利用地震背景噪声和远震面波研究九嶷山及邻近地区地壳及岩石圈S波速度结构

来源 :中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:liyibo6941
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地震学是了解地球内部结构最主要的方式之一。近年来随着地震台阵的增加和多种地震学成像方法的发展,我们可以有效地了解地球内部结构信息。这对与我们理解地球各圈层的形成、演化和深部动力学等过程具有重要意义。本文基于地震背景噪声成像方法和双台法,利用连续的三分量地震波数据,分别获取研究区域的Rayleigh波和Love波面波信息,进一步反演出SV波和SH波的速度结构,获得研究区域地壳及整个岩石圈精细的速度结构信息。华南块体由北西方的扬子块体和东南方的华夏块体在新元古代早期拼合形成,并同时形成位于扬子块体东南边缘的江南造山带。华南块体经历多期构造运动,扬子块体与华夏块体在总体组成成分和结构存在差异。目前大多数人认为在江山-绍兴-萍乡断裂为两个块体之间在北方的具体分界位置,但是对于扬子块体与华夏块体在南部的分界及构造属性仍存在较大争议。由于华南地区构造历史复杂,研究其地壳及岩石圈的速度结构对于揭示研究区域构造特征、构造演化历史及深部动力学机制具有重要意义。为了研究华南块体的地壳及整个岩石圈的速度结构及构造属性,我们于2016年5月至2017年6月在华南地区九嶷山地区布设了17台宽频流动地震仪。我们利用这些台站及邻近地区54个固定的地震台站的三分量地震波数据,采用地震背景噪声互相关方法对任意两个台站对的信号做互相关和叠加处理,并提取该台站对之间的互相关函数。通过分别获取的垂直分量和水平分量的互相关函数频散信息反演出研究区域2-40s周期的Rayleigh波和Love波群速度和相速度分布。面波成像具有垂向分辨率,不同周期的面波反映不同深度范围的剪切波速度结构,因此我们利用面波数据进一步分别反演了该区域地壳和上地幔的三维SV波和SH波速度结构,获得研究区域0-40km范围内精细的剪切波速度结构,并进一步计算了径向各向异性。另外,我们利用天然远震波形记录,采用双台法提取了10-78s周期的Rayleigh波相速度频散数据。我们将2-20s周期的地震背景噪声面波信号和22-78s周期的双台法面波信号结合起来,进一步反演获得了研究区域0-80km三维岩石圈SV波速度结构。反演成像结果显示,扬子块体与华夏块体的地壳及上地幔的结构特征差异显著。20km的S波速度分布图显示呈线性的、连续分布低速异常,可能为扬子块体与华夏块体的具体分界位置。在地下15-25km观察到大范围的、沿块体分界两侧分布的低速异常,该低速异常位置对应着负的径向各向异性。结合华南地区之前的构造演化历史,该低速异常可能为来自上地壳的沉积岩(如粒状变质沉积岩),并可能在构造运动被带到中/下地壳中。研究区域下方的岩石圈厚度约为70km,并且在该深度范围内能观察到明显的软流圈上涌证据。与整个中国的平均SV速度相比,我们研究区域的在下地壳及上地幔顶部的平均SV速度更高,可能与南岭地区大规模成矿作用有关。本论文的研究结果为九嶷山A型花岗岩的成因及了解华南地区的构造演化历史和成矿过程提供地震学约束。
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