N次根倾斜叠加方法在间断面研究中的应用

将N次根倾斜叠加应用于地幔间断面研究,通过实例计算,给出了不同次根倾斜叠加的结果,展示了N次根倾斜叠加方法的特点,不但可以增加信噪比,而且还提高了信号的清晰度,但有时会引起信号的畸变.N的选取取决于资料的噪声分布、信噪比和台站个数等因素.本文讨论了间断面倾斜对信号相对于参考震相的走时差、水平慢度差的影响,为分析倾斜叠加结果提出了修正标准,并为准确确定间断面深度提供了依据.     

基于Hi-net短周期地震波形资料的汤加地区Lehmann间断面研究

上地幔低速带底部的Lehmann间断面的存在形态及其性质的研究对于认识岩石圈与软流圈的耦合关系以及相关的地球动力学过程具有非常重要的意义.本文收集了自2004年以来汤加地区的深度介于75~150 km,震级介于Mb 5.0~6.0的6个地震的日本Hi-net台网记录的短周期波形资料;根据N次根倾斜叠加方法对波形资料进行叠加处理获得的相对幅度灰度图,提取出离源下行的SdP转换震相,最终获得了近源230 km深度附近的6个转换点;进而据此发现汤加地区下方的Lehmann间断面存在深度及较小的水平变化,这意味着该间断面可能是从位错蠕变的各向异性区向扩散蠕变的各向同性区转换的边界.     

牡丹江和海拉尔台下方地幔间断面结构及推论

利用牡丹江(MDJ)和海拉尔(HIA)台1988-2000年的宽频带三分量数字地震记录,通过地幔间断面产生的P-SV转换波,研究台站下方地幔间断面的分布以及日本海俯冲带对660km间断面的影响.为了提高所得结果的可靠性,采用了线性-偏振滤波方法和修正的N次根倾斜叠加方法来提取P-SV转换波.前一方法通过实验选取适当的光滑平均和提出立体角的约束;对后一方法进行了震源深度校正和间断面倾斜的修正.结果表明,在MDJ和HIA台下方,除在660,410,220和520km深度附近均存有间断面外,在140,350,570,740和1080km深度附近也存在间断面,显示了地幔中径向分层的复杂性;另外,MDJ台下方660-840km之间的间断面结果比HIA台下方的复杂,似有分层结构,可能反映了俯冲带的影响.     

汤加—斐济地区300 km间断面的SdP转换波证据

上地幔速度间断面的存在形态及其性质的研究对于理解地球构造运动以及地球内部物质运移过程具有重要意义.针对上地幔中可能存在的300 km速度间断面, 本文收集日本Hi-net地震台网所记录的2004年以来、震源深度在145~219 km之间、且震级为mb5.0~6.0之间的6个汤加—斐济地区地震的波形资料. 利用4次根倾斜叠加方法对收集到的波形资料进行叠加处理,获得了相应的叠加灰度图, 从中提取的离源下行的SdP次生转换震相, 进而据此确认了汤加—斐济地区下方的300 km深度附近的速度界面.因该界面起伏较小, 更倾向于该界面为辉石的斜方到高压单斜相变面; 同时基于转换震相的强度差异,我们发现该界面速度跃变量要大于410 km间断面, 因而俯冲带的化学分异和脱水过程产生的较轻物质可能在该界面处形成一定的聚集,使得汤加—斐济地区的该界面更容易被观测到.     

牡丹江和海拉尔台下方地幔间断面结构及推论

利用牡丹江(MDJ)和海拉尔(HIA)台1988-2000年的宽频带三分量数字地震记录,通过地幔间断面产生的P-SV转换波,研究台站下方地幔间断面的分布以及日本海俯冲带对660km间断面的影响.为了提高所得结果的可靠性,采用了线性-偏振滤波方法和修正的N次根倾斜叠加方法来提取P-SV转换波.前一方法通过实验选取适当的光滑平均和提出立体角的约束;对后一方法进行了震源深度校正和间断面倾斜的修正.结果表明,在MDJ和HIA台下方,除在660,410,220和520km深度附近均存有间断面外,在140,350,570,740和1080km深度附近也存在间断面,显示了地幔中径向分层的复杂性;另外,MDJ台下方660-840km之间的间断面结果比HIA台下方的复杂,似有分层结构,可能反映了俯冲带的影响.     

帕米尔—兴都库什深俯冲残留体对410 km间断面起伏形态的影响

受俯冲残留体影响的410 km间断面起伏形态的研究对于确定地球内部物质构成及地球动力学过程具有重要作用.帕米尔—兴都库什俯冲区域拥有全球少有的中、深源地震,为研究410 km间断面起伏提供了良好的资源.利用日本Hi-net地震台网和美国TA台阵记录的帕米尔—兴都库什俯冲区域的6个震源深度为154.0~220.9 km、震级为Mb5.6~6.4的中、深源地震的短周期/宽频带波形资料,经过4次根倾斜叠加处理,获得了36组Hi-net子台网和TA记录资料的倾斜叠加灰度图,从中提取了与410 km间断面相关的次生转换震相SdP,发现受俯冲残留体影响下的410 km间断面的深度位于372~398 km.较之持续俯冲的西太平洋地区海洋岩石圈,研究区域俯冲滞留体对于410 km间断面的相变线的影响要小得多.     

