發(fā)布時(shí)間：2020-10-22 05:39

　　 上地幔尤其是地幔過渡帶和巖石圈速度結(jié)構(gòu)的研究對探測地幔溫度、化學(xué)組分、地幔對流以及巖石圈破壞等相關(guān)動(dòng)力學(xué)問題意義重大。華南塊體由揚(yáng)子克拉通和華夏地塊兩個(gè)微陸塊在新元古代晚期碰撞拼合而成,經(jīng)歷過多期強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng),是研究太平洋板塊俯沖和巖石圈減薄機(jī)制的最佳場所。而青藏高原則是研究陸一陸碰撞的野外實(shí)驗(yàn)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(jī)制和變形過程是重構(gòu)青藏高原演化過程的關(guān)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(jié)了上地幔速度結(jié)構(gòu)探測的常用方法及研究進(jìn)展,重點(diǎn)討論三重震相方法對上地幔速度結(jié)構(gòu)的研究。采用更準(zhǔn)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(gè)事件的遠(yuǎn)震記錄利用時(shí)域迭代反褶積技術(shù)計(jì)算了震源時(shí)間函數(shù)和震源深度,并提出利用三重震相相對到時(shí)差反演初始速度結(jié)構(gòu)模型。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合試錯(cuò)法波形擬合獲取最佳模型,該方法便于今后大量高效準(zhǔn)確地處理觀測數(shù)據(jù)。基于“中國地震科學(xué)臺(tái)陣探測”項(xiàng)目一期350個(gè)流動(dòng)地震臺(tái)站以及中國地震臺(tái)網(wǎng)固定臺(tái)站的觀測記錄,本文采用三重震相波形擬合技術(shù),分別獲得了華南地區(qū)(改進(jìn)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(jié)構(gòu)。結(jié)合研究區(qū)域的地質(zhì)、地球物理資料,探討其可能的動(dòng)力學(xué)機(jī)制。華南地區(qū)研究結(jié)果顯示,中揚(yáng)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(dá)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(jié)構(gòu)特征基本與IASP91一致。在整個(gè)華南地區(qū),410-km上方約300-400km深度范圍內(nèi)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(guān)。此外,研究區(qū)域內(nèi)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(dǎo)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(qiáng)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(yīng)力環(huán)境由擠壓轉(zhuǎn)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(dǎo)致減薄,而巖石圈的拆沉引起軟流圈物質(zhì)上涌,誘發(fā)華南地區(qū)晚中生代廣泛而強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)。青藏高原地區(qū)南北向剖面的研究結(jié)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(jīng)到達(dá)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(jìn)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(jìn)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(nèi)410-km抬升約10km,660-km下沉約8km,使得地幔過渡帶厚度增加。
【學(xué)位單位】：中國地震局地球物理研究所
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：P315.2
【部分圖文】：

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)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(fù)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(yuǎn)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(xué)成分的??不均勻則逐漸增強(qiáng)，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(nèi)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(zhuǎn)變?yōu)楦呙芏肉}鈦礦，其產(chǎn)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(jìn)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(zhuǎn)為水平向生長，則會(huì)造成俯沖板片周邊較大區(qū)域范圍內(nèi)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(shí)驗(yàn)結(jié)果以及區(qū)域內(nèi)間斷面埋??１１??

的速度結(jié)構(gòu)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(diǎn)數(shù)目太少，則會(huì)影響結(jié)果的可靠性；而疊加箱增大能夠有效消除噪聲的影響，但會(huì)犧牲分辨率�？傊�，接幔速度間斷面比較敏感，為地球內(nèi)部速度結(jié)構(gòu)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(qū)波震相研宄，近源轉(zhuǎn)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(zhuǎn)法的核心思想是：通過計(jì)算４１０－ｋｍ或６６０－ｋｍ轉(zhuǎn)換波與經(jīng)時(shí)深轉(zhuǎn)換后，對轉(zhuǎn)換點(diǎn)深度加以約束。??
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)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(jié)構(gòu)[D];中國地震局地球物理研究所;2010年

本文編號(hào)：2851175