渡带速度结构影响。??ＦＷＥＡ１８?ＳＬ??９５＊?１００＇?１０５＊?１１０＊?１１５＊?１２０＇?１２５＊?９５＇?１００＇?１０５＊?１１０＇?１１５＊?１２０＇?１２５＇?????－３－２－１０?１?２?３?－２－１０?１?２??图?２．３?模型?ＦＶＶＥＡＩ８（Ｔａｏｅｔａｌ．，２０１８）和模型?ＳＬ（Ｓｃｈａｅｆｆｅｒ?ａｎｄ?Ｌｅｂｅｄｅｖ，２０１３）在为?６００??千米深度的Ｓ波层析成像结果。??图中蓝色代表高速，红色代表低速。黑色五角星代表３个地震事件的位置。白色的点代??表射线的转换点，我们将事件１的转换点按方位角分为两个范围：Ａ１区域（２８０－３００°）和??Ａ２区域（２５０－２８０°?）。Ａ２区域中绿色方框代表我们的研宄区域。??１６??
【参考文献】

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本文编号：2884208