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1.
本文利用有限差分方法,计算了全地幔对流模式和双层地幔对流模式下日本海沟俯冲带热结构、浮力及P波速度异常分布,基于亚稳态橄榄石相变模型推测亚稳态橄榄石的存在范围,同时分析了热传导系数、热膨胀系数和热源对俯冲带热结构的影响,以及俯冲带所受浮力与俯冲带形态的关系.结果表明,双层地幔对流模式下模拟的P波速度异常分布与层析成像结果更为相符,也与深源地震的分布有较好的相关性.板块内部亚稳态橄榄石的存在范围随热传导系数和热膨胀系数的减小而增大,同时忽略相变潜热和剪切生热的影响也会造成模型所预测的亚稳态橄榄石范围偏大.俯冲带所受负浮力在400 km深度附近达到最大值,亚稳态橄榄石的存在使负浮力逐渐减小,甚至在板块内部产生正浮力,不利于俯冲带穿透660 km相变界面. 相似文献
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俯冲带流变性质的研究 总被引：4，自引：0，他引：4
对不同俯冲速度下俯冲带的热结构和相结构进行了耦合计算, 并结合矿物流变的理论和实验结果给出了不同俯冲速度下俯冲带的流变结构. 浅部俯冲带上表层有1034 Pa·s以上的高粘度值, 而俯冲带下表层的粘度则较小, 但也大于1026 Pa·s; 在橄榄石-尖晶石动力学相变界面以下的深度, 俯冲带的粘度有明显的减小, 最低可达约1022 Pa·s; 在700 km附近尖晶石相-钙钛矿相变界面以上的小区域内有一个粘度明显高于周围区域的高粘度区, 其存在是因为尖晶石相-钙钛矿的相变是一个吸热过程; 尖晶石相占1%到99%的等值线之间的距离有从浅部的约1 km到最底部的约5 km的变化, 初步估计这是高粘度的俯冲带深部的一个低粘度区, 其存在将影响俯冲带的动力学性质. 相似文献
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在对温度场计算所需的初始条件、边界条件、热源条件和介质热参数进行讨论和计算的基础上,利用二维热传导问题的有限单元法,计算了日本海俯冲带热结构的演化.发现400℃等温线在板块俯冲7Ma后趋于稳定,最大深度约60km;800℃等温线在板块俯冲11Ma后趋于稳定,最大深度约280km;1200℃等温线在板块俯冲50Ma后趋于稳定,最大深度约530km.通过计算不同热源组合情况下日本海俯冲带的热结构,讨论了热源的因素对俯冲带热结构的影响.结果表明,剪切生热和脱水热只对俯冲带浅部热结构有很大影响,绝热压缩生热对热结构的影响范围最大,而橄榄石→尖晶石相变生热是400km深度以下热结构的控制性热源因素. 相似文献
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利用华北固定台网的宽频带地震远震记录波形资料,提取P波接收函数,通过偏移成像和共转换点叠加,得到华北地区东部地幔过渡带深度及厚度的图像.研究结果显示,地幔过渡带上界面(410km间断面)深度起伏变化不大;在华北地区东部,存在较厚的地幔过渡带,地幔过渡带下界面(660km间断面)在660km深度附近出现两个不同的界面.造成地幔过渡带增厚并出现两个深度不同的界面的原因可能是存在橄榄岩以外的地幔物质相变,该物质相变拥有与橄榄岩向钙钛矿转变不同的克拉伯龙斜率,太平洋俯冲板块的低温造成两种不同的相变界面发生不同程度的改变.双重660km间断面的范围存在向北西方向延伸的趋势并且向南至少延伸到30°N.本文的结果可为古西太平洋板块向华北俯冲前缘位置的研究提供约束. 相似文献
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橄榄石和辉石以及它们的高压相是地幔转换带主要矿物,系统研究橄榄石和辉石在转换带底部温度和压力条件下相变的差异是认识660km地震不连续面位置和形态的关键．本文使用多面砧压机开展了橄榄石和顽火辉石在压力为21．3～24．4GPa,温度为1600℃的相变实验研究．地幔转换带底部,橄榄石和顽火辉石相变主要的差异在于钙钛矿出现的压力不同．在橄榄石体系中,后尖晶石相分解发生在23．8GPa,与660km不连续面具有很好的对应关系;而在顽火辉石体系中,钙钛矿出现的压力小于23GPa．研究结果表明,橄榄石后尖晶石相变与辉石中钙钛矿的出现之间有约0．5—1GPa压力差．因此,在受大洋俯冲带影响地区（例如中国东部）,辉石体系中发生的秋本石（钛铁矿）．钙钛矿的相变能够合理解释660km地震不连续面向上的起伏或分裂． 相似文献
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地幔过渡带间断面的形态能够提供地幔动力学状态的重要信息.本文利用密集流动台阵观测获得的地震波形记录,采用高分辨的地壳-上地幔速度结构成像结果作为接收函数共转换点叠加的速度模型,获得了华北克拉通地区地幔过渡带410km间断面和660km间断面深度的空间分布.结果揭示华北克拉通410km间断面和660km间断面结构的空间变化显著,存在多处间断面深度异常.地幔过渡带的结构特征以南北重力梯度带为界分为东西两部分;410km间断面变深（420～430km）的区域主要分布在华北克拉通东部,660km间断面变浅（642～655km）的区域出现在华北克拉通西北部;在华北克拉通东南部,660km间断面显著加深.本文分析认为,停滞在地幔过渡带的太平洋俯冲板块、厚度剧烈变化的克拉通岩石圈以及它们与周围地幔的相互作用,导致华北克拉通下存在活跃的地幔流动体系,造成过渡带间断面形态的高度不均匀.本文推测了两种可能的地幔过程：在克拉通根厚度显著变化的区域发生减压熔融,或者边界驱动的对流引起地幔物质沿着厚的克拉通根向上流动;或者是停滞在地幔过渡带的俯冲板块部分沉入下地幔,同时导致被排出的下地幔物质上升. 相似文献
