阿尔山火山地区宽频带流动地震观测与深部结构研究

Based on the problems related to the depth of magma source and genic mechanism as well as the resolving potential of the available data about the Aershan volcanoes, the famous Quaternary intraplate volcanoes located in the southern Xing’an-Mongolian orogeny, we propose to deploy mobile broadband seismometers around the Aershan volcanoes, to record continuous seismic data for 2 years. Receiver function migration, surface wave dispersion tomography of ambient noise Green function and earthquake data, joint inversion of receiver function and surface wave dispersion, teleseismic body wave travel time tomography are conducted to obtain the 3D crustal and mantle velocity model about the Aershan volcanoes, to provide the seismological evidences to address the problems whether the Aershan volcanoes originate from the asthenosphere or mantle transition zone, induced by the lithospheric delamination or the dehydration of stagnated slab or other mechanism.

针对兴蒙造山带南段阿尔山火山岩浆源区的起源深度及成因机制这两个基本科学问题、以及现有观测资料的不足，拟在阿尔山火山地区布设宽频带流动地震台阵，进行为期两年的观测，获取地震观测资料，开展接收函数偏移成像、背景噪声格林函数和天然地震面波层析成像、接收函数和面波频散联合反演、远震体波走时层析成像等研究，获得阿尔山火山地区的壳幔三维速度结构，为甄别阿尔山火山是起源于软流圈还是地幔过渡带、是岩石圈拆沉还是俯冲滞留板片脱水或其他因素造成，提供地震学观测证据。

针对阿尔山火山群的深部结构及成因问题，本项目在阿尔山火山布设了30套宽频带流动地震仪，开展了为期两年半的连续观测，利用记录到的连续波形数据，开展了接收函数、层析成像、SKS分裂等研究，获得了研究区的地壳结构、上地幔三维速度结构、以及上地幔各向异性参数，揭示了阿尔山火山的深部结构特征。.阿尔山地区地壳厚度介于33—38 km，呈西北厚东南薄的特点。地壳平均波速比范围为1.73—1.83。推测阿尔山火山区薄壳和高波速比特征可能与上地幔玄武质岩浆底侵下地壳有关。.介于阿尔山火山和诺敏火山之间的上地幔400km深度存在显著的P波和S波低速以及高波速比异常，S波低速异常幅值明显高于P波，可能是上地幔热物质的反映。该异常正上方200km深度为明显的P波和S波高速以及低波速比异常，200km深度高速/低波速比异常两侧出现P波和S波低速以及高波速比异常，分别对应于阿尔山火山和诺敏火山，阿尔山火山下方的低速/高波速比异常的范围和幅值均大于诺敏火山，阿尔山火山和诺敏火山200km深度的低速/高波速比异常均与400km深度的异常相连，暗示着阿尔山火山与诺敏火山可能具有同源性，但阿尔山火山上地幔热异常的温度明显高于诺敏火山的上地幔热异常。阿尔山火山正下方400km深度出现显著的P波和S波高速以及低波速比异常，可能是岩石圈拆沉的反映，阿尔山火山200km深度热异常可能是岩石圈拆沉后软流圈上涌和400km深度热物质上涌的混合产物。.阿尔山地区的快波方向在46.5°附近出现显著的方向变化，从北侧的北北西-南南东方向转变为近东西向。快慢波延迟时间介于0.4-1.4s，最大延迟时间位于火山中心，最小延迟时间位于火山西部。我们认为阿尔山火山北部较为一致的北北西-南南东快波偏振方向，可能反映中生代伸展环境下形成的、被冻结在岩石圈的化石各向异性，局部受到与火山活动有关的地幔热物质上涌侵蚀，引起岩石圈厚度的局部变化，从而导致分裂时差的变化，阿尔山火山南部区域近东西向的快波方向可能与近东西向的小尺度地幔对流有关