伊豆—小笠原下方660km间断面的区域性差异

利用南、北加州地震台网、华盛顿州西北太平洋地震台网单分量短周期地震仪和德国、瑞士地震台网 /台阵的三分量宽频带地震仪记录的 1 981～ 2 0 0 0年伊豆—小笠原地区下方地震的波形资料 ,使用 N次根倾斜叠加方法提取近源一侧来自间断面 Sd P转换震相 ,以研究6 6 0 km间断面区域性差异 .研究发现 ,自 3 5°N到 2 6°N的各剖面依次体现了和达 -本尼奥夫带 (Wadati- Benioff zone)倾角逐渐加大 ,且地震分布的最大深度也逐步增大 ,俯冲板块对6 6 0 km间断面存在的影响也因此产生了差异性 :没有俯冲板块影响的情况下 ,该间断面出现在 CM) 6 6 0 km深度处 ,而受到俯冲板块明显作用的地区 ,则该间断面普遍出现下陷 .转换点分布的一定程度分散性可能是间断面本身复杂结构、震相误判或一维球对称地球模型假定等因素造成的 .

中国东北地区下方660km间断面研究

围绕中国东北地区下方俯冲的西太平洋板块是停滞在地幔过渡带内水平向西伸展,还是穿透660km间断面直接进入下地幔,始终是一个具有争议的问题.本文基于P--SV转换波对速度间断面的敏感性,利用中国数字地震台网在东北地区布设的136个固定地震台站记录到的远震波形数据,通过提取台站下方的接收函数并采用共转换点(CCP)叠加技术,得到了该区域660km间断面的起伏变化图像.结果显示,东北地区下方660km间断面下沉幅度超过20km的区域主要集中在44°N以南、东西跨度约400km的范围内.660km间断面的下沉表明西北太平洋板块俯冲到了中国东北地区下方,在较小区域范围内观测到的较大深度异常可能暗示着俯冲板片穿透660km间断面直接进入了下地幔.

华北地区410km间断面和660km间断面结构——克拉通活化的地幔动力学状态探测

地幔过渡带间断面的形态能够提供地幔动力学状态的重要信息.本文利用密集流动台阵观测获得的地震波形记录,采用高分辨的地壳-上地幔速度结构成像结果作为接收函数共转换点叠加的速度模型,获得了华北克拉通地区地幔过渡带410km间断面和660km间断面深度的空间分布.结果揭示华北克拉通410km间断面和660km间断面结构的空间变化显著,存在多处间断面深度异常.地幔过渡带的结构特征以南北重力梯度带为界分为东西两部分;410km间断面变深(420～430km)的区域主要分布在华北克拉通东部,660km间断面变浅(642～655km)的区域出现在华北克拉通西北部;在华北克拉通东南部,660km间断面显著加深.本文分析认为,停滞在地幔过渡带的太平洋俯冲板块、厚度剧烈变化的克拉通岩石圈以及它们与周围地幔的相互作用,导致华北克拉通下存在活跃的地幔流动体系,造成过渡带间断面形态的高度不均匀.本文推测了两种可能的地幔过程:在克拉通根厚度显著变化的区域发生减压熔融,或者边界驱动的对流引起地幔物质沿着厚的克拉通根向上流动;或者是停滞在地幔过渡带的俯冲板块部分沉入下地幔,同时导致被排出的下地幔物质上升.

华北东部复杂的660km相变界面

利用华北固定台网的宽频带地震远震记录波形资料,提取P波接收函数,通过偏移成像和共转换点叠加,得到华北地区东部地幔过渡带深度及厚度的图像.研究结果显示,地幔过渡带上界面(410km间断面)深度起伏变化不大;在华北地区东部,存在较厚的地幔过渡带,地幔过渡带下界面(660km间断面)在660km深度附近出现两个不同的界面.造成地幔过渡带增厚并出现两个深度不同的界面的原因可能是存在橄榄岩以外的地幔物质相变,该物质相变拥有与橄榄岩向钙钛矿转变不同的克拉伯龙斜率,太平洋俯冲板块的低温造成两种不同的相变界面发生不同程度的改变.双重660km间断面的范围存在向北西方向延伸的趋势并且向南至少延伸到30°N.本文的结果可为古西太平洋板块向华北俯冲前缘位置的研究提供约束.

华北克拉通东部滞留板块下方低速异常的地震三重震相探测

本文基于中国数字地震台网记录的中国东北与俄罗斯交界地区发生于2011年5月10日的一个深源地震的P波宽频带波形资料,研究了华北克拉通东部660km间断面附近的P波速度结构.通过一维射线追踪拟合P波三重震相的相对到时,并进行观测波形与理论地震图的对比,发现华北克拉通东部660km间断面下沉约15～20km,其上方存在厚度约115～120km的高速异常,P波速度升高1.5%～2.0%,应为滞留的太平洋俯冲板块;660km间断面下方存在局部的低速异常,P波速度降低0.6%～0.9%,该异常可能与滞留板块从其底部向下地幔顶部脱水或坍塌进入下地幔深处滞留体的脱水有关,也可能与板块深俯冲及板块碎片崩塌所引起的地幔热物质上涌有关.

应用接收函数方法研究海南及其邻区地幔转换带结构

利用海南、广东及广西区域台网和国家台网共88个宽频带地震台站记录的2007年8月至2010年3月75个远震事件波形资料,采用接收函数共面元叠加的方法,得到了海南及其邻区上地幔410km和660km间断面结构和转换带厚度.结果表明,研究区410km间断面形态较复杂,局部下沉到447km,而660km间断面相对简单,其深度分布在670km左右.海南岛东北部存在一个直径约200km的转换带异常薄的区域,其厚度较全球平均值薄25±5km,相当于转换带中存在约180℃的高温异常,转换带厚度局部偏薄暗示海南地幔柱可能起源于下地幔.

华南中部地幔转换带厚度异常:海南地幔柱?

本文利用84个布设于华南中部地区的流动地震台站记录的239个远震地震事件的波形资料,通过接收函数方法得到了华南大陆中部地区的地幔410 km和660 km间断面起伏与地幔转换带厚度变化.结果表明在华夏块体下方转换带厚度明显减薄10~25 km,尤其是在南部靠近海岸线附近(23.7°N,114.5°E)存在一个直径约200 km的转换带厚度异常区域(减薄约25 km),可能揭示海南地幔柱在该处上涌穿透660 km间断面进入地幔,在地幔转换带向周围扩散,热的地幔物质穿过410 km间断面继续上涌,造成了华夏块体下方上地幔大范围的低速异常,以及在雷州半岛和沿岸造成大范围的新生代玄武岩活动.