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本文利用宽频流动台阵记录的远震波形资料和接收函数波动方程叠后偏移方法,获得了华北克拉通东北部边界及其邻近地区的地壳和地幔转换带的间断面结构图像.结果显示研究区域的地壳厚度存在显著的横向变化:以南北重力梯度带为界,西北部的兴蒙造山带地壳较厚(~40 km),东南部的燕山带、松辽盆地和辽东台隆地壳明显较薄(30~35 km).这有可能反映,研究区南北重力梯度带两侧地壳在中-新生代区域构造伸展过程中经历了不同程度的改造和减薄.地幔转换带成像结果显示,研究区410 km和660 km间断面结构存在横向差异.经度121°E-122°E之间,上地幔底部出现双重间断面,深度分别为660 km和690 km.经度122.5°E以东(北黄海地区),410 km间断面有5~20 km幅度的下沉,660 km间断面有5~15 km幅度的抬升;该地区地幔转换带厚度相对全球平均偏薄10~20 km,指示着该地区较热的上地幔底部温度环境.我们认为太平洋俯冲板块可能停滞在研究区119°E-122°E经度范围的地幔转换带中,但未延伸至118°E以西;而俯冲板块在124°E以东可能局部穿透了上地幔底部而进入下地幔,同时引起小尺度的地幔对流,导致北黄海地区下地幔物质的上涌. 相似文献
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伊豆-小笠原地区地幔间断面的起伏及其意义 总被引：2，自引：0，他引：2
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. 相似文献
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总结了近年来西北太平洋俯冲前端东北地区地壳的精细结构和上地幔间断面410和660km的研究成果.认为：该区莫霍面深约为30～39km.410km的间断面有30km的深度异常,这种异常是否在过渡带正常或含水相变展布厚度的内,还是于该区俯冲带的后退有关,还需做进一步的研究论证.在中国东北地区,日本海俯冲带向西倾斜,在660km的间断面上近似水平停滞汇集被大多数层析成像、接收函数、波形拟和以及深震研究所认同.然而,俯冲带具体的形式、大小范围,向下渗透到多深以及在局部地区表现的横向不连续性的看法并不一致.由此带来的动力学模式什么力来支撑着停滞的板片,在板片最终下沉到下地幔以前,有多少俯冲的板片能停滞在间断面之上,这些问题都还需要更合理的解释. 相似文献
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使用中国及邻区的18个数字化地震台的宽频带三分向远震记录图,筛选计算得到了263条径向接收函数,并拾取了在41Okm和660km间断面上的透射转换震相P4S、P660S与P波的到时差.通过调整各台站之下的速度模型中这两个间断面的深度,使理论接收函数的P4S、P660S与P波的到时差与观测值相符,最终确定这两个间断面的实际埋藏深度.结果表明,各台站之下4km间断面的平均深度为403km,具有明显的横向不均匀性和区域性,其中北京台、西安台、兰州台和恩施台等的埋藏深度较浅,琼中台、CHTO等台较深.660km间断面的平均埋藏深度为663km,也存在明显的横向不均匀性,其中牡丹江台和MAJO台的较深,琼中台和HYB台的较浅. 相似文献
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V. P. Trubitsyn 《Izvestiya Physics of the Solid Earth》2010,46(6):461-476
In the PREM seismic model, the boundary between the upper and the lower mantle is accepted at a depth of 670 km, where seismic
velocities and density increase. However, until recently there was an obvious inconsistency in this model. The density increases
abruptly, and the velocities, in addition to the jumps, have also the subsequent zones of increased gradient. The discontinuity
between the upper and the lower mantle is related to the transition of olivine from the ringwoodite phase into the mixture
of perovskite and magnesiowustite. However, in the pyrolyte model, the transition zone of the upper mantle consists not wholly
of olivine, but partly of olivine (60%) and partly of garnet (40%). The latest data of the garnet measurement at high pressures
show that it also experiences phase transition, being converted into magnesium perovskite with the impurity of calcium perovskite.
