双板块俯冲系统的P波各向异性层析成像研究

The Philippine Sea Plate is encircled by the most typical double-slab subduction system, which is comprised of two single-slab subduction zones with a distance less than thousands of kilometers. The study of the double-slab subduction system is of great significance in science and practice to understand the abnormal movement of the slab, dynamic process and tectonic evolution of the subduction zone. However, due to the scarcity of the geophysical constraints, the understanding of the dynamic process of the double-slab subduction system is not enough. Based on the P-wave regional and teleseismic arrival times collected from the International Seismological Centre and the passive ocean bottom seismometers in and around the Philippine Sea, the P-wave azimuthal and radial anisotropic tomography of the natural double-slab subduction system around the Philippine Sea Plate will be conducted, to obtain the isotropic velocity anomalies, the fast velocity direction and the amplitude of the anisotropy in different double-slab subduction systems. The characteristics of the mantle flow and stress and their influence on the slab subduction in the double-slab subduction system will be analyzed and explored on the basis of the P-wave anisotropic tomography, to reveal the effect of the double-slab subduction system on the tectonic evolution of the Philippine Sea Plate.

双板块俯冲系统是由两条相距数千公里以内的单板块俯冲带组成的板块俯冲系统，以菲律宾海板块周边最为典型。研究双板块俯冲系统对认识板块的异常行为、俯冲带的动力学过程及构造演化具有非常重要的理论和实际意义。但由于缺少地球物理约束，目前对双板块俯冲系统的动力学过程认识不足。本项目拟基于收集于国际地震中心以及布放于菲律宾海内及周边俯冲带的海底地震仪记录的P波近远震到时数据，以菲律宾海板块周边天然的双板块俯冲系统为研究对象，实施P波方位和径向各向异性层析成像研究，获取不同极性双板块俯冲系统内的各向同性速度异常、快波方向及各向异性幅值，分析并探讨双板块俯冲系统内的地幔流动、应力分布特征及其对板块俯冲的影响，揭示双板块俯冲系统对菲律宾海板块构造演化的影响。

菲律宾海板块周边发育有最为典型的双板块俯冲系统，研究该系统对认识板块的异常行为、俯冲带的动力学过程及构造演化具有非常重要的意义。本项目对菲律宾海板块周边多类型的双板块俯冲体系进行了系统的各向异性层析成像研究。首先对布放于雅浦俯冲带的OBS数据进行了方位校正，并完成了马尼拉俯冲带和马尼拉/尼格罗斯/哥达巴托-菲律宾对向双板块俯冲系统的P 波各向异性反演，获得研究区地壳及上地幔的方位各向异性和径向各向异性分布特征，并结合菲律宾地区其它地质、地球物理、地球化学等资料，分析了对向双板块俯冲系统内的地幔流动特征及其深部动力学过程，探讨由马尼拉海沟向菲律宾海沟的俯冲转换及其对菲律宾俯冲带构造演化的影响。其次完成了马尼拉-台湾-琉球南部区域的P波层析成像反演，获得了研究区地壳及上地幔的各向同性及方位各向异性分布特征，并结合其它地质、地球物理、地球化学等资料，分析了正交双板块俯冲系统内的壳幔速度结构、变形特征及其深部动力学过程。利用经过时间和方位校正后的高质量被动源海底地震仪数据对雅浦俯冲带的地壳上地幔结构进行了接收函数和层析成像研究，利用最新的陆地固定台站和被动源海底地震仪记录的天然地震数据对全球已发生9.0级以上大地震的俯冲带进行了高分辨率的层析成像反演，探讨了俯冲板块下方的大洋软流圈结构特征及其对大地震的影响，另外完成了菲律宾海板块的P波层析成像反演，获得了研究区地壳及上地幔的各向同性及方位各向异性分布特征。上述研究不仅清晰地揭示了板块的俯冲形态，同时也为双板块俯冲体系及其内部板块之间的相互作用、碰撞造山以及深部物质循环等地球动力学过程提供了重要且关键的地震学约束，丰富了板块构造理论的内涵。