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G-cubed: 五大连池火山和哈拉哈河火山起源自地幔过渡带的地震学证据

2019-01-22

中国东北地区分布着众多全新世火山,例如长白山火山、五大连池火山、镜泊湖火山和龙岗火山等,对于这些火山的起源问题存在着较大争议,主要由于缺乏高分辨率的层析成像结果的约束。尤其对于五大连池火山,由于火山岩的分布范围较小,所对应的深部地幔熔融也可能是小尺度的,前人在该地区开展的地震层析成像的模型分辨率无法探测这种小尺度的结构特征。

中国地震局地质研究所活动火山研究室韦伟副研究员和合作者利用布设在中国东北地区的两条线性高密集台阵记录的远震数据(图1),开展了远震P波层析成像。与先前的成像结果相比,本研究获得的成像模型分辨率显著提高,主要有以下三方面原因:(1)由于使用了较密集的流动台阵数据,地震射线在研究区的上地幔有着非常良好的交叉覆盖,对火山下方异常结构的规模和深度范围提供了更好的约束;(2)仅使用了与台阵走向方位相近的远震数据,避免了剖面外的结构异常映射到剖面内;(3)由于远震射线的陡峭入射角以及仅仅使用了方位角相近的远震射线,降低了方位各向异性对相对走时残差的影响,有效区分了速度结构和各向异性结构的“折中”效应。

成像结果显示五大连池火山和哈拉哈河火山的上地幔均存在局部尺度的低P波速度异常,而在地幔过渡带中为高P波速度异常(图2)。研究结果表明这两座火山虽然位于滞留在地幔过渡带的太平洋板块上方的不同地区,但均与太平洋板块的俯冲、脱水和深部水循环作用有关(图3)。

以上研究成果发表在期刊《Geochemistry,Geophysics, Geosystems》

(Wei, W*., Hammond, J. O. S., Zhao, D., Xu, J., Liu, Q., & Gu, Y.(2019). Seismic evidence for a mantle transition zone origin of the Wudalianchiand Halaha volcanoes in northeast China. Geochemistry, Geophysics, Geosystems,20. https://doi.org/10.1029/2018GC007663)。

原文链接:https://doi.org/10.1029/2018GC007663



图1. 研究区的地质构造背景及使用的远震(绿色圆点)和地震台站分布(紫色五角星);红色五角星代表火山位置


图2. 两条剖面的层析成像结果图


图3. 中国东北地区上地幔构造的主要特征和引起板内火山活动的机制