科研成果
基于被动源海底地震观测揭示的大西洋Romanche转换断层低波速比研究
时间：2024年04月06日
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我所于志腾副研究员及合作者在国际地学TOP期刊《Earth and Planetary Science Letters》发表了题为“Evidence for low Vp/Vs ratios along the eastern Romanche ridge-transform intersection in the equatorial Atlantic Ocean”的最新研究成果。第一作者为我所于志腾副研究员，合作者为巴黎地球物理学院（IPGP）的Satish Singh研究员和法国地质海洋实验室（Geo-Ocean）的Marcia Maia研究员。
大洋转换断层是地球三种基本板块边界单元之一，两端通常与洋脊段相连，作为活跃的地震带，历史上经常记录7级以上大地震的发生。近年来，随着海洋地球物理探测的深入，新研究认为大洋转换断层拥有复杂的动力学过程，而不是传统认为简单的保守边界单元。尤其在巨大的转换断层与洋中脊交汇处（RTI），转换断层两侧的巨大年龄差深刻影响了RTI处的热结构和物质组成，但由于海洋调查有限，制约了对洋中脊和转换断层相互作用的深部过程的认识。
利用2019年7-8月在全球最长的大洋转换断层—Romanche转换断层的东末端布设的海底地震仪（OBS）获得的微地震数据（图1），进行地震层析成像，获得洋中脊和转换断层交汇区的精细深部结构（图2）。沿着Romanche转换断层，发现了高Vp/Vs，地形隆起，推测为强烈蛇纹石化的橄榄岩组成，其阻碍了2016年7.1级大地震的向东传播（图2）。沿着大西洋中脊，未发现高的Vp/Vs异常，指示出该洋脊段深部热液循环较弱，主要受岩浆过程控制（图2）。研究发现了沿着Romanche转换断层大范围的低Vp/Vs异常（~1.6-1.7）（图2-3），深度达到15 km。通过DEM计算、结合岩石物理资料（图3），详细讨论了几种可能性，最后提出在浅部（0-8km），低Vp/Vs异常受到与张应力有关的厚宽裂隙的影响；而在深部（8-15 km），低Vp/Vs异常主要与斜方辉石的富集有关。同时，各向异性也是不可忽视的诱因，但是缺乏足够的证据支持。
图1研究区背景图（a）和地震台站分布图（b）。饼图为深潜采样的岩石组成；三角形为布设的海底地震仪（OBS）；红色五角星为2016年7.1级大地震；红色虚线为主动源的广角地震实验
图2 Romanche转换断层与洋中脊交汇处的P波、S波速度结构和Vp/Vs结构图。（a）断面位置；（b）P波速度异常；（c）S波速度异常图；（d）Vp/Vs异常；（e）P波速度；（f）S波速度；（g）Vp/Vs；（h）沿转换断层的Vp/Vs；（i）沿大西洋中脊（MAR）的Vp/Vs
图3低Vp/Vs分析图。（a）震源处的Vp/Vs；（b）Vp/Vs随孔隙中含液体（蓝色）或气（红色）的变化图；（c）Vp/Vs与S波速度变化图，斜方辉石的波速作为参照；（d）在斜方辉石、绿泥石和角闪石由于各向异性引起的Vp/Vs
论文引用：Yu, Z., Singh, S. C. & Maia, M. (2023). Evidence for low Vp/Vs ratios along the eastern Romanche ridge-transform intersection in the equatorial Atlantic Ocean. Earth and Planetary Science Letters, 621, 118380.
