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
作者:sio
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.