Геофизические процессы и биосфера: статья

ПОВЕРХНОСТНО-ВОЛНОВАЯ ТОМОГРАФИЯ ЮГО-ВОСТОЧНОЙ АЗИИ
А.И. ФИЛИППОВА1
О.А. СОЛОВЕЙ2
1 Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН
2 Институт земной коры СО РАН
Журнал: Геофизические процессы и биосфера
Том: 20
Номер: 1
Год: 2021
Страницы: 50-60
УДК: 550.348.436
DOI: 10.21455/GPB2021.1-5
Информация об авторах
Аннотация
Библиографический список
Ключевые слова: волны Рэлея и Лява, поверхностно-волновая томография, земная кора, верхняя мантия, Юго-Восточная Азия
Аннотация: В работе представлены результаты исследования глубинного строения земной коры и верхней мантии Юго-Восточной Азии по данным томографии поверхностных волн. Для этого методом спектрально-временного анализа была составлена представительная выборка дисперсионных кривых групповых скоростей волн Рэлея (6522 трассы) и Лява (4489 трасс) в диапазоне периодов 10-250 с. На ее основе методом двумерной томографии для случая сферической поверхности рассчитано распределение групповых скоростей на отдельных периодах. Всего построено по 18 карт для каждого типа поверхностных волн и выполнены оценки горизонтального разрешения результатов картирования. С целью облегчения интерпретации полученных карт для трех различных тектонических провинций - плато Тибет, Индийской плиты и Южно-Китайского моря, полученные по результатам томографии локальные дисперсионные кривые волн Рэлея и Лява были обращены в скоростные разрезы волн SV и SH соответственно. Полученные распределения групповых скоростей поверхностных волн позволили проанализировать основные крупномасштабные особенности строения земной коры и верхней мантии Юго-Восточной Азии и связать выявленные скоростные неоднородности с различными геологическими структурами. Так, было показано, что на периоде 20 с минимумы групповых скоростей волн Рэлея и Лява приурочены к регионам, характеризующимся большой мощностью осадочных отложений. Минимумы и максимумы групповых скоростей на периоде 50 с в большинстве случаев соответствуют районам с утолщенной и утоненной корой соответственно. С увеличением периода до 150 с максимальные скорости поверхностных волн наблюдаются под стабильными тектоническими структурами (Индийской плитой, Китайско-Корейской и Южно-Китайской платформами, Таримским бассейном), минимальные - под окраинными морями на востоке исследуемой области и полуостровом Индокитай. На бóльших периодах вариации скоростей становятся менее выраженными, что свидетельствует о более однородной структуре подастеносферных слоев верхней мантии.
Список литературы: Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., Натапов Л.М. Тектоника литосферных плит территории СССР. М.: Наука, 1990. 328 с.

Кожевников В.М., Середкина А.И., Соловей О.А. Дисперсия групповых скоростей волн Рэлея и трехмерная модель строения мантии Центральной Азии // Геология и геофизика. 2014. Т. 55 (10). С. 1564-1575.

Левшин А.Л., Яновская Т.Б., Ландер А.В., Букчин Б.Г., Бармин М.П., Ратникова Л.И., Итс Е.Н. Поверхностные сейсмические волны в горизонтально-неоднородной Земле. М.: Наука, 1986. 278 с.

Середкина А.И. Поверхностно-волновая томография Арктики по данным дисперсии групповых скоростей волн Рэлея и Лява // Физика Земли. 2019. № 3. C. 58-70. https://doi.org/10.31857/S0002-33372019358-70

Середкина А.И., Соловей О.А. Анизотропные свойства верхней мантии Центральной Азии по данным дисперсии групповых скоростей волн Рэлея и Лява // Геодинамика и тектонофизика. 2018. Т. 9, № 2. С. 413-426. https://doi.org/10.5800/GT-2018-9-2-0354

Середкина А.И., Кожевников В.М., Соловей О.А. Дисперсия групповых скоростей волн Рэлея и Лява и анизотропные свойства мантии Азиатского континента // Геология и геофизика. 2018. Т. 59, № 4. С. 553-565. https://doi.org/10/15372/GiG20180410

Яновская Т.Б. Развитие способов решения задач поверхностно-волновой томографии на основе метода Бэйкуса-Гильберта // Вычислительная сейсмология. 2001. Вып. 32. С. 11-26.

Яновская Т.Б. Поверхностно-волновая томография в сейсмологических исследованиях. СПб.: Наука, 2015. 167 с.

Яновская Т.Б., Кожевников В.М. Анизотропия верхней мантии Азиатского континента по групповым скоростям волн Рэлея и Лява // Геология и геофизика. 2006. Т. 47. С. 622-629.

