發(fā)布時間：2020-10-22 05:39

　　 上地幔尤其是地幔過渡帶和巖石圈速度結構的研究對探測地幔溫度、化學組分、地幔對流以及巖石圈破壞等相關動力學問題意義重大。華南塊體由揚子克拉通和華夏地塊兩個微陸塊在新元古代晚期碰撞拼合而成,經歷過多期強烈的構造運動,是研究太平洋板塊俯沖和巖石圈減薄機制的最佳場所。而青藏高原則是研究陸一陸碰撞的野外實驗室,自新生代印度板塊與歐亞板塊碰撞以來,吸收了至少1700km的南北向縮短量,其隆升機制和變形過程是重構青藏高原演化過程的關鍵。本文首先介紹了上地幔間斷面的成因及其研究意義,然后總結了上地幔速度結構探測的常用方法及研究進展,重點討論三重震相方法對上地幔速度結構的研究。采用更準確的震源參數(shù)和相對可靠的初始模型對于三重震相波形擬合非常重要。我們分別對每個事件的遠震記錄利用時域迭代反褶積技術計算了震源時間函數(shù)和震源深度,并提出利用三重震相相對到時差反演初始速度結構模型。在此基礎上,結合試錯法波形擬合獲取最佳模型,該方法便于今后大量高效準確地處理觀測數(shù)據(jù)�；�于“中國地震科學臺陣探測”項目一期350個流動地震臺站以及中國地震臺網(wǎng)固定臺站的觀測記錄,本文采用三重震相波形擬合技術,分別獲得了華南地區(qū)(改進后的三重震相方法)以及青藏高原地區(qū)(傳統(tǒng)三重震相方法)地幔過渡帶和巖石圈速度結構。結合研究區(qū)域的地質、地球物理資料,探討其可能的動力學機制。華南地區(qū)研究結果顯示,中揚子克拉通下方過渡帶底部存在高速異常,系中侏羅世太平洋板塊俯沖至歐亞板塊下方的滯留體,異常南界約27°N,向西止于南北重力梯度帶(約110°E),俯沖板塊并未穿透660-km的阻力到達下地幔,而是滯留在過渡帶底部,使660-km下沉約11km。而華夏地塊過渡帶速度結構特征基本與IASP91一致。在整個華南地區(qū),410-km上方約300-400km深度范圍內普遍存在低速層(1.38%-2.29%),推測與地幔橄欖巖的部分熔融有關。此外,研究區(qū)域內巖石圈普遍存在減薄(80km),推測可能是太平洋板塊的俯沖和快速回撤導致巖石圈拆沉減薄。且華夏地塊減薄幅度較大,軟流圈速度較小,說明其上地幔強度較弱、溫度較高。自晚白堊起,太平洋板塊的東向回撤使得中國大陸東部應力環(huán)境由擠壓轉變?yōu)槔瓘?此前增厚的大陸地殼與巖石圈地幔一起發(fā)生重力垮塌導致減薄,而巖石圈的拆沉引起軟流圈物質上涌,誘發(fā)華南地區(qū)晚中生代廣泛而強烈的巖漿活動。青藏高原地區(qū)南北向剖面的研究結果表明,拉薩和羌塘地塊下方過渡帶底部存在高速異常,推測是印度俯沖板塊的殘余,說明印度板塊的俯沖前緣已經到達班公怒江縫合帶。過渡帶底部的低溫高速滯留體,使得660-km相變滯后,下沉約3—8km。此外,從拉薩、羌塘到松潘甘孜地塊,由南向北巖石圈高速蓋層速度逐漸減小,到松潘甘孜地塊甚至出現(xiàn)缺失。推測在羌塘和松潘甘孜地塊上方,此前增厚的歐亞巖石圈在小規(guī)模地幔對流或者熱不穩(wěn)定性作用下發(fā)生拆沉,拆沉的歐亞巖石圈可能部分停留在410-km上方,部分已進入地幔過渡帶。而松潘甘孜地塊過渡帶中幅度較小的高速異常很可能是拆沉的歐亞巖石圈進入地幔過渡帶的體現(xiàn),拆沉的冷的歐亞巖石圈使得過渡帶內410-km抬升約10km,660-km下沉約8km,使得地幔過渡帶厚度增加。
【學位單位】：中國地震局地球物理研究所
【學位級別】：博士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：P315.2
【部分圖文】：

傳統(tǒng)觀點認為地幔過渡帶中的間斷面是橄欖石發(fā)生高壓相變形成的，而??ａ?－?０相變和辦－ｙ后尖晶石相變的壓力一溫度斜率正負相反，地幔過渡帶厚度隨??溫度變化。如圖１．１所示，高溫使得４１０－ｋｍ下沉，６６０－ｋｍ抬升，兩間斷面相互??接近，過渡帶厚度減小。低溫使４１０－ｋｍ和６６０－ｋｍ相互遠離，過渡帶厚度增大。??———————??■?■??????１－．ＸＪＷ?ｆ??Ｊｉ?ｌ??ｓ?，?４１＜＞ｋｎｉ??Ｊ?Ｈ－?Ｈ，?Ｈ??ＫｉｆｉＷ???６６０ｋｍ??圖１．１過渡帶厚度在不同溫度環(huán)境中的變化。其中，ＨｐＨｐＨ，（周春銀等，２０１０）??除溫度以外，影響間斷面的重要因素還有水和Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ和Ａ１等主要元??素。隨著深度的增加，地震波速度對溫度的敏感程度逐漸變小，地�；瘜W成分的??不均勻則逐漸增強，因此地幔礦物的主要元素Ｍｇ、Ａ１等以及礦物的含水量對上??地幔間斷面的影響同樣不容忽視。??研宄表明

但俯沖帶內溫度相對較低，巖石密度更高。而在下地幔頂部，石榴子石??也逐漸轉變?yōu)楦呙芏肉}鈦礦，其產生的拖拽力使得俯沖板片可以俯沖至下地幔。??因此，如圖１．２所示，若俯沖板片克服６６０－ｋｍ阻力進入下地幔，那么俯沖??板片僅對附近區(qū)域間斷面埋深影響較大。若俯沖板片沒有穿透下地幔，而是滯留??在過渡帶底部轉為水平向生長，則會造成俯沖板片周邊較大區(qū)域范圍內的間斷面??埋深異常。通過地幔過渡帶的研宄，綜合高溫高壓實驗結果以及區(qū)域內間斷面埋??１１??

的速度結構特征，不適合全球大尺度的研宄。另外，在Ｃ的大小影響成像的分辨率，如果疊加箱足夠小，分辨率換點數(shù)目太少，則會影響結果的可靠性；而疊加箱增大能夠有效消除噪聲的影響，但會犧牲分辨率�？傊�，接幔速度間斷面比較敏感，為地球內部速度結構的研宄提波研究??的研究對象通常是俯沖地區(qū)的深源地震，多用于上地幔宄。相比于接收函數(shù)和前驅波震相研宄，近源轉換波震相１００ｋｍ）。其波場在震源附近的間斷面上發(fā)生反射和轉法的核心思想是：通過計算４１０－ｋｍ或６６０－ｋｍ轉換波與經時深轉換后，對轉換點深度加以約束。??
【參考文獻】

相關博士學位論文 前1條

1 張瑞青;基于三重震相研究青藏高原和西北太平洋俯沖帶上地幔過渡帶速度結構[D];中國地震局地球物理研究所;2010年

本文編號：2851175