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阿留申—阿拉斯加俯冲带和汤加—斐济俯冲带地幔过渡带结构研究

阿留申—阿拉斯加俯冲带和汤加—斐济俯冲带地幔过渡带结构研究

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作者：肖勇中国地震局地球物理研究所

学位级别：硕士

上地幔410-km和660-km间断面的形态特征,对探测地幔过渡带内温度和化学成分的横向变化,以及板片俯冲深度和地幔对流模式等具有重要意义。阿留申-阿拉斯加俯冲带和汤加-斐济俯冲带分别位于环太平洋俯冲带的最北端和西南部,是研究俯冲板... 详细信息

上地幔410-km和660-km间断面的形态特征,对探测地幔过渡带内温度和化学成分的横向变化,以及板片俯冲深度和地幔对流模式等具有重要意义。阿留申-阿拉斯加俯冲带和汤加-斐济俯冲带分别位于环太平洋俯冲带的最北端和西南部,是研究俯冲板块前缘与660-km间断面相互作用的天然实验室。本文利用国家测震台网固定台站和“中国地震科学台阵探测”项目在南北地震带北段布设的流动台阵记录到的极远震波形资料,通过对大量SS前驱波震相进行时差校正和共反射点叠加分析,得到了阿留申-阿拉斯加俯冲带及其周边地区和汤加-斐济地区地幔过渡带间断面的形态特征,约束了太平洋板块的俯冲形态。其主要研究结果如下:(1)在阿留申-阿拉斯加俯冲带以北的白令海下方,410-km和660-km间断面均出现小尺度抬升,但抬升幅度基本相同,因而过渡带厚度较接近于全球平均值。在阿拉斯加半岛、以及阿拉斯加中南部和东部地区下方,410-km和660-km间断面的埋深基本呈正相关关系,因而具有正常的过渡带厚度。这可能暗示了在阿留申-阿拉斯加俯冲带东段,北太平洋板块还没有大规模俯冲到过渡带深度范围内。(2)在阿拉斯加西部地区下方,观测到660-km间断面出现大幅度的下沉,而上覆的410-km间断面埋深接近于全球平均值,从而导致地幔过渡带明显加厚。我们推测,在阿拉斯加西部地区下方过渡带内可能存在库拉残留板块。(3)在北斐济盆地西北部下方,410-km间断面埋深无明显异常,而660-km间断面出现大幅度下沉,最大深度达～730 km,推测是俯冲的澳大利亚板块前缘发生拆离后停滞在过渡带底部所造成的。在汤加海沟下方,660-km间断面比较复杂。结合其他研究结果,我们认为西向俯冲的太平洋板块俯冲到地幔过渡带内后可能发生撕裂,一部分停滞在过渡带底部,另一部分进入下地幔。

关键词：阿留申-阿拉斯加俯冲带汤加-斐济俯冲带地幔过渡带 SS前驱波时差校正共反射点叠加

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汤加-斐济俯冲区速度间断面研究

汤加-斐济俯冲区速度间断面研究

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作者：靳炎锡中国地震局兰州地震研究所

学位级别：硕士

探究上地幔间断面的存在及其形态特征,有助于更清楚地认识地球内部结构、探测地幔内部温度的横向不均匀性、了解俯冲板块形态和地幔对流模式等科学问题。地震学界普遍认为上地幔存在410-km和660-km速度间断面,汤加-斐济俯冲带位于环太... 详细信息

探究上地幔间断面的存在及其形态特征,有助于更清楚地认识地球内部结构、探测地幔内部温度的横向不均匀性、了解俯冲板块形态和地幔对流模式等科学问题。地震学界普遍认为上地幔存在410-km和660-km速度间断面,汤加-斐济俯冲带位于环太平洋俯冲带的西南部,该区域频发的中深源地震有助于更好地研究其下方上地幔间断面结构及俯冲带与地幔间断面的相互作用。本文利用国家测震台网观测到的2007-2021年汤加-斐济俯冲区的深远地震观测数据,以深震震相s P为参考震相,通过叠加大量地震观测数据有效提取前驱波(s410P),利用前驱波与参考震相的到时差,计算转换点处的间断面深度,得到了汤加-斐济俯冲区地幔间断面的形态特征,并探讨了俯冲带对地幔间断面的影响。主要研究结果包括:(1)我们将汤加-斐济俯冲区划分为北部、中部和南部三个区域,发现汤加-斐济俯冲区的北部、中部和南部地区的410-km速度间断面均存在下沉现象,410-km速度间断面变化范围在415-435km之间,平均深度为427.4km,其中,北部地区下沉更为明显,410-km速度间断面的深度最深可达435km,中部变化复杂,南部较深,并且变化较小。410-km速度间断面的下沉是由于地幔柱作用导致与周围地幔形成温差所引起的,同时汤加-斐济地区俯冲板块在沿着汤加海沟的方向上有一定的差别,可能是导致汤加-斐济俯冲区410-km速度间断面有空间差异的原因。(2)汤加-斐济俯冲区中部和南部地区下方的300-km速度间断面深度变化不大,该间断面深度在270-300 km之间。可能是300-km速度间断面内的榴辉岩物质是由来自于洋中脊玄武岩组成的洋壳残余中的物质,在板块向下俯冲过程中被滞留形成了残留,从而导致了300-km速度间断面小尺度的起伏。(3)汤加-斐济俯冲区下方LAB深度在85km左右,认为可能由于汤加-斐济俯冲带是一个非常活跃的构造带,频繁发生地震和火山活动,从而导致岩石圈深度较深。研究结果表明,汤加-斐济俯冲区下方的地幔结构(LAB、300-km、410-km地幔间断面)存在明显的空间差异性,这种空间差异性对于更清晰地了解地球内部结构及地球内部动力学过程以及俯冲带对地幔间断面的影响具有重要意义。我们需要深入不同地区的地幔结构特征,为更好地认识地球内部结构提供新的线索。

关键词：汤加-斐济俯冲带地幔间断面 sP前驱波倾斜叠加理论地震图速度谱分析

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