中国东部地区的壳-幔过渡带结构

莫霍面是地壳和上地幔的边界,但莫霍面并不是一个简单的"面",而是一个反映地壳和地幔物质交换、相互作用等动力学意义的"过渡带".本文综合深地震反射、宽角地震折射和高温高压岩石物理实验结果,确定壳-幔过渡带的地震P波速度变化范围为6.8~7.5km·s-1.在克拉通等构造活动稳定地区壳-幔过渡带内的速度梯度强且壳-幔过渡带厚度薄,而在造山带等构造活动区域壳-幔过渡带内的速度梯度弱且壳-幔过渡带厚.中国东部地区的壳-幔过渡带的平均厚度约为5~10km,在四川盆地下方最薄(<5km),而在华北克拉通中部造山带下方的壳-幔过渡带最厚(~30km).综合地球化学结果,华北中部巨厚壳-幔过渡带主要是幔源岩浆的底侵作用和堆晶作用而形成.

探测岩石圈间断面精细结构的地震光照成像新方法

岩石圈内部间断面的精细结构隐含了岩石圈形成、增生和改造及破坏等重要的动力学信息.文章发展了地震光照成像新方法以探测岩石圈内部间断面小尺度结构.该方法使用了高频段0.5～4Hz的远震事件地震P波初至及其尾波信号,其对岩石圈间断面的分辨能力达到2km.该方法的基本原理是在台站下方垂直入射透射波响应的自相关等价于震源和地震台站均位于自由地表的反射波响应.透射波响应包括在台站下方穿过间断面到达自由地表的初至P波及其在自由地表和间断面之间反射的多次波.本研究将该方法垂直入射情况进一步拓展到倾斜入射,这提升了该方法的适用性.通过合成理论地震图验证了地震光照成像方法理论的正确性和可行性,探讨了影响成像结果的一些因素,并给出了该方法的数据处理步骤以及成果解释准则.文章利用该方法并结合瞬时频率等结果确定了华北克拉通东部两个固定台站的岩石圈精细结构,发现在两个台站下方岩石圈地幔分别在52和75km的深度存在明显的间断面.西澳大利亚克拉通MBWA固定台站下方,地震光照成像和接收函数揭示的岩石圈结构较为一致,存在明显的岩石圈内部间断面.高频地震光照成像结果可揭示岩石圈精细结构,但其波形更为复杂,建议充分利用层析反演速度和接收函数等已有的地震学信息并作为参考.