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地質地球所獲得東北亞地幔過渡帶二維三重震相波形模擬

2019-04-04     來源:中國科學院

  東北亞地區位于太平洋板塊俯沖至歐亞大陸之下的俯沖前緣,在這里俯沖板片深達地幔過渡帶并停滯在660 km間斷面之上。前人對于該停滯俯沖板片的地震學約束并沒有得出一致的結果,因此準確刻畫俯沖板片形態與速度結構對于理解板片與地幔間的相互作用、相關俯沖過程及淺表地質響應等具有重要的科學意義。

  針對這一問題,中國科學院地質與地球物理研究所巖石圈演化國家重點實驗室大陸巖石圈演化動力學學科組博士研究生賴玙婧與導師陳凌、南京大學副教授王濤等人合作,基于78個中國地震局固定臺站記錄的3個深源地震數據,通過二維三重震相波形模擬(圖1),獲得了東北亞地區地幔過渡帶中停滯的俯沖板片形態及其與周圍地幔的地震波速度結構信息(圖2),主要發現如下:

  1)研究區地幔過渡帶中停滯俯沖板片長約1200 km,厚約140 km,整體表現為高波速異常(VP:2%VS:-0.5%,相對于IASP91);基于現今西太平洋板片與歐亞大陸的匯聚速率為7-10 cm/yr,推測深部停滯板片的俯沖年齡約30 Ma,這可能表明西太平洋的初始俯沖發生在早漸新世。

  2)地幔過渡帶介質具有低VS和高VP/VS的特點,可能揭示了東北亞地幔過渡帶中含水(<=1.2wt%)或含碳質熔體的環境。

  3PSH波的三重震相波形擬合結果均顯示,高速的俯沖板片中存在一個低速異常體(VP:-1%VS:-3%,相對于IASP91),這表明俯沖板片結構具有強烈的橫向不均勻性,可能代表了板片下方熱物質向地表長白山火山進行補給的通道。

  該研究為刻畫東北亞地幔過渡帶中停滯俯沖板片形態結構,深入理解俯沖板片與地幔的相互作用以及探究長白山火山的起源問題提供了新證據。

  研究成果發表于JGR: Solid Earth

    論文信息:Lai Y, Chen L, Wang T, et al. Mantle transition zone structure beneath Northeast Asia from 2D triplicated waveform modeling: Implication for a segmented stagnant slab[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 2019, 124. DOI: 10.1029/2018JB016642

    論文鏈接

 

  1 a.研究區域,綠色三角形為地震臺站,紅色五角星為地震事件;b.三重震相射線路徑;c.走時曲線圖。d-e.事件20080519P波和SH波的三重震相波形示例,藍色為實際數據,紅色為最佳擬合波形。

 

2 東北亞地幔過渡帶結構示意圖

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文章關鍵字: 過渡帶  地幔  波形

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