Сейсмология приемных функций

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Представлен краткий обзор результатов применения метода приемных функций. В зоне фазовых переходов топография основных сейсмических границ оценивается с разрешением по глубине порядка 3 км и порядка 200 км по горизонтали. Максимальная амплитуда вариаций глубины основных границ достигает десятков километров. Установлено утонение переходной зоны мантии в горячих точках и соответствующее повышение температуры на величину порядка 100 °С. В ряде районов обнаружено 2 низкоскоростных слоя в переходной зоне мантии: один непосредственно над 410-км сейсмической границей, второй на глубине от 450 до 500 км. Происхождение первого слоя связано с высвобождением воды в мантийных плюмах при фазовом переходе оливин – вадслеит. Увеличение скорости поперечных волн в подошве второго слоя может объяснить наблюдения так называемой 520-км границы.

Традиционный подход к исследованию структуры коры и верхней мантии связан с использованием поверхностных волн. Приемные функции могут обеспечить более высокое разрешение на тех же глубинах при совместном использовании приемных функций продольных и поперечных волн. Результаты такого типа получены для Фенноскандии, Каапваальского кратона, Индийского щита, Центрального Тянь-Шаня, Байкальской рифтовой зоны, Азорских островов, островов Зеленого мыса и западного Средиземноморья. Приемные функции поперечных волн использованы в исследовании лунной коры. Совместное обращение приемных функций продольных и поперечных волн позволяет уверенно оценивать параметры сейсмических границ, включая такие слабые границы, как литосфера – астеносфера кратонов. В число определяемых параметров входит отношение скоростей продольных и поперечных волн. В рядe мест наблюдается очень высокое (> 2.0) отношение скоростей в нижней коре, которое может указывать на присутствие жидкости с высоким поровым давлением. Приемные функции позволяют оценивать параметры азимутальной анизотропии как функцию глубины. Изменение параметров с глубиной позволяет отличить активную анизотропию, связанную с современными деформациями, от замороженной анизотропии – эффекта прошлых тектонических процессов.

Об авторах

Л. П. Винник

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики Земли имени О.Ю. Шмидта Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: vinnik@ifz.ru
Россия, 123242, г. Москва, Б.Грузинская ул., д. 10, стр. 1

