新聞動態(tài)廣州地化所揭示華南巖石圈-軟流圈衰減結構及構造含義
地震波在傳播過程中普遍存在衰減現(xiàn)象。相比于速度結構，衰減結構的測量更為困難。遠震體波衰減反映了巖石圈-軟流圈系統(tǒng)的物性和熱結構狀態(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充。華南地區(qū)經(jīng)歷了復雜的構造運動(武夷云開運動，印支運動和燕山運動等)，地表出露有大量巖漿巖，并廣泛分布有多金屬礦床，其深部結構歷來受到關注。
中國科學院廣州地球化學研究所鄧陽凡特任研究員，與美國明尼蘇達大學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)遠震體波的衰減結構。
為了保證結果的可靠性，此項工作中利用人工挑選了82個深震的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構(圖2)，后者能提供更多細節(jié)信息。其中，在線性反演中利用刀切法(jackknife-bootstrap)進一步驗證了結果的可靠性。
該工作得到的衰減結構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果具有差異性，作者提出兩種導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，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)有局部剛強的塊體。最強的衰減出現(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)的一些強衰減暗示著小尺度的對流出現(xiàn)，但在地表并未出現(xiàn)火山作用痕跡。
該衰減結構支持中國東部均存在巖石圈的減薄，同時為該區(qū)巖石圈強度和熱活動提供了新的視角。
圖1. (a) 本研究所使用的臺站分布及構造地質(zhì)簡圖；(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標出了剖面位置。
圖3. (a) 沿圖2(b)所示剖面的地形和構造地質(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。四川盆地低衰減對應厚的巖石圈，衡陽盆地局部強的巖石圈也會導致較低衰減，拆離的巖石圈可能導致了華南東部沿海的低衰減。
在中國科學院先導專項B（XDB18000000），國家自然科學基金（41874106, 42021002），中國科學院青年創(chuàng)新促進會等資助下，相關研究在2021年2月發(fā)表在地球科學主流期刊Geophysical Research Letter上。感謝中國地震局地球物理研究所“國家數(shù)字測震臺網(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
同位素地球化學國家重點實驗室 & 科技與規(guī)劃處 供稿
