羅玉來 ， 何玉梅， 趙亮

1 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，中國科學(xué)院地球和行星物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京　100029 2 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，巖石圈演化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京　100029

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東南亞下方核幔邊界D″層地震各向異性

羅玉來1， 何玉梅1， 趙亮2

1 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，中國科學(xué)院地球和行星物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京100029 2 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，巖石圈演化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京100029

本文利用中國國家數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)(CDSN)和國際數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)(FDSN)的寬頻帶遠(yuǎn)震資料，采用S和ScS震相剪切波差異分裂方法對(duì)東南亞下方核幔邊界D″層地震各向異性進(jìn)行研究.共獲得了來自7個(gè)深震(>400 km)的24對(duì)高質(zhì)量的S和ScS剪切波分裂參數(shù)，其中S震相的分裂參數(shù)與前人上地幔各向異性研究結(jié)果十分吻合，表明S震相觀測結(jié)果反映了觀測臺(tái)站下方的上地幔各向異性.通過對(duì)上地幔各向異性校正后的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分裂參數(shù)分析，最后得到了24個(gè)可靠的ScS剩余各向異性分裂參數(shù).結(jié)果顯示，在經(jīng)度107°～112°范圍內(nèi)分裂參數(shù)均為空值(Null)；而在該經(jīng)度范圍東西兩側(cè)區(qū)域，主要表現(xiàn)為明顯分裂特征.這種分裂參數(shù)的分布指示了核幔邊界D″層的各向異性特征的區(qū)域變化，我們推測這種變化可能與停滯在核幔邊界的古特提斯和/或古太平洋俯沖板塊相關(guān).

核幔邊界； D″層； 地震各向異性； 剪切波分裂； S和ScS

1　引言

核幔邊界D″層是指從核幔邊界(Core-Mantle Boundary, CMB)到其上方250 km左右范圍內(nèi)的下地幔底部區(qū)域(Bullen, 1949)，是一個(gè)強(qiáng)烈的熱-化學(xué)邊界層.在全地幔對(duì)流模型中這一區(qū)域可能是地幔柱起源以及板塊俯沖終結(jié)的位置，其熱結(jié)構(gòu)對(duì)地幔以及外核對(duì)流都有十分重要的影響(Lay and Garnero, 2004)；同時(shí)下地幔底部一些區(qū)域可能堆積了與上部地?；瘜W(xué)組分存在顯著差異的物質(zhì)，反映了地幔物質(zhì)和地球內(nèi)部熱狀態(tài)的演化過程(Labrosse et al., 2007; Nomura et al., 2011).

地震學(xué)方法是研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的強(qiáng)有力手段，已經(jīng)開展的地震學(xué)研究揭示了核幔邊界D″層的多尺度復(fù)雜結(jié)構(gòu).全球?qū)游龀上窠Y(jié)果顯示位于非洲和太平洋下方的核幔邊界區(qū)域分別存在大尺度的剪切波低速異常區(qū)，而在環(huán)太平洋區(qū)域則存在高速異常區(qū)(Grand, 2002; Panning and Romanowicz, 2006).波形擬合研究進(jìn)一步顯示非洲地區(qū)下地幔底部的剪切波低速異常擾動(dòng)約為-2%～-12%(Wang and Wen, 2007a)；太平洋地區(qū)下地幔底部的剪切波低速異常擾動(dòng)約為-3%～-5%，并且在低速區(qū)局部邊緣存在小尺度的超低速區(qū)(Ultra Low Velocity Zone, ULVZ)，剪切波速度擾動(dòng)可達(dá)-10%(He and Wen, 2009).對(duì)于環(huán)太平洋剪切波高速異常區(qū)，波形擬合研究顯示局部區(qū)域D″層上部存在速度間斷面，其剪切波速度擾動(dòng)約為+2%～+3%(Lay and Helmberger, 1983).