Behera L., Sain K. Crustal velocity structure of the Indian shield from deep seismic sounding and receiver function studies // J. Geol. Soc. India. 2006. V. 68. P. 989-992.

Bijwaard H., Spakman W., Engdahl E.B. Closing the gap between regional and global travel time tomography // J. Geophys. Res. 1998. V. 103. B. 12. P. 30055-30078.

Ceylan S., Ni J., Chen J.Y., Zhang Q., Tilmann F., Sandvol E. Fragmented Indian plate and vertically coherent deformation beneath Eastern Tibet // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. B11303. P. 11. https://doi.org/10.1029/2012JB009210

Das R., Ashish, Saha G.K. Crust and shallow mantle structure of south India by inverting interpolated receiver function with surface wave dispersion // J. Asian Earth Sci. 2019. V. 176. P. 157-167. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2019.02.011

Dixit M., Singh A.P., Mishra O.P. Rayleigh wave group velocity tomography of Gujarat region, Western India, and its implications to mantle dynamics // J. Seismol. 2017. V. 21. P. 809-823. https://doi.org/10.1007/s10950-016-9636-y

Dziewonski A.M., Anderson D.L. Preliminary reference Earth model // Phys. Earth Planet. Inter. 1981. V. 25. P. 297-356.

Ekström G. A global model of Love and Rayleigh surface wave dispersion and anisotropy, 25-250 s // Geophys. J. Inter. 2011. V. 187. P. 1668-1686. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2011.05225.x

Feng M., An M. Lithosphere structure of the Chinese mainland determined from joint inversion of regional and teleseismic Rayleigh-wave group velocities // J. Geophys. Res. 2010. V. 115. B06317. https://doi.org/10.1029/2008JB005787

Feng M., An M., Zhao W., Xu, G., Mechie J., Zhao Y. Lithospheric structures of Northeast Tibetan Plateau and their geodynamic implications // J. Geodynamics. 2011. V. 52. P. 432-442. https://doi.org/10.1016/j.jog.2011.07.002

Koulakov I. High-frequency P and S velocity anomalies in the upper mantle beneath Asia from inversion of world traveltime data // J. Geophys. Res. 2011. V. 116. B04301. https://doi.org/10.1029/2010JB007938

Laske G., Masters G., Ma Z., Pasyanos M. Update on CRUST1.0: A 1-degree global model of Earth’s crust // Geophys. Res. Abstr. 2013. 15 Abstr. EGU 2013-2658.

Lebedev S., Nolet G. Upper mantle beneath Southeast Asia from S velocity tomography // J. Geophys. Res. 2003. V. 108. B1. P. 2048. http://dx.doi.org/10.1029/2000JB000073

Li S., Mooney W.D., Fan J. Crustal structure of mainland China from deep seismic sounding data // Tectonophysics. 2006. V. 420. P. 239-252. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2006.01.026

Li T. The principal characteristics of the lithosphere of China // Geosci. Frontiers. 2010. V. 1. P. 45-56. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2010.08.005

Li Y., Wu Q., Pan J., Zhang F., Yu D. An upper mantle S-wave velocity model for East Asia from Rayleigh wave tomography // Earth Planet. Sci. Let. 2013. V. 377-378. P. 367-377. http://dx.doi.org/10.1016/j.epsl.2013.06.033

Liu Zh., Tian X., Yuan X., Liang X., Chen Y., Zhu G., Zhang H., Li W., Tan P., Zhuo S., Wu Ch., Nie S., Wang G., Yu G., Zhou G. Complex structure of upper mantle beneath the Yadong-Gulu rift in Tibet revealed by S-to-P converted waves // Earth Planet. Sci. Let. 2020. V. 531. 115954. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2019.115954

Lü Y., Zhang Z., Pei S., Sandvol E., Xu T., Liang X. 2.5-dimensional tomography of uppermost mantle beneath Sichuan-Yunnan and surrounding regions // Tectonophysics. 2014. V. 627. P. 193-204. http://dx.doi.org/10.1016/j.tecto.2013.03.008

Ma Z., Masters G., Laske G., Pasyanos M. A comprehensive dispersion model of surface wave phase and group velocity for the globe // Geophys. J. Inter. 2014. V. 199. P. 113-135. https://doi.org/10.1093/gji/ggu246

Maurya S., Montagner J.-P., Kumar M.R., Stutzmann E., Kiselev S., Burgos G., Rao N.P., Srinagesh D. Imaging the lithospheric structure beneath the Indian continent // J. Geophys. Res. Solid Earth. 2016. V. 121. P. 7450-7468. https://doi.org/10.1002/2016JB012948

