新聞動(dòng)態(tài)廣州地化所揭示華南巖石圈-軟流圈衰減結(jié)構(gòu)及構(gòu)造含義
地震波在傳播過程中普遍存在衰減現(xiàn)象。相比于速度結(jié)構(gòu)，衰減結(jié)構(gòu)的測(cè)量更為困難。遠(yuǎn)震體波衰減反映了巖石圈-軟流圈系統(tǒng)的物性和熱結(jié)構(gòu)狀態(tài)，該信息與其他地球物理信息，如地震波速度、密度和各向異性等互為補(bǔ)充。華南地區(qū)經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)(武夷云開運(yùn)動(dòng)，印支運(yùn)動(dòng)和燕山運(yùn)動(dòng)等)，地表出露有大量巖漿巖，并廣泛分布有多金屬礦床，其深部結(jié)構(gòu)歷來受到關(guān)注。
中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所鄧陽凡特任研究員，與美國明尼蘇達(dá)大學(xué)Joseph S. Byrnes博士, Maximiliano Bezada教授合作，基于2010-2019年華南地區(qū)的固定臺(tái)站數(shù)據(jù)(圖1)和波形匹配的方法，首次獲得了華南地區(qū)遠(yuǎn)震體波的衰減結(jié)構(gòu)。
為了保證結(jié)果的可靠性，此項(xiàng)工作中利用人工挑選了82個(gè)深震的9160條地震記錄，并分別使用線性反演和貝葉斯蒙特卡洛反演獲得了衰減結(jié)構(gòu)(圖2)，后者能提供更多細(xì)節(jié)信息。其中，在線性反演中利用刀切法(jackknife-bootstrap)進(jìn)一步驗(yàn)證了結(jié)果的可靠性。
該工作得到的衰減結(jié)構(gòu)與前人的巖石圈厚度估算值有很好的一致性，即從四川盆地向華夏塊體逐漸減薄。衰減結(jié)果顯示，最弱的衰減發(fā)生在具有厚巖石圈根的四川盆地。鄰近的川滇地區(qū)表現(xiàn)為同樣的低衰減，但由于該區(qū)不同研究者的地幔成像結(jié)果具有差異性，作者提出兩種導(dǎo)致低衰減的可能性即拆沉的巖石圈或者被古地幔柱改造過的巖石圈。華南東部沿海的局部低衰減有可能與少量剝離的巖石圈有關(guān)，剝離的大小決定了衰減的幅度(圖3)。衡陽、江漢和南昌盆地存在低衰減信息，暗示這些盆地巖石圈內(nèi)有局部剛強(qiáng)的塊體。最強(qiáng)的衰減出現(xiàn)在海南島及臨近區(qū)域，這與地幔柱所顯示的高溫及上地幔部分熔融相一致。廣西地區(qū)的一些強(qiáng)衰減暗示著小尺度的對(duì)流出現(xiàn)，但在地表并未出現(xiàn)火山作用痕跡。
該衰減結(jié)構(gòu)支持中國東部均存在巖石圈的減薄，同時(shí)為該區(qū)巖石圈強(qiáng)度和熱活動(dòng)提供了新的視角。
圖1. (a) 本研究所使用的臺(tái)站分布及構(gòu)造地質(zhì)簡(jiǎn)圖；(b) 本研究所使用的地震分布。
圖2. (a) 線性反演獲得的
；(b) 貝葉斯蒙特卡洛方法獲得的，黑線為圖3標(biāo)出了剖面位置。
圖3. (a) 沿圖2(b)所示剖面的地形和構(gòu)造地質(zhì)單元； (b) 不同反演方法獲得的與不同方法獲得的巖石圈厚度的對(duì)比；(c) 沿剖面0.5°范圍內(nèi)的地震分布；(d) 衰減的解釋模型示意圖。四川盆地低衰減對(duì)應(yīng)厚的巖石圈，衡陽盆地局部強(qiáng)的巖石圈也會(huì)導(dǎo)致較低衰減，拆離的巖石圈可能導(dǎo)致了華南東部沿海的低衰減。
在中國科學(xué)院先導(dǎo)專項(xiàng)B（XDB18000000），國家自然科學(xué)基金（41874106, 42021002），中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)等資助下，相關(guān)研究在2021年2月發(fā)表在地球科學(xué)主流期刊Geophysical Research Letter上。感謝中國地震局地球物理研究所“國家數(shù)字測(cè)震臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)備份中心”為本研究提供地震波形數(shù)據(jù)。
Deng, Y.*, Byrnes, J.S., Bezada, M., 2021. New insights into the heterogeneity of the lithosphere-asthenosphere system beneath south china from teleseismic body-wave attenuation. Geophysical Research Letters, 48, e2020GL091654. https://doi.org/10.1029/2020GL091654
同位素地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 & 科技與規(guī)劃處 供稿