除了剪切波速度的不均勻分布，礦物物理實(shí)驗(yàn)和地震學(xué)研究揭示D″層還具有地震各向異性特征，顯著區(qū)別于下地幔的各向同性性質(zhì)(Meade et al., 1995)，表明D″層具有產(chǎn)生地震各向異性的獨(dú)特物質(zhì)結(jié)構(gòu)/化學(xué)成分以及地球動(dòng)力學(xué)條件.早期地震學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)核幔邊界反射震相ScS的徑向分量和切向分量存在明顯的走時(shí)差.Cormier(1986)提出D″層的具有垂直對(duì)稱軸的橫向各向同性模型(Vertical Transversely Isotropy, VTI)來解釋這一現(xiàn)象，這成為后來學(xué)者利用走時(shí)分析方法研究D″層地震各向異性的基本假設(shè).對(duì)核幔邊界衍射震相Sdiff的波形擬合研究表明太平洋東部局部區(qū)域D″層可能存在方位各向異性(Maupin, 1994)，Garnero等(2004)則進(jìn)一步用D″層的具有傾斜對(duì)稱軸的橫向各向同性模型(Tilted Transverse Isotropy, TTI)來解釋穿過加勒比海地區(qū)下方核幔邊界區(qū)域的Sdiff波形異常.非洲下方下地幔底部低速異常區(qū)邊界存在復(fù)雜的方位各向異性，可能與地幔流動(dòng)狀態(tài)和強(qiáng)烈的剪切變形作用有關(guān)(Wang and Wen, 2007b; Lynner and Long, 2014; Ford et al., 2015).剪切波分裂研究顯示，太平洋北部和東部以及西伯利亞地區(qū)的D″層剪切波高速異常區(qū)域均存在TTI結(jié)構(gòu)的各向異性，可能與俯沖板片物質(zhì)及地幔流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)(Wookey et al., 2005; Wookey and Kendall, 2008; Long, 2009).對(duì)更多的D″層剪切波高速異常區(qū)域的地震各向異性進(jìn)行研究，將會(huì)有助于我們進(jìn)一步理解各向異性的來源，認(rèn)清各向異性的形成機(jī)制.全球三維徑向各向異性模型顯示東南亞下方核幔邊界D″層是剪切波高速異常區(qū)，并且橫向偏振的SH波速要大于垂直偏振的SV波速(Panning and Romanowicz, 2006).前人的研究結(jié)果進(jìn)一步表明這個(gè)區(qū)域的剪切波高速異常區(qū)被一個(gè)非異常區(qū)分為東西兩部分，推測和不同的古俯沖板塊相關(guān)(He and Wen, 2011).對(duì)這個(gè)區(qū)域核幔邊界D″層的地震各向異性分布特征的研究有助于進(jìn)一步理解這一區(qū)域的地球動(dòng)力學(xué)演化過程，具有重要的科學(xué)意義.

剪切波分裂參數(shù)分析方法是獲取各向異性信息的有效手段.國內(nèi)外學(xué)者通過分析多種震相資料的分裂參數(shù)可以約束地球內(nèi)部地殼和上地幔各向異性，深刻反映了過去或者現(xiàn)今大規(guī)模的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和上地幔變形特征(Chen et al., 2005; Li and Chen, 2006; Levin et al., 2008; 江麗君等, 2010; Li et al., 2010, 2011; Huang et al., 2011; Nagaya et al., 2011; Zhao et al., 2011; 馮強(qiáng)強(qiáng)等，2012; Chen et al., 2015; 于勇等，2016).由于地震各向異性廣泛分布于地殼和上地幔區(qū)域，因此穿過D″層震相的剪切波分裂參數(shù)通常無法直接反映D″層的地震各向異性.但通過選擇特定震相對(duì)進(jìn)行剪切波分裂參數(shù)分析，消除地殼和上地幔各向異性對(duì)單個(gè)震相的影響，也能夠有效地獲得D″層的各向異性信息(Wookey et al., 2005; Wookey and Kendall, 2008; Long, 2009).例如直達(dá)S和ScS這對(duì)震相(圖1)的剪切波分裂參數(shù)，可以對(duì)核幔邊界D″各向異性進(jìn)行很好的約束.直達(dá)S波攜帶的是震源一側(cè)上地幔以及接收臺(tái)站下方地殼和上地幔的各向異性信息；而ScS波是核幔邊界的反射波，在一定震中距范圍內(nèi)與直達(dá)S波在地殼和上地幔區(qū)域的射線路徑非常相近，不同之處在于其經(jīng)過核幔邊界D″層，從而攜帶有D″層的各向異性信息.因此直達(dá)S和ScS的剪切波分裂參數(shù)若存在差異，則可能反映的是D″層地震各向異性.