Pandey S., Yuan X., Debayle E., Priestley K., Kind R., Tilmann F., Li X. A 3D shear-wave velocity model of the upper mantle beneath China and the surrounding areas // Tectonophysics. 2014. V. 633. P. 193-210. http://dx.doi.org/10.1016/j.tecto.2014.07.011

Panning M., Romanowicz B. Inferences of flow at the base of the Earth’s mantle based on seismic anisotropy // Science. 2004. V. 303. P. 351-353

Priestley K., Debayle E., McKenzie D., Pilidou S. Upper mantle structure of Eastern Asia from multimode surface waveform tomography // J. Geophys. Res. 2006. V. 111. B10304. https://doi.org/10.1029/2005JB004082

Ritzwoller M.H., Levshin A.L. Eurasian surface wave tomography: Group velocities // J. Geophys. Res. 1998. V. 103. P. 4839-4878.

Schaeffer A.J., Lebedev S. Global shear speed structure of the upper mantle and transitional zone // J. Geophys. Inter. 2013. V. 194. P. 417-449. https://doi.org/10.1093/gji/ggt095

Sengor A.M.C., Natal’in B.A., Burtman V.S. Evolution of the Altaid tectonic collage and Palaeozoic crustal growth in Eurasia // Nature. 1993. V. 364. P. 299-307.

Seredkina A. S-wave velocity structure of the upper mantle beneath the Arctic region from Rayleigh wave dispersion data // Phys. Earth Planet. Inter. 2019. V. 290. P. 76-86. https://doi.org/10.1016/j.pepi.2019.03.007

Seredkina A.I., Kozhevnikov V.M., Melnikova V.I., Solovey O.A. Seismicity and S-wave velocity structure of the crust and the upper mantle in the Baikal rift and adjacent regions // Phys. Earth Planet. Inter. 2016. V. 261. P. 152-160. https://doi.org/10.1016/j.pepi.2016.10.011

Shapiro N.M., Ritzwoller M.H. Monte-Carlo inversion for a global shear velocity model for the crust and upper mantle // Geophys. J. Inter. 2002. V. 151 (1). P. 88-105.

Shen W., Ritzwoller M.H., Kang D., Kim Y.-H., Lin F.-C., Ning J., Wang W., Zheng Y., Zhou L. A seismic reference model for the crust and uppermost mantle beneath China from surface wave dispersion // Geophys. J. Inter. 2016. V. 206. P. 954-979. https://doi.org/10.1093/gji/ggw175

Shi Y.-T., Gao Y., Shen X.-Z., Liu K.H. Multiscale spatial distribution of crustal seismic anisotropy beneath the north-eastern margin of the Tibetan plateau and tectonic implications of the Haiyuan fault // Tectonophysics. 2020. V. 774. 228274. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2019.228274

Tang Q., Zheng C. Crust and upper mantle structure and its tectonic implications in the South China Sea and adjacent regions // J. Asian Earth Sci. 2013. V. 62. P. 510-525. http://dx.doi.org/10.1016/j.jseaes.2012.10.037

Tewari H.C., Prasad B.R., Kumar P. Structure and tectonics of the Indian continental crust and its adjoining region: Deep seismic studies. Amsterdam: Elsevier, 2018. 224 p.

Wan T., Zhao Q., Lu H., Wang Q., Sun C. Discussion on the special lithosphere type in Eastern China // Earth Sci. 2016. V. 5, N 1. P. 1-12. https://doi.org/10.11648/j.earth.20160501.11

Yanovskaya T.B., Kozhevnikov V.M. 3D S-wave velocity pattern in the upper mantle beneath the continent of Asia from Rayleigh wave data // Phys. Earth Planet. Inter. 2003. V. 138. P. 263-278.

Yanovskaya T.B., Antonova L.M., Kozhevnikov V.M. Lateral variations of the upper mantle structure in Eurasia from group velocities of surface waves // Phys. Earth Planet. Inter. 2000. V. 122. P. 19-32.

Zhao D., Yu Sh., Ohtani E. East Asia: Seismotectonics, magmatism and mantle dynamics // J. Asian Earth Sci. 2011. V. 40. P. 689-709. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2010.11.013

Zhou Y., Nolet G., Dahlen F. A., Laske G. Global upper-mantle structure from finite-frequency surface-wave tomography // J. Geophys. Res. 2006. V. 111. B04304. https://doi.org/10.1029/2005JB003677

Zhou L., Xie J., Shen W., Zheng Y., Yang Y., Shi H., Ritzwoller M.H. The structure of the crust and uppermost mantle beneath South China from ambient noise and earthquake tomography // Geophys. J. Iner. 2012. V. 189. P. 1565-1583. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2012.05423.x