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广东沿海地壳内部低速薄弱层三维发育特征获揭示
2020-11-23 | 编辑:OMG | 【  】【打印】【关闭

  中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室(OMG)夏少红研究员团队基于远震接收函数成像技术对广东沿海壳内低速薄弱层进行了地震学成像研究,首次揭示了该地区中地壳低速薄弱层的三维发育特征,探讨了该低速层对南海减薄陆壳的控制和影响,相关研究成果近期由博士研究生周鹏翔等人发表在国际地学期刊《Physics of the Earth and Planetary Interiors》上。 

  地壳内部的低速薄弱层既是地球板块构造作用的产物,也是控制后期构造模式和孕育地震地质灾害的重要构造因素。地壳内部低速层的形成通常与岩浆或部分熔融活动、拆离断层、古缝合带、韧性剪切带以及流体活动等存在紧密联系。对地壳内部低速薄弱层的研究有助于理解现今地壳的形变机制以及回溯地质构造演化过程。广东沿海地区在构造上位于华夏块体和南海的转换地带,其地壳经历了从中生代俯冲汇聚到新生代拉张裂离的构造演变过程,是研究南海减薄型地壳如何从前世到今生的重要载体。从上世纪末起,前人陆续在华南沿海的几条人工深地震剖面中发现了中地壳低速层的存在,但对该低速薄弱层的三维发育特征以及它是否与南海北部减薄陆壳的横向非均质存在耦合关联一直缺乏深入研究。 

  研究人员利用广东沿海67台宽频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内地震波速度不连续界面和莫霍(Moho)界面进行了高精度成像。PCCP图像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的东部,深度在10-16km之间,整体向东南倾斜。该负梯度界面的振幅值在-0.03-0.1之间变化,且有明显的向东增强趋势。综合前人的成像结果,该梯度界面被解释为中地壳低速层的顶界面。 

  研究认为该低速层可能由滞留在中地壳的流体层所引发,其来源是古太平洋板片脱水。这一解释与现今出露于广东河源的一套巨型石英脉互为验证,并且其空间分布样式与现今中美洲、南美洲平板俯冲区的壳内低速层有很好的相似性。现今的华南沿海很大程度上保留了南海前世的陆壳特性,因此中地壳低速层的存在极有可能对南海的张裂有深远影响。低速层的“西弱东强”特征与南海北部陆缘张裂程度的“西弱东强”特征相对应。因此,本研究推断流体分布不均导致的地壳流变学横向差异可能是造成南海北部陆缘构造分带和横向不均一性的重要原因。 

  本研究对于认识南海减薄型地壳从前世到今生演变历史具有指导意义,对科学认识广东沿海地区在构造稳定性具有重要现实意义。 

  本研究得到了国家自然科学基金-广东省联合基金(U1701641),南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)人才团队引进重大专项项目(GML2019ZD0204)、中国科学院南海海洋研究所南海新星项目(NHXX2017DZ0101)和广东特支计划团队项目(2019BT02H594)等联合资助。 

  相关论文链接: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0031920120301710

远震接收函数共转换点(CCP)叠加图像

中地壳低速层三维发育特征及成因解释




























 
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