在本研究中，我們使用來自深震的S和ScS震相對(duì)，通過把S震相的分裂參數(shù)作為上地幔各向異性校正量，對(duì)相應(yīng)的ScS波形數(shù)據(jù)進(jìn)行上地幔各向異性校正，獲得了東南亞下方下地幔底部的各向異性的異常分布.結(jié)合前人速度結(jié)構(gòu)的研究結(jié)果，我們推測這里的地震各向異性變化可能與古俯沖板塊相關(guān).

2　數(shù)據(jù)資料與處理結(jié)果

本研究收集了中國國家數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)寬頻帶臺(tái)站記錄的2001年至2015年，震中距55°～85°，震級(jí)大于5.8的地震資料(鄭秀芬等，2009)，同時(shí)利用國際數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)FDSN的臺(tái)站來增加研究區(qū)域的數(shù)據(jù)覆蓋(圖2).這些臺(tái)站主要記錄了西太平洋以及東南亞地區(qū)的地震事件，ScS在CMB的反射點(diǎn)對(duì)于中國大陸和東南亞下方的核幔邊界D″層有較好的覆蓋.

圖1　震中距50°至80°的直達(dá)S (紅色線)、ScS(綠色線)射線路徑黑色五角星表示震源位置.這些路徑是基于地球基本參考模型PREM (Dziewonski and Anderson, 1981)和300 km的震源深度計(jì)算得出的.Fig.1　Raypaths of direct S (red lines) and ScS (green lines) waves at epicentral distances from 50° to 80°These raypaths are calculated using PREM (Dziewonski and Anderson, 1981) and a source depth of 300 km.

圖2　(a)本研究使用的所有臺(tái)站(綠色三角形)、地震事件(藍(lán)色五角星)、射線路徑(灰色曲線)以及ScS核幔邊界反射點(diǎn)(紅色十字)的位置分布圖. (b)和(a)類似，表示最終挑選的24對(duì)S和ScS震相相應(yīng)的臺(tái)站、地震事件、射線路徑以及ScS在核幔邊界反射點(diǎn)的位置分布圖.背景是從全球?qū)游龀上衲Ｐ虶yPSuM (Simmons et al., 2010)中獲得的核幔邊界剪切波速度擾動(dòng)圖Fig.2　(a) Seismic stations (green triangles), earthquakes (blue stars) and great circle paths (gray lines), along with the CMB reflection points of ScS (red crosses) used in this study. (b) Same as (a) but for the selected 24 pairs ScS-S data. The background is shear-velocity perturbations from a global shear-velocity tomographic model GyPSuM (Simmons et al., 2010)

對(duì)采集的地震數(shù)據(jù)去中值和趨勢，同時(shí)考慮到S和ScS震相的主頻范圍約為0.05～0.1 Hz，對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行0.01～0.3 Hz的雙通道雙極點(diǎn)Butterworth帶通濾波以壓制噪聲，提高信噪比，然后挑選S和ScS波形清晰的高信噪比地震記錄進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)處理.為了減少震源一側(cè)上地幔區(qū)域各向異性的影響，選擇震源深度大于400 km的事件，同時(shí)深震的數(shù)據(jù)具有較高的信噪比，保證隨后剪切波分裂參數(shù)測量結(jié)果的可靠性.實(shí)際本研究開始時(shí)，并未對(duì)研究所使用事件的震源深度做出限制，因?yàn)镾和ScS差異分裂研究方法同樣可以應(yīng)用于淺震，結(jié)合SK(K)S分裂結(jié)果估計(jì)震源一側(cè)的各向異性，用于校正ScS震相波形.但隨著研究展開，高質(zhì)量的S和ScS震相對(duì)分裂參數(shù)測量結(jié)果均來自深震數(shù)據(jù)，因此這些測量結(jié)果不包含震源一側(cè)地震各向異性信息.

