中国科学院南海洋研究所中国科学院边缘海和大洋地质重点实验室研究员夏少红队根据远震接收函数成像技术对广东沿海箱内低速弱层进行了地震学成像研究,首次揭示了该地区箱内低速弱层的三维发育特征,探讨了该低速层对南海薄层的控制和影响,相关研究成果最近在国际地学期刊PhysicsoftherthandPlanetaryinteriors上公布了。 壳体内部的低速薄弱层是地球板结构作用的产物,也是控制后期结构模式和培育地震地质灾害的重要结构因素。地壳内部低速层的形成通常与岩浆或部分熔融活动、分离层、古缝带、韧性剪切带、流体活动等密切相关。对地壳内部低速弱层的研究有助于理解当前地壳的变形机制和地质结构的演化过程。广东沿海地区在结构上位于华夏区块和南海转型地带,其地壳经历了从中生代俯冲汇聚到新生代拉张裂离的结构演变过程,是研究南海薄型地壳如何从前世今生的重要载体。从上世纪末开始,前人陆续在华南沿海的几个人工深地震剖面中发现了中地壳低速层的存在,但对这个低速弱层的三维发育特征及其是否与南海北部薄陆壳的横向非均质存在耦合关系一直缺乏深入研究。 研究人员利用广东沿海67台宽带地震仪记录的高质量远震波形数据,通过提取远震接收函数对壳体内地震波速度不连续的接口和莫霍(Moho)接口进行了高精度的影像。P波CCP图片显示,地壳中部存在一负速度梯度界面,该界面广泛分布在研究区东部,深度在10-16km之间,整体向东南倾斜。这个负梯度界面的振幅值在-0.03到-0.1之间发生了变化,有明显的向东强化的倾向。综合前人的成像结果,这个梯度界面被解释为中地壳低速层的顶部界面。 研究认为,这个低速层可能是由停留在中地壳的流体层引起的,其来源是古太平洋板脱水。这个说明与现在出现在广东河源的巨大石英脉相互验证,其空间分布风格与现在中美、南美平板俯冲区的壳内低速层相似。现在华南沿海大大保留了南海前世的陆壳特性,因此中地壳低速层的存在很可能对南海张裂产生深远影响。低速层的西弱东强特点对应南海北部陆缘张裂程度的西弱东强特点。因此,本研究推测,由于流体分布不均匀,地壳流变学的横向差异可能是南海北部陆缘结构带和横向不均匀性的重要原因。 本研究对认识南海减薄型地壳的演变历史具有指导意义,对科学认识广东沿海地区在结构稳定性上具有重要现实意义。 本研究获得国家自然科学基金广东省联合基金、南方海洋科学和工程广东省实验室(广州)人才队引进重大特别项目、南海海洋所南海新星项目和广东特别项目等联合资助。 |
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