Список литературы

  1. Винник Л.П., Косарев Г.Л., Макеева Л.И. Анизотропия литосферы по наблюдениям волн SKS и SKKS // Докл. АН СССР. 1984. Т. 278. № 6. С. 1335–1339.
  2. Винник Л.П., Орешин С.И., Цыдыпова Л.Р., Мордвинова В.В., Кобелев М.М., Хритова М.А., Тубанов Ц.А. Кора и мантия Байкальской рифтовой зоны по данным приемных функций продольных и поперечных волн // Геодинамика и тектонофизика. 2017. Т. 8. № 4. С. 695–709.
  3. Винник Л.П., Эрдуран М., Орешин С.И., Косарев Г.Л., Кутлу Ю.А., Чакир О., Киселев С.Г. Совместное обращение P- и S-приемных функций и дисперсионных кривых волн Рэлея: результаты для Центрального Анатолийского Плато // Физика Земли. 2014. № 5. С. 33–43.
  4. Хu W., Lithgow-Bertelloni C., Stixrude L., Ritsema J. The effect of bulk composition and temperature on mantle seismic structure // Earth Planet. Sci. Lett. 2008. V. 275. P. 70–79.
  5. Berkhout A.J. Least-squares inverse filtering and wavelet deconvolution // Geophysics. 1977. V. 42. P. 1369–1383.
  6. Chevrot S., Vinnik L., Montagner J.-P. Clobal-scale analysis of the mantle Pds phases // J. Geoph. Res. 1999. V.104 (B9). P. 20, 203–20,219.
  7. Deverchere J., Petit C., Gileva N., Radziminovitch N., Melnikova V. Depth distribution of earthquakes in the Baikal rift system and its implications for the rheology of the lithosphere // Geophys.J. Int. 2001. V. 146 (3). P. 714–730.
  8. Du Z., Vinnik L.P., Foulger G.R. Evidence from P-to-S mantle converted waves for a flat “660-km” discontinuity beneath Iceland // Earth Planet. Sci. Lett. 2006. V. 241 (1). P. 271–280.
  9. Dziewonski A.M., Anderson D.L. Preliminary reference Earth model // Phys. Earth Planet Int. 1981. V. 25 (4). P. 297–356.
  10. Epov M.I., Pospeeva E.V., Vitte L.V. Crust structure and composition in the southern Siberian craton (influence zone of Baikal rifting) // Russian Geology and Geophysics. 2012. V. 53 (3). P. 293–306.
  11. Farra V., Vinnik L. Upper mantle stratification by P and S receiver functions // Geophys.J. Int. 2000. V. 141 (3). P. 699–712.
  12. Gaherty J.B., Jordan T.H. Lehmann discontinuity as the base of an anisotropic layer beneath continents // Science. 1995. V. 268 (5216). P. 1468–1471.
  13. Hier-Majumder S., Courtier A. Seismic signature of small melt fraction atop the transition zone // Earth Planet. Sci. Lett. 2011. V. 308 (3). P. 334–342.
  14. Jordan T.H. Composition and development of the continental tectosphere // Nature. 1978. V. 274. P. 544–548.
  15. Karato S.-I., Bercovici D., Leahy G., Richard G., Jing Zh. The transition-zone water filter model for global material circulation: where do we stand? Earth’s Deep Water Cycle. Geophysical Monograph Series. AGU / Eds Jakobsen S.D., Van Der Lee S., Washington D.C.V.168. 2006. P. 289–313.
  16. Katsura T., Ito E. The system Mg2SiO4–Fe2SiO4 at high pressures and temperatures: Precise determination of stabilities of olivine, modified spinel, and spinel //
  17. J. Geophys. Res. 1989. V. 94. P. 15, 663–15, 670. doi: 10.1029/JB094 iB11 p15663
  18. Keshav S., Gudfinnsson G.H., Presnall D.C. Melting phase relations of simplified carbonated peridotite at 12–26 GPa in the systems CaO–MgO–SiO2–CO2 and CaO–MgO–Al2 O3–SiO2–CO2: highly calcic magmas in the transition zone of the Earth // Journal of Petrology. 2011. V. 52 (11). P. 2265–2291.
  19. Kosarev G.L., Oreshin S.I., Vinnik l.P., Makeyeva L.I. Mantle transition zone beneath the central Tien Shan: Lithospheric delamination and mantle plumes // Tectonophysics. 2018. V. 723. P. 172–177.
  20. Kraft H., Vinnik L., Thybo H. Mantle transition zone beneath central-eastern Greenland: Possible evidence for a deep tectosphere from receiver functions // Tectonophysics. 2018. V. 728–729. P. 34–40.
  21. Lehmann I. S and structure of the upper mantle // Geophys. J.R. Astr. Soc. 1961. V. 4. P. 124–138.
  22. Morais I., Vinnik L., Silveira G., Kiselev S., Matias L. Mantle beneath the Gibraltar Arc from receiver func¬tions // Geophys. J. Int. 2015. V. 200 (2). P. 1155–1171.
  23. Mosegaard K., Vestergaard P.D. A Simulated Annealing Approach to Seismic Model Optimization with Sparse Prior Informaion // Geophysical Prospecting. 1991. V. 39 (5). P. 599–611.
  24. Phinney R.A. Structure of the Earth’s crust from spectral behavior of long‐period body waves // J. Geophys. Res. 1964. V. 69 (14). P. 2997–3017.
  25. Silveira G., Vinnik L., Stutzmann E., Farra V., Kiselev S., Morais I. Stratification of the Earth beneath the Azores from P and S receiver functions // Earth Planet. Sci. Lett. 2010. V. 299. P. 91–103.
  26. Vinnik L.P., Green R.W.E., Nicolaysen L.O. Recent deformation of the deep continental root beneath southern Africa // Nature. 1995. V. 375. P. 50–52. doi: 10.1038/375050 a0.
  27. Vinnik L., Chenet H., Gagnepain-Beyneix J., Lognonne Ph. First seismic receiver functions on the Moon // Geophys. Res. Lett. 2001. V. 28 (15). P. 3031–3034.
  28. Vinnik L., Farra V. Low S velocity atop the 410-km discontinuity and mantle plumes // Earth Planet. Sci. Lett. 2007. V. 262. P. 398–412. doi: 10.1016/j.epsl.2007.07.051
  29. Vinnik L., Kiselev S., Weber M., Oreshin S., Makeyeva L. Frozen and active seismic anisotropy beneath southern Africa // Geoph. Res. Lett. 2012b. V. 39. L08301. doi: 10.1029/2012 GL051326
  30. Vinnik L., Kozlovskaya E., Oreshin S., Kosarev G., Piiponen K., Silvennoinen H. The lithosphere, LAB, LVZ and Lehmann discontinuity under central Fennoscandia from receiver functions // Tectonophysics. 2016. V. 667. P. 189–198.
  31. Vinnik L., Kurnik E., Farra V. Lehmann discontinuity beneath North America: no role for seismic anisotropy // Geoph. Res. Lett. 2005. V. 32. L09306. doi: 10.1029/2004 GL022333
  32. Vinnik L., Silveira G., Kiselev S., Farra V., Weber M., Stutzmann E. Cape Verde hotspot from the upper crust to the top of the lower mantle // Earth Planet. Sci. Lett. 2012a. V. 319. P. 259–268.
  33. Vinnik L., Singh A., Kiselev S., Ravi Kumar M. Upper mantle beneath foothills of the western Himalaya: subducted lithospheric slab or a keel of the Indian shield? // Geophys. J. Int. 2007. V. 171 (3). P. 1162–1171.
  34. Vinnik L.P. Detection of waves converted from P to SV in the mantle // Phys. Earth Planet. Inter. 1977. V. 15 (1). P. 39–45.
  35. Vinnik L.P., Green R.W.E., Nicolaysen L.O. Seismic constraints on dynamics of the mantle of the Kaap¬vaal craton // Phys. Earth Planet. Inter. 1996a. V. 95 (3). P. 139–151.
  36. Vinnik L.P., Green R.W.E., Nicolaysen L.O., Kosarev G.L., Petersen N.V. Deep seismic structure of the Kaapvaal craton // Tectonophysics. 1996b. V. 262 (1). P. 67–75.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2019

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах