大洋俯冲带的地幔变形和地震波各向异性的数值模拟

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• 作者：李忠海Jeanette Di LeoNeil Ribe
• 会议时间：2014-10-19
• 关键词：地幔变形 ; 地震波 ; 各向异性 ; 大洋俯冲带 ; 数值模拟
• 作者单位：李忠海(中国地质科学院地质研究所大陆构造与动力学国家重点实验室 北京 100037)Jeanette Di Leo(英国布里斯托尔大学地球科学系)Neil Ribe(法国国家科研中心流体力学实验室)
• 母体文献：2014年中国地球科学联合学术年会论文集
• 会议名称：2014年中国地球科学联合学术年会
• 会议地点：北京
• 主办单位：中国地球物理学会
• 语种：chi
• 分类号：P31;P5

摘要

地震剪切波分裂广泛应用于研究大洋俯冲带中的地幔流动,然而,地幔流动和地震波各向异性之间的定量关系仍然不太清楚.有限应变可以用于指示随时间累积的地幔变形,进而可能与地幔矿物晶格优选定向之间存在相关关系.这里,我们通过三维数值模拟的手段,对俯冲带的地幔流动、物质变形、橄榄石晶格优选定向,以及SKS剪切波分裂进行了系统的研究.结果显示,即使在非常复杂的地幔流动场中,橄榄石晶体的轴优选定向与有限应变椭球的长轴具有非常好的对应关系.但是,无论橄榄石轴还是有限应变椭球长轴,它们都不一定与地慢速度场对应,因为地幔变形主要取决于速度梯度而非速度本身。在俯冲板块的板下地幔中,顶部主要受控于俯冲板块牵引而产生的简单剪切,相反,深部主要受控于海沟后撤而引发的纯剪切。前者将产生垂直于海沟方向的快波分裂方向,而后者产生平行于海沟方向的快波分裂方向,从而如果在地表放置观测台站,那么其最终剪切波分裂结果将取决于这两种作用的竞争关系。同时,我们还对俯冲带不同部位的地幔变形机制和剪切波分裂特征进行了数值模拟,并与自然界中大洋俯冲带的观测数据进行对比。