台湾地区的壳幔P波速度和V p V s波速比结构研究.doc

台湾地区的壳幔P波速度和V_p_V_s波速比结构研究.doc台湾地区的壳幔 P 波速度和 Vp/Vs 波速比结构研究
李志伟*, 胥颐, 郝天珧, 徐亚
中国科学院地质与地球物理研究所油气资源研究重点实验室, 北京 100029
* E-mail: ******@.
收稿日期: 2008-06-10; 接受日期: 2009-03-19
中国科学院知识创新工程项目(批准号: KZCX3-SW-234-2)、国家基础研究发展规划项目(编号: 2007CB411701)、国家高技术研究发展计划项目(编号: 2006AA09A101-0201)、国家自然科学基金(批准号: 40804016 和 40704013)和国家留学基金管理委员会资助
摘要
利用中录到的 P 波和 S 波到时数据, 使用地震层
关键词
中国台湾 P 波速度 Vp/Vs 波速比岩石层结构
地震层析成像
析成像方法联合反演了台湾及邻近地区地壳上地幔的 P 波速度和 Vp/Vs 波速比结构. 与已有结
果相比, 采用的球坐标系有限差分算法适合于地壳波速结构强烈不均匀的情况, 能够提高走时计算和三维射线追踪的准确程度, 而联合反演得到的 P 波速度、Vp/Vs 波速比及其重新定位
后的地震分布为揭示壳幔结构的横向变化和深部特征提供了更多约束. 结果表明: 在地壳浅
表层, 沉积盆地和造山带具有明显不同的波速特征, 沉积盆地 P 波速度偏低、Vp/Vs 波速比偏高, 造山带 P 波速度偏高、Vp/Vs 波速比偏低; 台东纵谷作为欧亚大陆和菲律宾海板块的碰撞缝合带, Vp/Vs 波速比明显偏高, 并延伸至中、下地壳和上地幔, 反映了岩石破裂、部分熔融和流体活动对壳幔深部物质的影响; 台湾东北部琉球岛弧附近的 P 波速度、Vp/Vs 波速比和重新定位后的地震分布勾画出了菲律宾海板块俯冲至欧亚大陆下方的形态, 高速的海洋俯冲板片及板片上方 P 波低速和高 Vp/Vs 波速比的特征一直延伸至 80 km; 沿着东西向的纵向波速剖面, 地壳厚度在中央山脉东侧达到 60 km 左右, 并呈现向东倾的趋势, 反映出欧亚大陆板块的向东俯冲和挤压使造山带中下地壳物质变形增厚.
中国台湾位于欧亚大陆和菲律宾海板块间的汇
聚地带, 成为研究大陆和海洋板块碰撞俯冲以及活动造山作用的天然实验室[1~3](图 1). 台湾岛自西向东依次为西部滨海平原带、西部麓山、中央山脉、台东纵谷和滨海山脉, 沿东西方向地壳厚度变化显著. 西部滨海平原的地壳厚度在 20~35 km 左右, 至中央山脉地壳明显增厚, 最大厚度达到 55 km 以上; 台东纵谷和滨海山脉地壳迅速减薄, 逐渐向海洋型地壳过
撞俯冲前缘; 台湾东北部的构造特征和地震分布则
与菲律宾海板块沿琉球岛弧向北俯冲有关.
已有研究表明, 菲律宾海板块大约以 7~8 cm·a−1 的速率相对于欧亚大陆向北西方向运动, 由此造成吕宋岛弧和欧亚大陆边缘的斜向碰撞并形成
台湾造山带[6 ~ 8 ] . 台湾的主要弧陆碰撞过程发生在
22°N~°N 之间的台东纵谷, 这里成为板块间的碰
撞缝合带[9,10].
除花莲地区之外, 台湾北部的碰撞和
渡[4,5].
变形作用并不十分明显[11 ], 而花莲地区作为菲律宾
海板块