北太平洋下地幔D"层精细地震学结构研究

The D” layer, linking the plume and the subducted slab at the bottom of the mantle, plays an important role in the mantle convection. Dynamic models suggest the slab at the core-mantle boundary play a role in altering the D” layer. To understand the interaction between the D” layer and the slab, this proposal will focus on using the seismic data from USArray and the arrays in China to study the lateral variations of the velocity structures and possible anisotropy beneath the north Pacific. Both travel time and waveform information derived from different seismic phases at different distances will be used. Introducing the data of shallow earthquakes will greatly improve the data coverage. Using waveform information from multiple seismic phases will reduce the nonuniqueness of parameters in waveform modeling. Furthermore, comparing the new results with the existing D” structures beneath the central America will help to study the effects on D” layer from different subduction processes. Thus, this work will be important for better understanding of both dynamic processes and chemistry in the lower mantle.

下地幔D”层作为全球地幔对流的重要组成部分，在地幔底部衔接起地幔柱和俯冲板块。动力学上显示到达核幔边界的俯冲板块对D”层结构有很大影响。为研究俯冲板块和D”层的相互作用，本课题将利用USArray和中国地震台网的数据，通过分析不同震中距和不同震相的到时和波形变化，来研究北太平洋下方的D”层的速度结构的横向变化和各向异性特性。通过引入浅层地震的数据，将极大的补充之前研究中采样的不足；而综合针对各种不同震相的波形拟合，减少了模型参数解的不唯一性。在此基础上和中美洲下方D”层结构作对比，进一步认识不同俯冲过程对D”层的影响。研究结果可以使我们对D”层的形成机理有更好的认识，对于探讨下地幔的矿物特性和动力学过程具有重要意义。

下地幔D″层是全球地幔对流的重要组成部分,而D″层的具体形态受到到达下地幔的俯冲板片的和下地幔大尺度低速体的强烈影响。选择北太平洋这一受持续俯冲影响的区域研究D″层精细结构，并结合其他区域研究结果，结合矿物学和动力学，对探讨D″层的形成机理和动力学演化有重要促进作用。本项目以俯冲板片和D″层的相互作用为主要研究对象，主要研究内容和取得的重要进展如下：（1）获得了阿拉斯加下方D″不连续面的精细结构，发现从西到东依次存在尖锐的，缺失和渐变的D″不连续面。而大西洋中部也观测到类似的结果。这样的强烈变化意味着化学成分的横向不均匀性、俯冲板片、相变在形成D″层中的共同作用。(2)发展了利用PcP前驱波研究D″层小尺度散射体的方法，发现研究的大部分区域下地幔的小尺度不均匀性弱。特别是在东亚下方，推测该区域核幔边界的古俯冲板片可能已经相变为后钙钛矿；（3）通过一个很强的ScS多路径效应震相研究了中太平洋LLSVP东北边界的精细结构，提供了俯冲板片、LLSVP、D″以及ULVZ在动力学上如何相互作用的关键信息；(4)确定了美国中部下地幔存在东北方向俯冲的高速异常结构，板块重构显示其和Farallon俯冲板片在空间上有很好的相关性，且Farallon俯冲板片和北美板块之间存在强耦合作用。项目共发表SCI论文6篇，在国际会议做口头和展板报告6次，在国内会议上作报告10多次.