汤加俯冲带上地幔剪切波速度和方位各向异性结构

摘要

位于西南太平洋的汤加俯冲带发育有世界上最典型的“沟-弧-盆”体系，该区域不仅具有全球最快的板块俯冲速度，还发育扩张速率最快的弧后盆地——劳盆地。汤加俯冲带东北侧的萨摩亚地幔柱也与该俯冲系统间存在着强烈的相互作用，这使得该区的地幔动力过程更加复杂。虽然前人已在此进行了许多地球物理研究，但汤加俯冲带上地幔的精细三维结构，尤其是各向异性结构特征仍不清晰。为此，本文利用20～150 s周期范围内的远震基阶瑞利波的振幅和相位数据开展了方位各向异性层析成像研究，以期进一步约束汤加地区上地幔速度结构。研究结果认为：(1)萨摩亚地幔柱物质向南流入劳盆地主要发生在小于50 km的深度范围内；(2)劳盆地北部地幔楔中主要呈现东西向的地幔流动，而南部则存在南北向的地幔流动，这可能是地幔物质被动流动以适应俯冲板块不对称回卷的结果；(3)俯冲板片内主要呈现近南北向的快波方向，这可能与俯冲相关的正断层有关；(4)海沟外侧软流圈中存在平行海沟的横向地幔流动，这可能是软流圈物质受俯冲板块回卷挤压产生的。

关键词

各向异性层析成像 / 地幔对流 / 俯冲板片 / 汤加俯冲带 / 劳盆地

基金资助

国家自然科学基金面上项目(41972211); 日本科学促进协会项目(19H01996)