范恩博等-JGR:利用剪切波分裂方法研究缅甸中部地震各向异性和地幔流动

科技工作者之家 10月09日

  缅甸位于印度板块向欧亚板块斜向俯冲的交位置,是研究板块俯冲动力学的理想区域板块俯冲不仅使缅甸地表产生了强烈的变形,形成了长约1250 km的实皆断层和南北走向的印缅山脉(图1a),同时在深部也可能影响了该地区的地幔流场。描述壳幔变形和地幔流动的最有效和最常用技术之一是剪切波分裂,然而由于缅甸地区缺少宽频带地震台站数据,对XKS(包括SKSSKKSPKS)震相的剪切波分裂分析仅局限在极少数台站,致使目前对该地区地幔动力学及变形的认识尚不清楚。 

  中国科学院地质与地球物理所地球与行星物理院重点实验室博士生范恩博与导师艾印双研究员、何玉梅研究员及美国密苏里科技大学Stephen S. Gao教授等人,基于2016年地质地球所和缅甸地球科学学会、青藏高原研究所合作在缅甸中部布设的该国第一个密集流动地震台阵所采集回的高质量数据(图1b),在XKS震相剪切波分裂分析的基础上,辅以近震直达剪切波分裂和接收函数中Pms震相分析,系统研究了该区域各向异性的空间变化和主要来源深度,初步建立了研究区深部动力学模型。 

1 (a) 缅甸及其邻区构造简图。蓝色短棒表示前人的XKS分裂结果;(b) 本研究所用的地震台站分布,其中白色三角表示只获得了空解结果的台站。CB:中央盆地;IBR:印缅山脉;Sagaing Fault:实皆断裂;SP:掸邦高原

  数据分析显示,XKS剪切波分裂参数不随反方位角周期性变化,研究区域的快波极化方向以NNW-SSE向为主,印缅山脉的快波极化方向为N-S向,且平均分裂时间最大:2.09±0.55 s(全球大陆地区平均值为1.0 s)。中央盆地北纬22.2°以南的快波极化方向为NW-SE向,以北为NE-SW向,平均分裂时间1.12±0.39 s。掸邦高原的平均分裂时间基本和中央盆地相当,但是其快波极化方向向东逐渐逆时针偏转到WNW-ESE向(图2)。 

2 (a) 单条XKS分裂结果200 km投影图;(b) 单条近震直达S波分裂结果图,背景为XKS分裂时间,蓝色粗短棒表示地壳各向异性结果;(c) 空间平均后的XKS快波极化方向;(d) 0.25°的平均XKS分裂时间    

  研究结果表明,缅甸中部可能存在受板片俯冲和回撤所驱动的三个地幔流动系统影响(图3)。其中印缅山脉和中央盆地主要受到板下海沟平行地幔流的控制,研究区域东侧掸邦高原主要受与海沟垂直的角流(corner flow)控制。除此之外,通过分析Pms震相得到的印缅山脉地壳各向异性为N-S向,分裂时间0.62 s,这表明上覆板片缩短所产生的N-S向地壳各向异性对在印缅山脉观测到的大分裂时间有显著贡献。20个中央盆地台站观测的近震直达S波快波极化方向主要为N-S向,部分为E-W向,暗示了地幔楔可能既存在海沟平行的地幔流又存在角流。 

3 缅甸下方地幔流动模式卡通图

  研究成果发表于国际权威学术期刊JGR-Solid Earth(范恩博,何玉梅,艾印双*Stephen S. Gao*Kelly H. Liu,姜明明,侯广兵,Chit Thet MonMyo ThantKyaing Sein. Seismic anisotropy and mantle flow constrained by shear wave splitting in central Myanmar [J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 2021: e2021JB022144. DOI: 10.1029/2021JB022144)。该成果受到国家自然科学基金项目(91755214, 42030309, 41490612)的资助。 


来源:中国科学院地质与地球物理研究所

来源:中国科学院地质与地球物理研究所

原文链接:http://www.igg.cas.cn/xwzx/yjcg/202110/t20211009_6220034.html

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分裂 地幔 XKS

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