西南印度洋中脊龙旂热液区（49°39’E）地震波各向异性研究

Dragon Flag hydrothermal field (49°39’E) where the first active hydrothermal vents on the ultraslow-spreading mid-ocean ridge were discovered, is located on Southwest Indian Ridge, and it is a key areas for exploration of seafloor polymetallic sulfide resources and studying to the deep ocean for China. The 65,634 three-dimensional travel-time residuals which show cosine relationship with azimuths, provide solid data base for innovative seismic anisotropy research here. The proposed project will carry out seismic anisotropic study by means of azimuthal seismic anisotropy technique and shear wave splitting, based on OBS data generated by the active (airguns) and passive (earthquakes) sources. Combined with three-dimensional velocity model and regional geological background data, the crustal cracks distribution, stress variation and mantle flow will be depicted by deep analysis for anisotropic parameters of fast wave direction and travel-time difference between fast wave and slow wave, and then hydrothermal circulation mechanism, lithospheric deformation and deep dynamics process etc will be revealed. It will not only make great contribution for hydrothermal circulation mechanism on ultra-slow spreading ridges, but also provide fundamental data for the exploration and development of seafloor polymetallic sulfide resources. This research has profound significances for both science and resources.

西南印度洋中脊龙旂热液区（49°39’E）是超慢速扩张洋中脊上发现首个活动热液喷口的地方，也是我国开展海底多金属硫化物资源勘探及走向深海大洋的重点研究区域。前期具备余弦函数分布特征的65,634对三维走时残差数据，为该区开展创新性的地震波各向异性研究提供了坚实数据基础。本项目拟在前期研究基础上，利用65,634对主动源走时残差及最新采集的被动源地震数据，通过采用纵波方位各向异性和横波分裂联合分析的方法，重点研究地壳和地幔各向异性特征，并结合三维速度模型与区域地质背景资料，对获得的快波方向和快、慢波到时差参数进行深入分析，阐明地壳内裂隙分布、应力场变化和地幔流动特征，揭示龙旂热液区的热液循环机制、岩石圈形变和深部动力学过程等科学问题。本项目不仅为超慢速扩张洋中脊的热液系统研究做出实质性的贡献，而且为我国今后海底多金属硫化物资源勘探提供重要依据，对科学与资源均具有深远的研究意义。

西南印度洋中脊龙旂热液区（49°39’E）是超慢速扩张洋中脊上发现首个活动热液喷口的地方，也是我国走向深海大洋的重点研究区域。2010年在该区实施了大规模三维海底地震仪（OBS）探测实验，并利用三维反演软件（FAST）获得了左侧“中国结”的高精度三维各向同性地震结构，初步揭示了研究区活动热液喷口的热源位置和热液通道。.本项目正是基于上述三维模拟结果，为了深入揭示研究区形成演化的动态过程，对上述三维速度结构模拟的65,634对走时残差数据进行纵波方位各向异性研究，以及对2014-2015年大洋34航次采集的5台被动源OBS进行横波各向异性研究，取得了如下成果和认识：（1）65,634对走时残差与其方位角之间存在显著的余弦函数关系，快波方向与扩张脊近乎平行，结合海底地形地貌特征，初步推断洋脊扩张产生的裂隙是造成研究区地震波各向异性的原因；（2）根据射线拐点深度和速度结构将65,634对走时残差划分为三组，分别对应准地壳层2、层3和上地幔顶部，进一步发现各组走时残差与其方位角之间均存在显著的余弦函数关系，且快波方向也与扩张脊近乎平行，推断准地壳层2、层3和上地幔顶部的各向异性均与裂隙有关，但也不排除地壳层3和上地幔顶部存在定向排列的部分熔融体；（3）研究区发育渗透率高的裂隙，其热液循环不只是存在于垂直扩张脊方向上，而且在平行扩张扩张脊方向也有发生，是一个三维空间展布的热液循环模式；（4）走时数据的射线穿透深度，不同深度和不同区域的射线覆盖程度，以及走时残差质量好坏，均会影响纵波方位各向异性研究，对于今后类似的研究，若需要获得研究区精细的地震波各向异性特征，建议加密OBS间距和放炮间距，并确保走时数据拾取准确和三维速度结构模拟合理；（5）横波分裂研究首先要获得被动源OBS和微震位置，由于被动源OBS定位作业时计时器出现问题，以及被动源OBS记录数据量大、信噪比较陆地台站差，只能手动逐个识别和拾取，工作量大，导致该部分研究尚未完成，不过横波分裂研究是对纵波各向异性研究的验证和补充，不影响本项目获得的对研究区地震波各向异性现象及其反映的地下结构特征的认识。