台湾及邻区地幔底部的地震各向异性及其动力学启示

台湾位于欧亚板块、菲律宾板块和太平洋板块的碰撞带上，是地球上现今构造活动最为活跃、复杂的地区之一，其深地幔中可能存在非常复杂的各向异性结构。本项目拟利用远震体波资料研究有效消除震源台站处上地幔各向异性影响、提高D"层复杂地震各向异性（如具有倾斜对称轴的横向各向同性）探测精度的方法；采用该方法探测台湾及邻区下的D"层地震各向异性；构建不同的各向异性模型（例如，具有不同滑移系的后钙钛矿和钙钛矿的晶格优选方位、不均匀物质的形状优选方位）正演计算横波分裂参数；基于分裂观测、正演计算结果和后钙钛相变的分子动力学计算探讨研究区下D"层各向异性最可能的成因机制，进行可靠的动力学推测。本课题的研究对于发展D"层各向异性研究方法，深入认识台湾及邻区下的深地幔结构、地球动力学过程和地球的演化具有十分重要的意义。

项目组围绕“台湾及邻区地幔底部的地震各向异性及其动力学启示”系统地研究了台湾及邻区地幔底部D”层的地震波速度各向异性，并从流变场与后钙钛矿相变等角度对探测到的D”层各向异性进行了解释。发现研究区下D”层中的剪切波分裂整体呈现横向分量走时大于径向分量走时的模式，表明该区D”层内垂直上升流占支配地位，水平流相对较弱；可能存在上升流所致的不均匀性物质定向排列成的垂直结构。三轴应力场中的MgSiO3后钙钛矿相的弹性性质计算结果可以解释研究区D”层各向异性的观测结果。地球是一个不断演化的动力学体系，地震波走时与振幅的观测异常结果是地球浅部、深部结构和动力学过程的综合反映。因此，本项目还利用数值模拟方法反演获得了2010年M6.9玉树地震的断层几何形状与滑动分布；提出了能够精确地解缠地震形变干涉图的新相位解缠算法；首次利用直接的地震学证据证明地球内核边缘存在形状不规则现象并对内核边界起伏地形的尺度和特征给出了定量的描述。本项目的研究结果对于深入认识地球深内部结构、地球动力学过程和地球演化具有重要意义。