缅甸弧中部俯冲带下方地幔间断面起伏形态研究

新生代以来,印度板块和欧亚板块发生碰撞形成了喜马拉雅造山带和青藏高原,印度板片在喜马拉雅东构造结处缅甸弧俯冲带进入深部地幔.开展缅甸弧俯冲带下方地幔间断面的研究有助于认识印度大陆岩石圈的碰撞-俯冲过程及其对上地幔结构的影响.本文选用了发生于缅甸弧地区的3个中源地震事件,获取了欧洲和美国阿拉斯加地区多个密集地震台网/台阵记录的高质量宽频带波形,利用N次根倾斜叠加方法（N=1,4）提取了缅甸弧中部俯冲带下方地幔间断面处产生的次生SdP转换震相.通过研究我们发现：（1）410-km间断面的深度范围为392~407 km,平均深度为400 km;相比于IASP91模型,410-km间断面的平均抬升幅度为10 km.我们推测印度板片在缅甸弧中部俯冲带下方已经穿过410-km间断面并进入到地幔转换带,410-km间断面的抬升与冷俯冲板片的影响有关;（2）X间断面深度在289~314 km之间,平均深度为306 km,推测该间断面可能与大陆地壳深俯冲背景下形成的超高压变质岩中柯石英（coesite）到斯石英（stishovite）的相变有关.

     

南美地区下地幔速度界面结构研究

下地幔间断面是地球内部结构研究的重要课题,对于理解地球深部的动力过程具有重要意义.美国西部密集地震台网记录到的南美洲太平洋地区深震的短周期波形资料有利于震源下方下地幔间断面的研究.本文收集了美国西北太平洋地震台网和犹他大学地震台网所记录的南美洲西部俯冲地区15个深震的19组短周期垂向台网资料,并利用4次根倾斜叠加方法提取震源下方下地幔中速度界面上发生转换的次生震相SdP,据此发现南美洲西部下方下地幔中800~1200 km深度范围内存在明显的转换点集中,主要分布在900,1000和1100 km三个深度附近,三个速度界面具有不同的起伏形态,应为在研究区域双层地幔对流中间边界层.     

伊豆-小笠原和汤加地区中地幔多层速度结构差异性研究

中部地幔间断面的存在及其性质对于理解地球内部对流过程并对地球化学和矿物物理学的约束均具有重要意义.本文通过利用美国西部高密度短周期地震台网记录的汤加和伊豆-小笠原地区的深震波形资料的倾斜叠加处理,进而从中提取离源下行的次生转换震相SdP,据此分析两个俯冲区域的中部地幔速度界面的差异性存在：（1）伊豆-小笠原地区对应于＂920km＂间断面的深度应该位于910km,而汤加地区则存在着两个速度跃变面,分别位于850和950km处;（2）两个地区均存在着1000和1050km深度附近一定的转换点集中;（3）两个地区在1100km深度处都存在着比较明确的转换点集中,同时伊豆-小笠原地区在更深处的1168km附近存在转换点集中,而汤加地区相应的界面则存在于1200km深度附近.这样的复杂结构与铁在地幔主要岩石组分铁-镁钙钛矿和铁-镁方铁矿的配比不同造成的密度异常有关,同时汤加和伊豆-小笠原两个俯冲区间存在的差异性速度结构与两者不同的俯冲板片形态和残留有很密切的关联.     

伊豆-小笠原地区地幔间断面的起伏及其意义

利用美国、德国以及瑞士地震台网(台阵)记录的伊豆-小笠原地区地震的波形资料, 使用N次根倾斜叠加方法提取反射及透射转换震相, 研究了震源下方地幔间断面的分布以及俯冲板块对660和410 km间断面的影响. 研究发现, 该地区在170, 220, 300, 410, 660, 850以及1150 km深度处存在速度间断面; 伊豆-小笠原地区410 km间断面抬升, 660 km间断面下陷, 并存在区域性差异, 但临近的日本海地区410 km间断面未发现变化, 而660 km间断面则在没有俯冲板块明显影响下出现下陷.     

