南海之下深部地幔及转换带结构的地震学特征

南海之下的深部岩石圈和地幔结构对于揭示其成因和演化历史至关重要。 由于缺少覆盖南海海域的天然地震资料，这一研究目前很不充分。本项目将利用同济大学最近在越南境内布置的流动地震台站，结合我国境内和在IRIS公开数据的围绕南海的国际地震台站，以及发生在菲律宾、马来西亚和印尼群岛的中强地震，通过分析特定震中距内 (10 - 30 )，分别穿过上地幔底部、转换带和下地幔顶部的地震纵波的走时和波形变化规律来确定南海之下深部地幔的速度结构和构成转换带的410和660间断面的深度变化；并由此来揭示南海深部地幔内的热结构。 通过将覆盖整个南海海域的地震射线按其在深部的采样区域分组，来获得速度结构和转换带厚度（也就是深部地幔热结构）在各个次海盆之间的横向变化规律。 这些结果将为古太平洋俯冲板块的归宿、可能存在的海南地幔热柱的起源深度、以及深部地幔流在南海成因和演化中的作用等重要的科学问题提供佐证。

这一项目至今完成了以下两个个工作：.首先，利用围绕南海周边异常活跃的地震活动性和南海周缘陆地上的相对密集的地震台阵，我们分析了来自南海之下地幔转换带的三叠P波的走时和波形特征，并据此反演了海南岛，雷州半岛（雷琼地区）及南海北部之下的上地幔的速度结构和转换带两个界面的深度变化。我们手动提取了超过3500个、具有不同震中距的P波到时，我们发现这一到时与标准地球模型间存在着系统性的差别，它们普遍滞后。这说明这一区域的上地幔（200公里至410公里）存在着低速异常，且转换带结构与全球平均模型不一致。我们进而进行了三叠波的波形模拟工作，通过改变速度模型，产生理论地震图，与实际观测的地震图比较来确定最匹配的转换带速度结构。我们发现，最优的地幔转换带不要需要上地幔约2%的低速异常，410公里间断面的深度要下行约10公里。这一结果表明，雷琼地区上地幔及转换带存在着高温异常，为这一区域存在地幔热柱提供了佐证。波形模拟还发现，上地幔和转换带结构存在着明显的横向变化。.其次，与南海深部地幔结构密切相关，“碰撞-逃逸”模型及南海扩张间的关系与印支地块的岩石圈结构过去的研究中没有被揭示。随着这一区域的地震台站的增加，以及同济在越南境内流动台站的建立，使得我们能够应用面波层析成像方法得到较高分辨率的岩石圈结构。我们应用有限频的双平面波方法来进行瑞利波相速度反演，并进而获得这一区域的横波速度结构。我们的模型显示出与这一区域的新构造特征相对应的岩石圈结构：兰坪-思茅褶皱带和泰国扩张盆地之下的强烈低速体，及Khorat高原下的高速体。更重要的是，沿红河断裂（越南境内）呈现一个强烈的高速和低速的分界面，且这一界面持续至约100公里深度处，因此是一个岩石圈尺度上的特征。这一观测表明红河断裂带穿透至岩石圈深度，而非只限于地壳深度，说明这一区域岩石圈尺度上的错动比地壳增厚的效应要更显著。.除了上述的科学发现之外，在此项目的部分支持下，我们在越南境内建立了拥有6个台站的宽频带流动地震台阵，这一台阵对于填补南海西部大陆及整个印支地块地震观测的空白意义重大，将会在南海深部结构反演中起重要作用。基于这一台阵，我们还揭示了环南海地震背景噪音的特征。