In contrast to the sharp transition in olivine (within a depth interval of only 5 km), the transition in garnet is spread
over the interval of depths of 660–710 km. In the widely used PREM and AK135 models, this additional transition corresponds
to the zone of the increased gradient in seismic velocities, while in the density distribution it is included in the sharp
transition of ringwoodite. Thus, the mineralogy data indicate the need for correction of the PREM and AK135 seismic models:
the density jump at a depth of 660 km should be reduced by approximately a factor of two, and a subjacent layer with the increased
density gradient should be added at the depth interval of 660–710 km. The phase transition in olivine hampers the mantle flows,
although in garnet it accelerates them. Therefore, with an allowance for the smaller jump in density, the decelerating effect
of the subducting plates, caused by the phase transition in olivine, decreases, and, furthermore, the effect of their acceleration,
caused by the phase transition in garnet, is added. The decrease in the density jump by almost a factor of two will lead to
essential changes in the results of the majority of recent works addressing the assessment of the deceleration of convection
at the upper/lower mantle discontinuity on the basis of the PREM model. 相似文献
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本文根据北京台网、大连、长春、牡丹江、海参威等26个台站的记录,选用了从北京地区到阿留申群岛西端的300多个地震,研究了北京-萨哈林剖面的地幔纵向速度分布。 用Herglotz-Wiechert公式计算得出的V-h作为初始模型,计算理论走时曲线,找出了与实际走时曲线符合较好的速度结构。其特点为:上地幔顶部的速度为7.8公里/秒;高速盖层中有正速度梯度;在约60-120公里深度范围内为低速层;130公里以下速度缓慢增大;在370-440公里、600-740公里有两个速度梯度较大的过渡层,其中以370-440公里的正速度梯度最大,与之相应的震中距为19°。在1060公里以下有微弱的正梯度。 用Kaila方法计算了深度为400公里左右的地震震源深度处的速度值,与上述结果一致。 相似文献
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数值模拟结果显示，俯冲带在大部分深度都存在高速异常，并在400km左右和550km左右的深度存在高速异常的极大值，这和地震层析成像得到的波速结构相一致.说明虽然层析成像方法的分辨率较低，但它能给出俯冲板块上P波速度随深度变化的基本特征.俯冲带既有正的波速异常，也有负的波速异常，幅度约在-10%-%之间，这在区域台网的资料中可以得到反映.俯冲带在约700km深度存在低速异常，亚稳态橄榄石的存在也使俯冲带出现沿俯冲方向的倾斜低速区.地震层析成像结果没有类似的波速结构，可能是其分辨率较低所致.要研究俯冲带的细结构，应基于高精度的区域台网的资料. 相似文献
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本文通过合成SH波理论地震图的方法,利用SS-S走时和SS波波形资料,研究了我国上地幔剪切波速度结构。初步结果表明,我国大陆上地幔可以分成两个独立不同的速度结构模型:一是青藏高原;另一是中国大陆东部。两部分均存在剪切波低速层,但埋藏深度不同,高原部分是100km,东部地区是60km,两部分的差异大约在350km以下趋于消失。在405km和660km深处存在剪切波的速度间断面。400km以下青藏高原和中国大陆东部地区剪切波的速度结构与北美洲、北大西洋西部、欧洲、阿尔卑斯带地区的结构一致,说明在这几个地区上地幔剪切波速度结构的横向变化在400km以下很小。 相似文献
