廣東沿海地殼內部低速薄弱層三維發育特徵獲揭示

2020-11-24 嶺南科苑

中國科學院邊緣海與大洋地質重點實驗室（OMG）夏少紅研究員團隊基於遠震接收函數成像技術對廣東沿海殼內低速薄弱層進行了地震學成像研究，首次揭示了該地區中地殼低速薄弱層的三維發育特徵，探討了該低速層對南海減薄陸殼的控制和影響，相關研究成果近期由博士研究生周鵬翔等人發表在國際地學期刊《Physics of the Earth and Planetary Interiors》上。

地殼內部的低速薄弱層既是地球板塊構造作用的產物，也是控制後期構造模式和孕育地震地質災害的重要構造因素。地殼內部低速層的形成通常與巖漿或部分熔融活動、拆離斷層、古縫合帶、韌性剪切帶以及流體活動等存在緊密聯繫。對地殼內部低速薄弱層的研究有助於理解現今地殼的形變機制以及回溯地質構造演化過程。廣東沿海地區在構造上位於華夏塊體和南海的轉換地帶，其地殼經歷了從中生代俯衝匯聚到新生代拉張裂離的構造演變過程，是研究南海減薄型地殼如何從前世到今生的重要載體。從上世紀末起，前人陸續在華南沿海的幾條人工深地震剖面中發現了中地殼低速層的存在，但對該低速薄弱層的三維發育特徵以及它是否與南海北部減薄陸殼的橫向非均質存在耦合關聯一直缺乏深入研究。

研究人員利用廣東沿海67臺寬頻帶地震儀記錄的高質量遠震波形數據，通過提取遠震接收函數對殼內地震波速度不連續界面和莫霍（Moho）界面進行了高精度成像。P波CCP圖像顯示地殼中部存在一負速度梯度界面，該界面廣泛分布在研究區的東部，深度在10-16km之間，整體向東南傾斜。該負梯度界面的振幅值在-0.03到-0.1之間變化，且有明顯的向東增強趨勢。綜合前人的成像結果，該梯度界面被解釋為中地殼低速層的頂界面。

研究認為該低速層可能由滯留在中地殼的流體層所引發，其來源是古太平洋板片脫水。這一解釋與現今出露於廣東河源的一套巨型石英脈互為驗證，並且其空間分布樣式與現今中美洲、南美洲平板俯衝區的殼內低速層有很好的相似性。現今的華南沿海很大程度上保留了南海前世的陸殼特性，因此中地殼低速層的存在極有可能對南海的張裂有深遠影響。低速層的「西弱東強」特徵與南海北部陸緣張裂程度的「西弱東強」特徵相對應。因此，本研究推斷流體分布不均導致的地殼流變學橫向差異可能是造成南海北部陸緣構造分帶和橫向不均一性的重要原因。

本研究對於對於認識南海減薄型地殼從前世到今生演變歷史具有指導意義，對科學認識廣東沿海地區在構造穩定性具有重要現實意義。

本研究得到了國家自然科學基金-廣東省聯合基金（U1701641），南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）人才團隊引進重大專項項目（GML2019ZD0204）、中國科學院南海海洋研究所南海新星項目（NHXX2017DZ0101）和廣東特支計劃團隊項目（2019BT02H594）等聯合資助。

遠震接收函數共轉換點（CCP）疊加圖像

中地殼低速層三維發育特徵及成因解釋

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