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SCES:接收函数三维偏移成像方法在华北中西部过渡带结构中的应用

发布时间:2024-10-28

华北克拉通是世界上最古老的克拉通之一,也是科学家广泛关注的重点地区。前人研究显示华北克拉通破坏存在明显东西差异,与太平洋板块俯冲密切相关,对于板块的俯冲形态、滞留范围的约束还存在一定争议。此外,对于研究区大同火山下方低速异常的深度分布范围还存在不一致结果,因而对于大同火山的成因也未有定论。我们仍有必要对华北克拉通地区地幔过渡带结构开展研究这对于认识太平洋板片俯冲作用、华北岩石圈破坏及地表岩浆活动的成因均具有重要意义。

中国地震局地球物理研究所吴庆举研究员团队收集中国科学台阵项目布设的区域宽频带密集流动台阵观测资料计算并筛选接收函数,选用东亚地区高分辨率FWEA18三维速度模型采用远震P波接收函数三维Kirchhoff偏移成像方法获取了华北克拉通中西部地区地幔过渡带间断面结构高分辨率图像。

成像结果显示1): 大同火山下方410-km间断面出现下沉下沉幅度为10km左右指示410km深度附近存在高温异常可能与太平洋板片在地幔转换带中停滞脱水引起的小尺度热物质上涌有关上涌的热物质为地表岩浆活动提供热源 渤海湾盆地下方660-km间断面明显下沉且过渡带厚度大范围增厚结合以往层析成像研究结果推测该区域异常与太平洋俯冲板片在地幔过渡带中停滞有关而重力梯度带以西过渡带厚度无明显异常推测板片俯冲前缘在华北克拉通地区没有越过重力梯度带。汉诺坝火山以北观测到小范围660-km间断面下沉以及地幔过渡带厚度 增厚分析认为与俯冲板片在重力梯度带转折处越过梯度带滞留在地幔转换带中有关。此外秦岭大别造山带区域也观测到局部的地幔过渡带增厚现象推测是下扬子地区岩石圈拆沉进入过渡带以及太平洋板片俯冲、停滞的共同作用。

1 华北克拉通中西部地区地幔过渡带间断面结构高分辨率图像

 

 

本研究的创新主要体现在:应用最新发展的接收函数三维偏移成像方法和东亚地区高分辨率三维速度模型,从方法上提高成像分辨率应用Bootstrap方法估计成像结果误差,定量分析了成像的可靠性秦岭大别地区观测到660界面下沉以及过渡带增厚现象,推测俯冲板片可能越过重力梯度带并且俯冲角度发生改变成像结果约束了俯冲板片主体滞留在重力梯度带以东,大同火山岩浆活动可能与板片的末端效应有关。

研究成果2024年发表于学术期刊SCIENCE CHINA Earth SciencesZhu, M., Wu, Q., Ning, J. and Zhang, R., 2024. Structure of the mantle transition zone in the central and western parts of the North China Craton using the receiver function 3D Kirchhoff migration method. Science China Earth Sciences, 67(9), pp.2783-2795受国家自然科学基金项目42030310、中国地震局地球物理研究所基本科研业务费专项项目DQJB23K42和国家自然科学基金项目41874073共同资助。

 

作者简介

第一作者:朱敏,助理研究员。主要研究方向是地球内部结构、地震台阵、地震定位等。

通讯作者:吴庆举,研究员。主要研究方向是地球内部结构及动力学。

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