在進(jìn)行剪切波分裂參數(shù)分析之前要保證臺(tái)站儀器三分量極性的可靠性，因此我們采用Niu和Li (2011)的研究結(jié)果對(duì)定向存在偏差的部分CDSN臺(tái)站進(jìn)行極性校正，然后利用SplitLab (Wüstefeld et al., 2008)程序，同時(shí)采用旋轉(zhuǎn)互相關(guān)法(Fukao, 1984)和特征值法(Silver and Chan, 1991)對(duì)S和ScS震相進(jìn)行分裂參數(shù)分析(圖 3).為了確保測量結(jié)果的可靠性，我們只保留旋轉(zhuǎn)互相關(guān)法和特征值法測量結(jié)果一致的分裂參數(shù)，并進(jìn)一步根據(jù)各向異性校正后的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡篩選線性偏振程度高的結(jié)果，最終獲得了24對(duì)高質(zhì)量的S和ScS分裂參數(shù)，24對(duì)數(shù)據(jù)的地理分布如圖2b所示.表1給出了24對(duì)S和ScS震相的事件列表， 圖3給出了分裂參數(shù)測量的一個(gè)實(shí)例.所有結(jié)果及相關(guān)信息將匯總在表2中.

表1　24對(duì)分裂參數(shù)使用的地震事件Table 1　Events used for 24 pairs of parameters in this study

表2　S和ScS分裂研究結(jié)果Table 2　S and ScS splitting results

注：1—馮強(qiáng)強(qiáng)等，2012；2—Chen et al., 2005；3—Huang et al., 2011.ΓS和ΓScS分別表示觀測的S和ScS剪切波分裂參數(shù)最優(yōu)值；ΓUM表示前人上地幔各向異性研究結(jié)果(分別來自1, 2, 3)，并且ΓUM列中的“-”表示該地震臺(tái)目前沒有已發(fā)表的上地幔各向異性研究結(jié)果；ΓScS-S表示以觀測的S分裂參數(shù)作為上地幔各向異性校正量對(duì)ScS進(jìn)行校正后測量的ScS剩余分裂參數(shù)；φ*表示射線坐標(biāo)系中ScS剩余分裂參數(shù)的快波偏振方向.事件序號(hào)來自表1.

至此本研究獲得了24對(duì)S和ScS的各向異性分裂參數(shù)，同一對(duì)S和ScS分裂參數(shù)并不完全一致，有些存在明顯差異(特別是分裂時(shí)間).這種差異可能包含了來自核幔邊界D″層的地震各向異性信息，需要做進(jìn)一步分析從數(shù)據(jù)中提取出來.對(duì)核幔邊界D″層地震各向異性研究需要對(duì)上地幔各向異性有較好的認(rèn)識(shí)，因?yàn)樗心軌蚍从矰″層地震各向異性的震相都不可避免的受到上地幔各向異性的影響，包括此處的ScS震相.因此需要對(duì)ScS進(jìn)行上地幔各向異性校正，得到ScS剩余分裂參數(shù)做進(jìn)一步分析.

2.1上地幔各向異性

前人在臺(tái)站所在區(qū)域利用SKS、SKKS和深震S等多種震相資料進(jìn)行剪切波分裂參數(shù)觀測研究，取得了上地幔地震各向異性的可靠結(jié)果(Chen et al., 2005; Huang et al, 2011; 馮強(qiáng)強(qiáng)等, 2012).將本研究的深震S震相分裂參數(shù)ΓS與前人上地幔各向異性研究結(jié)果ΓUM進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者具有高度的一致性(表 2)，表明本研究中深震S波的分裂參數(shù)主要反映了臺(tái)站下方的上地幔各向異性.