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使用纵波震相及同台同源纵波和横波震相的走时资料及层析成像反演方法，分别给出了菲律宾海板块(PHP)和南海地区的纵波速度Vpf及同台同源的纵波和横波速度Vp和Vs结构. 结果表明，（1） PHP与欧亚板块(EUAP)的俯冲接触关系随地段而异，在琉球海沟，PHP向EUAP之下俯冲深达400 km；在台湾岛，EUAP先近陡直地俯冲到深度400 km，然后折向PHP之下达到660 km左右；在马尼拉海沟北段，俯冲板片几乎垂直达到660 km附近；在菲律宾海沟，PHP向EUAP之下的俯冲深度超过660 km．（2）南海地区之下是一个深达300～400 km的宽阔低速区，并且大致在莺琼海盆与700 km深处另一低速区曲折相通；在该宽阔低速区内部，有两个小而明显的低速区分别在海口火山和珠江口盆地下方．（3）对Vp和Vs及据其算出的容声速度Vb作分析发现，Vs和Vb的平均扰动量对深度的变化在一些深度范围内是反向的；年龄较大的太平洋板块俯冲体的Vs相对扰动量的平均值大于Vb的，而在较年轻的PHP俯冲体中则正好相反． 相似文献
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High-pressure polymorphs of olivine and enstatite are major constituent minerals in the mantle transition zone(MTZ).The phase transformations of olivine and enstatite at pressure and temperature conditions corresponding to the lower part of the MTZ are import for understanding the nature of the 660 km seismic discontinuity.In this study,we determine phase transformations of olivine(MgSi2O4) and enstatite(MgSiO3) systematiclly at pressures between 21.3 and 24.4 GPa and at a constant temperature of 1600℃.The most profound discrepancy between olivine and enstatite phase transformation is the occurency of perovskite.In the olivine system,the post-spinel transformation occures at 23.8 GPa,corresponding to a depth of 660 km.In contrast,perovskite appears at 23 GPa(640 km) in the enstatite system.The ~1 GPa gap could explain the uplifting and/or splitting of the 660 km seismic discountinuity under eastern China. 相似文献
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Seismic evidence for a metastable olivine wedge in the subducting Pacific slab under Japan Sea 总被引：4，自引：0，他引：4
We apply a forward-modeling approach to high-quality arrival time data from 23 deep earthquakes greater than 400 km depth to investigate the detailed structure of the subducting Pacific slab beneath the Japan Sea. Our results show that a finger-like anomaly exists within the subducting Pacific slab below 400 km depth, which has a P-wave velocity 5% lower than the surrounding slab velocity (or 3% lower than that of the normal mantle), suggesting the existence of a metastable olivine wedge (MOW) in the slab. The MOW top and bottom depths are 400 and 560 km, respectively. The MOW is estimated to be about 50 km wide at 400 km depth and close to the slab upper boundary. At 560 km depth the MOW is located at about 25 km below the slab upper boundary. Most of the deep earthquakes are located in the MOW. Our results favor transformational faulting as the mechanism for deep earthquakes. 相似文献