远震接收函数CCP3D叠加技术及对中国大陆东南部MTZ结构的研究

With the progress of Earth Sciences, study of only lithosphere can not solve many problems in continental dynamics, we need to understand deeper structures of Earth’s interior. Here we propose a so-called CCP3D stacking scheme of teleseismic receiver functions, which has the following features: (1) using spherical ray parameters instead of plane waves ray parameters and (2) using a 3D seismic velocity model based on the latest results of P-waves and surface wave tomography instead of the global 1D-IASP91 model to calculate direct-P and converted-Ps ray-paths. The scheme has an advantage over the normal common convert point (CCP) stacking method with more accurate projection of receiver function amplitude and no need of pre-stack or post-stack corrections to the receiver functions, especially for imaging of the mantle transition zone (MTZ). In this study, we will use totally 217 permanent broadband seismic stations and apply CCP3D to study MTZ beneath Southeastern China by combining results of experimental petrology to estimate temperature and water content variations in the MTZ. Without any doubt, temperature and water play an important role in the dynamics in the Earth. Therefore, this study will better help us to understand dynamic process in the mantle, including mantle plume/convection, Pacific stagnant slab and water transportation etc, and also continental evolution and dynamic process of the South China Craton.

随着地球科学的发展，对岩石圈的研究已不足以解决大陆动力学中的众多问题，从而依赖来自地球更深部结构的研究。本项目拟提出一种远震接收函数CCP3D叠加技术，此方法特点是：1）以球面波射线参数代替平面波射线参数；2）利用全球最新的P波/面波层析成像三维速度模型代替1D-IASP91模型计算直达P波和转换Ps射线路径。这种改进的优势在于无须在接收函数叠前或叠后做任何校正，就能将其振幅投影到准确的空间位置上，以获得更为可靠的深部结构。在这次研究中，我们将利用中国大陆东南部217个国家地震台网宽频带数据，采用CCP3D叠加技术对区内地幔转换带（MTZ）结构进行成像。在地球内部，温度和水起到了至关重要的作用，结合高温高压岩石物理参数，准确获得MTZ内部温度和水含量分布，为我们研究地幔柱/地幔对流、太平洋滞留板片及水运移等地幔内部动力学问题提供了很好地指导意义，也有助于了解华南大陆陆内演化和动力学特征。

随着地球科学的发展，对岩石圈的研究已不足以解决大陆动力学中的众多问题，从而依赖来自地球更深部结构的研究。本项目发展了一种远震接收函数CCP3D叠加技术，此方法特点是：1）以球面波射线参数代替平面波射线参数；2）利用全球最新的P波/面波层析成像三维速度模型代替1D-IASP91模型计算直达P波和转换Ps射线路径。这种改进的优势在于无须在接收函数叠前或叠后做任何校正，就能将其振幅投影到准确的空间位置上，以获得更为可靠的深部结构。在这次研究中，我们利用中国大陆东南部217个国家地震台网宽屏带数据，采用CCP3D叠加技术对区内地幔转换带（MTZ）结构进行成像。并将不连续面起伏的结果结合全球最新层析成像的P波和S波速度模型估算出研究区内地幔转换带中温度异常和水含量变化。所获得的660km深度的不连续面信息清晰的刻画出中国大陆东南部下方太平洋滞留板片的形态，结果揭示滞留板片的西界和南界的位置分别位于113°E和28.5°N，综合地幔转换带中滞留板片的形状和地表地质构造，说明了中国大陆东部新生代拉张与西太平洋的俯冲以及俯冲带向东迁移是息息相关的。计算结果表明滞留板片区域的温度和水含量都要低于周边区域，这个结果说明“冷”的俯冲板片中大部分的水在进入地幔转换带中之前都已经释放在上地幔中。