地震层析地球内部密度分布横向不均匀研究

本文使用Woodhouse和Dziewonski等分别用S波和P波层析分析提供的,以670km深度为分界的上地幔和下地幔地震波传播所反映出的横向不均匀的球谐函数系数,假定地幔内部密度与正常水平的偏离分别与P波和S波的速度V_p和V_s成比例（下地幔δρ=γδV_p,上地幔δρ=σδV_S²）,并用一组新的球谐函数系数表示全地幔密度分布模型.计算结果表明:1.比例系数γ=0.199,σ=3.13×10^-5时,该全地幔密度模型可以70％恢复Dziewonski提供的下地幔密度模型,50％恢复Woodhouse提供的上地幔密度模型.合成密度分布基本上反映了分别由P波和S波速度异常所提供的地幔密度分布特征;2.所有穿过太平洋中部的剖面均明显地显示出一个低密度异常从地表一直延伸到核-幔边界;3.所有大陆下部均存在一个高密度异常区,而且深入到1200-1300km深度处;4.由密度异常的正、负交替基本上将部分地区地幔分成为3层,其深度依次为:第1层25-1300km左右,第2...     

地幔对流的实验研究:非立柱状幔柱和地幔涡旋

地幔对流的物理模拟实验结果表明 ,在地幔介质和温度非均匀分布的复杂条件下 ,热卷流 (地幔柱 )往往由立柱状转变为非立柱状 (含斜柱状、涡旋状等 )。在忽略科里奥利力的情况下 ,板块的下插和滞积下沉、岩石圈根的存在以及地幔介质粘度的非均匀分布等都可能构成不同形状的障碍 -导流体 ,导致地幔的涡旋运动。软流圈中的水平涡旋环带属于对数螺线型 ,环带旋转半径及线速度逐渐减小 ,最终在旋转中心处下沉 ,而旋转角速度大致保持恒定     

地震层析地球内部密度分布横向不均匀研究

本文使用Woodhouse和Dziewonski等分别用S波和P波层析分析提供的,以670km深度为分界的上地幔和下地幔地震波传播所反映出的横向不均匀的球谐函数系数,假定地幔内部密度与正常水平的偏离分别与P波和S波的速度Vp和Vs成比例（下地幔δρ=γδVp,上地幔δρ=σδVS2）,并用一组新的球谐函数系数表示全地幔密度分布模型.计算结果表明:1.比例系数γ=0.199,σ=3.13×10-5时,该全地幔密度模型可以70％恢复Dziewonski提供的下地幔密度模型,50％恢复Woodhouse提供的上地幔密度模型.合成密度分布基本上反映了分别由P波和S波速度异常所提供的地幔密度分布特征;2.所有穿过太平洋中部的剖面均明显地显示出一个低密度异常从地表一直延伸到核-幔边界;3.所有大陆下部均存在一个高密度异常区,而且深入到1200—1300km深度处;4.由密度异常的正、负交替基本上将部分地区地幔分成为3层,其深度依次为:第1层25—1300km左右,第2...     

我国地幔流体研究现状与展望

扼要介绍了流体和熔体的含义，流体在地幔中的成分、状态和活动情况，及其对地壳中资源、能源以及环境、灾害等的作用，提出了今后地幔流体研究的发展方向．     

地幔对流的数值模拟及其与表面观测的关系

本文从基本的热对流方程出发,并结合地幔对流特点,特别考虑到自重及非线性影响,探讨地幔对流及其与表面观测的关系,发展了相应的数值方法.结果表明,计算得到的长波大地水准面、地表地形、板块速度场水平散度与观测值符合程度较好.上、下地幔的非绝热温度异常与由地震层析得到的地震波速异常显示一定的相关性.地幔内部的流动呈现复杂形态,反映了高瑞利数对流的特征.     

用大地电磁网法在长春等地探测上地幔电导率结构

使用长周期大地电磁测深网 (Network -MT)等技术 ,在长春和三岔河等地对太平洋板块弧后的上地幔电导率结构进行了探测。用陆地电话线或电缆接收长基线的电场 ,由设置在长春地磁台的三分量磁通门磁力仪记录磁场变化 ,得到Network -MT等观测资料的最长周期可达 10 5～10 6 s,反演结果的深度可达约 10 0 0km。 1)在两个区的 10 0～ 2 0 0 ,30 0 ,50 0～ 6 0 0km深度附近存在电性间断面 ;2 )长春测区的 850km深度存在电性间断面 ;3)平滑模型的电导率随深度增大而单调增加 ;4 )三岔河测区 6 0 0km深度、长春测区 850km深度的电导率达到 1S/m。上述结果表明 ,地幔内存在不连续界面和不均匀性 ,有些结果可与岩石学的研究结果对比     

地幔对流的数值模拟及其与表面观测的关系

本文从基本的热对流方程出发,并结合地幔对流特点,特别考虑到自重及非线性影响,探讨地幔对流及其与表面观测的关系,发展了相应的数值方法.结果表明,计算得到的长波大地水准面、地表地形、板块速度场水平散度与观测值符合程度较好.上、下地幔的非绝热温度异常与由地震层析得到的地震波速异常显示一定的相关性.地幔内部的流动呈现复杂形态,反映了高瑞利数对流的特征.