西太平洋地區岩石圈軟流圈邊界形態及其性質研究

《西太平洋地區岩石圈軟流圈邊界形態及其性質研究》是依託中國科學院大學，由周元澤擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：西太平洋地區岩石圈軟流圈邊界形態及其性質研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：周元澤
• 依託單位：中國科學院大學

項目摘要

岩石圈軟流圈邊界(LAB)對板塊運動、岩石圈演化和地幔對流過程等均具有非常重要影響，其存在形態及速度梯度分布的研究可以為界面相關的物理和化學性質的確定提供直接而有效約束。西太平洋邊緣區具有全球最豐富的各個深度的地震資源，同時中國國家數字測震台網、日本寬頻地震台網和高敏感度地震台網、美國西部南加州地震台網、北加州地震台網、西北太平洋地區地震台網以及USArray等流動台網在合適的震中範圍內記錄了這些地震，積累了大量的地震波形資料。本項目將對地震波形資料進行分頻段分析，綜合運用三重波至三維射線追蹤及相關的波形模擬、接收函式偏移成像和N次根傾斜疊加偏移成像等方法技術，研究西太平洋區域下方LAB深度分布及其速度梯度分布特性，分析LAB深度分布與板塊年齡的關係，給出熱點地區以及俯衝島弧區域地球動力學過程對LAB存在形態的影響。

結題摘要

岩石圈軟流圈邊界(lithosphere-asthenosphere boundary：LAB)是上地幔內具有負速度梯度的地震間斷面。不同的俯衝角度和俯衝速度的岩石圈板塊及其殘留體給地球深部帶去的溫度異常和物質異常以及由此而導致的脫水和其他揮發份均有差異，從而導致不同的LAB存在深度和存在形態。開展對太平洋俯衝帶區域LAB的地震學探測有助於進一步理解岩石圈與軟流圈的相互作用以及與板塊俯衝相關的地球動力學過程，為認識全球演化過程提供必要的地球物理學參數。 本項目利用高密度地震台網資料，通過三維射線追蹤/波形模擬和傾斜疊加方法提取與LAB以及其他上地幔深部精細結構有關的三重震相或強震相的前驅震相，對LAB以及太平洋俯衝過程中的板塊與其殘留體對LAB存在形態的影響展開研究，主要發現：（1） Lau洋脊北部LAB深度為63km，西北部的LAB深度為77 km，而洋脊南部的LAB深度則為72 km；（2）伊豆-小笠原島弧下方LAB深度位於58~65 km，平均深度為62 km，起伏變化較小(7 km)；（3）南美洲西部LAB深度位於60~63 km，平均深度為61 km，起伏為3 km；而東部LAB深度位於78~82 km，平均深度為80.0 km，起伏為4 km。海洋岩石圈出現了明顯減薄的現象, 其與太平洋俯衝板塊在地球深部持續釋放的揮發分物質導致了軟流圈出現部分熔融以及弧後地幔楔內小尺度對流的強侵蝕作用密切相關。 另外，我們還針對俯衝板塊及殘留體與上地幔頂部低速層存在關係進行了研究，發現青藏高原下方地幔轉換區頂部存在厚度為35 km的低速層，P波速度降為3.6-5.2%，其與殘留的太平洋板片和俯衝的印度板塊的脫水或其他揮發份引起的部分熔融有關。