以深震S震相的分裂參數(shù)作為本研究的上地幔各向異性校正量，對(duì)波形數(shù)據(jù)進(jìn)行上地幔各向異性校正，結(jié)果顯示校正后深震S震相的分裂參數(shù)測量結(jié)果均為空值(Null)，即無分裂狀態(tài)，并且質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡呈現(xiàn)很好的線性特征；同時(shí)我們采用Harvard Global CMT的震源機(jī)制解(www.globalcmt.org)(表3)，利用位錯(cuò)點(diǎn)源模型計(jì)算遠(yuǎn)場S波的理論偏振方向，并與校正后的深震S波質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)與理論偏振方向兩者吻合得很好(圖4).以上結(jié)果表明了上地幔各向異性校正的可靠性，同時(shí)避免在校正過程中人為引入新的各向異性.

表3　各事件CMT震源機(jī)制解Table 3　CMT focal mechanisms of events

2.2核幔邊界各向異性

對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行上地幔各向異性校正后，S震相各向異性效應(yīng)已被消除，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)呈線性(圖4中II列)；對(duì)ScS震相質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)分析結(jié)果顯示，19個(gè)波形數(shù)據(jù)的ScS震相質(zhì)點(diǎn)呈現(xiàn)出顯著的橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡(如圖4中的ZSU和HYS)，表明這些數(shù)據(jù)中仍然存在顯著的ScS剩余各向異性，進(jìn)一步對(duì)ScS剩余各向異性進(jìn)行測量，分裂參數(shù)ΓScS-S見表2；其余5個(gè)ScS震相質(zhì)點(diǎn)呈現(xiàn)較為明顯的線性運(yùn)動(dòng)軌跡(如圖4中的HEF和JHE)，表明上地幔各向異性校正后的ScS剩余各向異性為Null.

由于下地幔區(qū)域除了核幔邊界D″層有顯著的地震各向異性，其余部分主要表現(xiàn)為各向同性(Meade et al.,1995)；同一對(duì)ScS與S的差異分裂結(jié)果，即ScS剩余各向異性分裂參數(shù)，反映的是ScS在核幔邊界區(qū)域路徑上的D″層各向異性信息.為了便于分析分裂參數(shù)與核幔邊界反射點(diǎn)以及射線路徑的幾何關(guān)系，我們將ScS剩余各向異性分裂參數(shù)從地理坐標(biāo)系變換到射線坐標(biāo)系中：(φ,δt)→(φ*,δt),φ*=Baz-φ，φ*表示在ScS核幔邊界反射點(diǎn)位置沿著近水平傳播的射線方向，觀察到的快軸方向與垂直方向的夾角(Wookey and Kendall, 2008).圖5展示了本研究最終獲得的射線坐標(biāo)系下ScS剩余分裂參數(shù)的分布情況.

3　結(jié)果分析

另外5個(gè)ScS剩余分裂參數(shù)結(jié)果為Null，其中4個(gè)分布于在經(jīng)度107°～112°范圍內(nèi)，表明該核幔邊界區(qū)域?yàn)楦飨蛲?，或者ScS入射波偏振方向與各向異性對(duì)稱軸垂直或平行.但以表2中事件3分裂結(jié)果為例，可以看到SCH，WSU和JHE三個(gè)臺(tái)站的剩余分裂為Null， FUY和HYS臺(tái)站的剩余分裂觀測值分別為(28°,0.9 s)和(41°,1.1 s)，而這5個(gè)臺(tái)站的入射波偏振方向幾乎是一致的，表明該經(jīng)度范圍內(nèi)的核幔邊界各向異性顯著區(qū)別于兩側(cè)區(qū)域.同時(shí)該區(qū)域的另一個(gè)Null分裂來自事件5的HEF臺(tái)站，其入射波偏振方向又與事件3中各臺(tái)站不同.因此我們推斷經(jīng)度107°～112°范圍內(nèi)的Null分裂應(yīng)該不是由于特定的入射波偏振方向引起的，其結(jié)果最可能代表的是局部區(qū)域的各向同性.

