地震各向异性与全球板块运动的相关性及其机理研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
41174084
项目类别：
面上项目
资助金额：
70.0万
负责人：
魏东平
依托单位：
中国科学院大学
学科分类：
D0407.地球内部物理和地球动力学(含地热学)
结题年份：
2015
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2015-12-31

项目参与者：
张晓惠；刘迁迁；孙振添；刘鎏；郭晓虎；
关键词：
有限元地震各向异性俯冲带数值模拟板块运动

项目摘要

地震各向异性现象能够深刻反映地球内部的动力学机制，将地震各向异性与板块运动速度模型结合起来，研究地表板块运动、地幔对流甚至地核发电机模式等一系列地球内部动力过程，正逐渐成为地震学与地球动力学研究领域中的热点问题之一。本研究主要包括以下两方面的内容：1）在充分占有现有地震各向异性观测数据的基础上，通过相关性分析等数据挖掘技术，尝试给出全球板块运动与地震各向异性的相关性分析，并得到关于全球板块运动如何影响其地震各向异性特征等新的认识。2）建立基于各向异性介质、多种控制因素下，消减板片俯冲模式的有限元构造动力模型，通过对俯冲板片及邻近区域、特别对环太平洋的一些典型俯冲带地区的地幔应力场分布进行数值模拟，并与地震各向异性的实际观测结果进行对比分析，探讨其地震各向异性的复杂成因机理，从而加深对于俯冲带动力俯冲机制，包括俯冲带弧后变形及俯冲带边界前进与后撤机理的了解。

结项摘要

地震各向异性深刻反映地球内部的动力学机制，并且在板块构造和岩石层运移过程中，地震各向异性所呈现的方位特性十分显著。本研究通过阅读与整理大量的文献资料，收集与分析了全球近8000个不同来源的地震各向异性及其它相关的地球物理数据。通过一系列的宏观与微观数值模型计算，探讨了地震各向异性与全球板块运动的表现形式与产生机理。主要研究结果如下：.1、全球板块运动与地震各向异性及应力场三者之间存在明显但程度不同的相关性，板块的绝对或相对运动控制着板块边界的地震各向异性和应力场特征，尤其是板块的相对运动，在板块边界处的影响十分明显。I型双地震带的快波偏振方向大多与海沟走向一致，夹角大多小于30°，而II型双地震带的快波偏振方向则与海沟走向的夹角较大，几乎垂直，其延迟时间与倾角和俯冲角度的关系都可用简单的线性方程描述；.2、对环太平洋西北部包括日本海的一些俯冲带地区，考虑双地震带地震应力场图像特征的不同情况进行了地球动力学建模与计算，结果显示，由于太平洋板块与菲律宾海板块的共同俯冲作用，可能是导致日本列岛在其关东地区形成反L型折曲的主要控制因素；.3、利用分子动力学方法，研究了零温和有限温度下利蛇纹石的微观结构，计算了其弹性与热力学等里物理性质，探讨了利蛇纹石的弹性性质对俯冲带动力学的影响。通过分析利蛇纹石的原子热运动轨迹，获得了利蛇纹石可能发生相变或者分解的温压范围，以及初步的脱水机理；.4、对南大西洋一段洋中脊（31°S-34.5°S）两侧的磁异常的偏度进行了系统研究。结果表明研究洋中脊两侧的板块在6.5 Ma期间存在剧烈形变，区域内扩张方向并不总是垂直于洋中脊走向，不同剖面的扩张方向也不一致，并与相应的地震各向异性图像呈现高度的相关性；.5、利用以前的工作积累，给出了GPS约束下对于川滇地区主要断裂现今活动速率的一种估算方法及相应的边界断层速度；以及利用在鲜水河断裂带南东段地表地温观测序列，探讨了该地区构造形态及活动强弱等的地球动力学特征。