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地球深部研究取得新進展:近地表復雜構造對地幔不連續性測量的影響

中國科學院邊緣海與海洋地質重點實驗室海洋巖石圈結構地震成像研究團隊助理研究員、徐敏與中國南方科技大學陳曉飛院士、哥倫比亞大學David A. Yuen教授合作,基於PP前驅波的近地表復雜結構對地幔-地幔截面測量的影響研究取得新進展。相關研究成果近日發表在《地球物理研究:固體地球》雜誌上,助理研究員周勇是該論文的第壹和通訊作者。

410 km和660 km深度上地幔間斷面的形狀和物理特征,對認識地幔的動力學狀態具有重要的科學意義。在廣泛應用於地幔不連續性測量的PP前驅波方法中,地表附近的復雜結構,如不均勻的海水層和地殼結構,可能使作為參考地震相位的PP波形復雜化,從而影響PP及其前驅波的到達時差和振幅比。評估這種影響有助於精確測量地幔不連續性。

研究人員開發了壹種高效精確的算法來合成PP及其前驅體的波形,並定量研究了世界地表附近的復雜結構對PP及其前驅體的到達時差和振幅比的影響。發現地殼結構主要影響時差,對振幅比影響不大,海水層主要控制振幅比,對到達時差影響不大。通過引入地殼精細模型,研究人員繪制了全球PP及其前驅波到時差和振幅比的異常分布圖,發現陸地和海洋存在明顯差異。研究還發現,復雜的近地表結構引起的到達時差偏差,可能造成65438±05km的幔間剖面起伏誤差,表明在PP前驅波研究中,復雜的近地表結構的影響不可忽視。研究結果可為PP前驅波的研究提供可靠的校正模型,從而獲得更準確的不連續性參數。

該研究得到了國家自然科學基金、中國科學院戰略先導科技項目、南方海洋科學與工程廣東實驗室、科技部基礎資源調查項目、中巴地球科學中心的支持。

圖1 PP及其前驅波(P 410 P,P 660 P)。

圖2顯示了PP及其前兆P 410 P(a)和P 660 P(b)的到達時差異常的全球分布,震中距為110。