圖4　ZSU，HEF，JHE，HYS臺(tái)站的上地幔各向異性校正后S偏振分析和ScS剩余各向異性分析圖中第II列藍(lán)色虛線部分是去除各向異性之后的遠(yuǎn)震S波質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡，紅色線段表示根據(jù)CMT震源機(jī)制解計(jì)算的遠(yuǎn)場S波偏振. 圖中IV列藍(lán)色虛線部分表示上地幔各向異性校正后ScS的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖，紅色曲線表示ScS剩余各向異性校正后的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖.Fig.4　S polarization analysis and ScS residual anisotropy analysis for stations ZSU, HEF, JHE, and HYS after correction for the upper mantle anisotropyII column blue dashed line represents S wave particle motion after anisotropy correction. Red solid line represents calculated remote S wave polarization based on CMT focal mechanism. IV column blue dashed line represents ScS particle motion after correction for upper mantle anisotropy. Red solid line represents particle motion after correction for residual ScS anisotropy.

圖5　畫在核幔邊界反射點(diǎn)上的ScS剩余各向異性分裂參數(shù)紅色線段表示射線參考系中的ScS分裂參數(shù)(φ*,δt)，黃色圓點(diǎn)表示ScS剩余各向異性為空值(Null)，黑色線段表示ScS射線路徑穿過核幔邊界區(qū)域的部分(CMB之上220 km范圍內(nèi)). 綠色方框表示Thomas等各向異性研究中的ScS反射點(diǎn)分布范圍，黃色線段是疊加后的分裂結(jié)果(Thomas et al., 2007). 背景是核幔邊界剪切波速度擾動(dòng)圖(He and Wen, 2011).Fig.5　ScS residual splitting parameters at reflection points of the CMBRed lines represent ScS residual splitting parameters in ray-based reference frame, yellow points represent ScS residual splitting with Null, and black lines represent seismic ray paths in the lowermost 220 km of the mantle. Green rectangle denotes the study area of Thomas, and the yellow line represents the stacking result (Thomas et al., 2007). The background is the shear velocity perturbations (He and Wen, 2011).

4　結(jié)論與討論

綜合上述分析結(jié)果，24個(gè)ScS剩余分裂參數(shù)的分布具有區(qū)域特征：在經(jīng)度107°～112°范圍內(nèi)，剩余各向異性分裂參數(shù)均為Null(圖5黃色圓點(diǎn)所示)；而在該經(jīng)度范圍東西兩側(cè)區(qū)域，各向異性分裂結(jié)果基本均為非Null(西側(cè)一個(gè)Null結(jié)果除外).剩余分裂參數(shù)區(qū)域分布特征表明研究區(qū)域核幔邊界D″層各向異性存在區(qū)域變化.He和Wen(2011)對(duì)歐亞大陸東部下方核幔邊界區(qū)域開展的S-ScS走時(shí)殘差分析和波形擬合研究揭示，在我們研究區(qū)域附近的核幔邊界D″層存在具有不同速度結(jié)構(gòu)和不同間斷面性質(zhì)的東西兩塊高速區(qū)域，可能與古特提斯和古太平洋俯沖板塊相關(guān)(van der Meer et al., 2010; He and Wen, 2011).McNamara等(2002)的地球動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果顯示，核幔邊界區(qū)域俯沖板塊存在強(qiáng)烈的剪切應(yīng)變.礦物物理實(shí)驗(yàn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在D″層溫壓條件下可能存在鈣鈦礦(pv)到過鈣鈦礦(ppv)的相變，導(dǎo)致速度結(jié)構(gòu)的異常.在強(qiáng)烈的剪切應(yīng)變條件下，過鈣鈦礦的晶格優(yōu)勢排列(LPO，Lattice Preferred Orientation)則可能是造成剪切波高速區(qū)D″層存在顯著各向異性的微觀機(jī)制(Murakami et al., 2004; Nowacki et al., 2013).結(jié)合前人研究結(jié)果，我們推測本研究中各向異性的區(qū)域變化可能同樣與古特提斯和/或古太平洋俯沖板塊相關(guān)(圖 6).

