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范恩博等-Geology:缅甸大陆板片俯冲带地幔楔中不同类型橄榄石结构的分布:来自地震各向异性的约束
2024-01-21 | 作者: | 【 】【打印】【关闭

缅甸位于印度板块向欧亚板块斜向俯冲交汇位置的东缘,形成了一系列南北走向的构造单元和断层,如印缅山脉、中央盆地、实皆断层等(图1)。大量地震各向异性与矿物变形实验等研究揭示了大洋板片俯冲条件下地幔楔中的地幔流动模式和不同类型橄榄石结构分布情况,然而对于大陆板片俯冲条件下这方面的认识还尚不清楚。接收函数和层析成像研究表明在缅甸中部北纬22度至24度之间下方存在俯冲的印度大陆板片。为探索大陆板片俯冲条件下地幔楔中地幔流动模式和不同类型橄榄石结构分布情况,新京葡萄最新官网地质与地球物理所地球与行星物理院重点实验室博士后范恩博与导师艾印双研究员、美国密苏里科技大学Stephen S. Gao教授等人,基于2016年地质地球所和缅甸地球科学学会合作在缅甸中部布设的密集流动地震台阵所采集回的高质量数据(图1),开展了近震剪切波分裂研究,获得了384个良好的剪切波分裂结果(图2)。与其他俯冲带弧前区域观测到的近震剪切波分裂结果呈现与海沟走向平行或垂直的快波方向不同,在缅甸弧前区域发现了快波方向的90度剧烈变化(图2)。这一结果很难用前人提出的单一类型橄榄石结构或者地幔楔的蛇纹石化模型进行解释。

图1 缅甸中部构造简图。红色三角表示地震台站,圆圈表示地震事件。棕色虚线和紫色实线分别表示俯冲板片上界面深度和断层

图2 (A)射线路径(蓝线)的横截面示意图。黄色三角和红色圆圈分别表示台站和事件,上图和下图分别表示地表高程和剪切波速度。(B)近震剪切波分裂结果(黑色短棒),底图颜色表示快波方向和俯冲板片走向的差异。(C)远震剪切波分裂结果(黑色短棒),底图颜色表示分裂时间大小

通过分析剪切波分裂结果的空间相干性(各向异性深度估计)、射线入射角、S波初始极化方向、不同震源深度事件结果、地壳各向异性结果并结合前人地球物理、地球化学等结果,推断该地区的各向异性主要来自地幔楔。在此基础上结合剪切波分裂正演模拟结果,推断在缅甸中部下方大陆板片俯冲影响下,地幔楔中橄榄石结构从西至东发生了B型橄榄石结构向C或E型橄榄石结构再转变为B型橄榄石结构的变化(图3)。

比大洋俯冲板片温度更低的大陆俯冲板片降低了80 km俯冲板片等深线以西区域弧前地幔楔的温度,为B型橄榄石结构的形成提供了有利条件。在80 km和100 km俯冲板片等深线之间,含水流体作用下产生的部分熔融显著降低了该区域的应力,促成了C或E型橄榄石结构的形成。随着深度的增加,俯冲板片下方地幔和板片之间的强度对比减弱,二者之间从解耦转变为耦合状态,增加了应力,从而再次转变为B型橄榄石结构(图3)。缅甸中部大陆板片俯冲弧前区域同时存在不同类型橄榄石结构模型为深入理解大陆板片俯冲动力学过程提供了新的视角。

图3 缅甸中部下方地幔楔中地幔流动模式和不同类型橄榄石结构分布示意图

研究成果发表于国际学术期刊Geology(范恩博,艾印双*,Stephen S. Gao*,何玉梅,Kelly H. Liu,姜明明,侯广兵,杨顺,Chit Thet Mon,Myo Thant,Kyaing Sein. Mantle flow and olivine fabric transition in the Myanmar continental subduction zone [J]. Geology, 2024. DOI: 10.1130/G51698.1.)。该成果受到国家自然科学基金等项目(42030309,42130308)的资助。

 
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