圖6　各向異性區(qū)域變化的可能解釋Fig.6　Schematic representation of potential scenarios that could explain the observed ScS residual splitting parameters

前人研究結(jié)果表明約束TTI對(duì)稱軸的幾何參數(shù)需要采用多路徑多方位角分布的各向異性分裂參數(shù)(Wookey et al., 2008;Nowacki et al., 2010).受地震事件和臺(tái)站分布限制，我們獲取的高質(zhì)量分裂參數(shù)均來自同一后方位角分布(125°～144°)的地震數(shù)據(jù)，因此無法利用獲得的剩余分裂參數(shù)對(duì)該區(qū)域核幔邊界D″層TTI對(duì)稱結(jié)構(gòu)做出進(jìn)一步的約束.另外本研究中高質(zhì)量的各向異性參數(shù)數(shù)量仍然有限，目前還無法約束不同各向異性區(qū)域的分布范圍.進(jìn)一步的研究需要結(jié)合其他震相對(duì)的研究結(jié)果，如SKS和SKKS差異分裂(Niu and Perez, 2004; Long,2009; He and Long, 2011； Ford et al., 2015)等，來共同約束可能的各向異性對(duì)稱結(jié)構(gòu)，提高對(duì)各向異性精細(xì)結(jié)構(gòu)的分辨能力，從而進(jìn)一步探討核幔邊界D″層各向異性產(chǎn)生的機(jī)制及相應(yīng)的地球動(dòng)力學(xué)過程.

致謝感謝中國地震局地球物理研究所國家數(shù)字測震臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)備份中心為本研究提供CDSN臺(tái)網(wǎng)地震波形數(shù)據(jù)，感謝IRIS為本研究提供FDSN臺(tái)網(wǎng)的地震波形數(shù)據(jù).研究中使用Wüstefeld的SplitLab軟件對(duì)S和ScS進(jìn)行剪切波分裂參數(shù)的分析.

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(本文編輯何燕)

Seismic anisotropy in the D″ layer near the core-mantle boundary beneath Southeast Asia

LUO Yu-Lai1, HE Yu-Mei1, ZHAO Liang2

1KeyLaboratoryofEarthandPlanetaryPhysics,ChineseAcademyofSciences,InstituteofGeologyandGeophysics,ChineseAcademyofSciences,Beijing100029,China2StateKeyLaboratoryofLithosphericEvolution,InstituteofGeologyandGeophysics,ChineseAcademyofSciences,Beijing100029,China

We probe lowermost mantle seismic anisotropy beneath Southeast Asia based on S and ScS differential splitting measurements of the broadband teleseismic data recorded by the Chinese Digital Seismic Network (CDSN) and the International Federation of Digital Seismograph Networks (FDSN). Twenty-four pairs of high-quality S and ScS shear wave splitting parameters from 7 deep events (>400 km) are obtained. Splitting parameters of S phases agree well with previous work, indicating upper mantle anisotropy beneath seismic stations. After correction for the upper mantle anisotropy and further analysis of the splitting parameters, we obtain 24 reliable ScS residual splitting parameters. Our results show Null splitting in the area between 107°～112° while non-Null splitting dominating to the east and west. Our results suggest that the distributions of splitting parameters indicate regional variation of the lowermost mantle anisotropy, which may be related with stagnant ancient Tethys and/or Pacific plates.

Core-mantle boundary； D″ layer； Seismic anisotropy； Shear wave splitting； S and ScS

10.6038/cjg20161014.

國家自然科學(xué)基金(41474042)資助.

羅玉來，男，1987年生，博士研究生，主要從事核幔邊界各向異性研究.E-mail：luoyulai10@mails.gucas.ac.cn

10.6038/cjg20161014

P315

2016-02-24，2016-07-15收修定稿

羅玉來， 何玉梅， 趙亮. 2016. 東南亞下方核幔邊界D″層地震各向異性. 地球物理學(xué)報(bào)，59(10):3674-3683,

Luo Y L, He Y M, Zhao L. 2016. Seismic anisotropy in the D″ layer near the core-mantle boundary beneath Southeast Asia.ChineseJ.Geophys. (in Chinese),59(10):3674-3683,doi:10.6038/cjg20161014.