西南印度洋中脊2D/3D广角地震层析成像

【摘要】为配合调查热液活动,揭示喷口及周边地壳结构,解释其构造成因,以及直接测量出轴部隆起区地壳的厚度,对板块构造和地幔柱理论作进一步探讨,2010年2-3月大洋26航次第六航段“大洋一号”调查船布设了40台海底地震仪(OBS)在SWIR50°E开展了3D台阵人工源地震探查。板块构造和地幔柱理论自诞生以来已经日趋完善,但仍有某些重要问题亟待解决,如近20年来调查发现的超慢速扩张洋中脊(全扩张速率≤20mm/yr)有异常的地壳厚度和组分,其构造过程及成因对经典理论提出了质疑。本文研究区位于超慢速扩张西南印度洋中脊(SWIR)(约14mm/yr)50°E附近,包括2个岩浆扩张段(第28段和第27段),其最主要的特征是存在多个热液喷口和隆起的扩张轴,表明岩浆热源充足,与一般认为超慢速扩张洋中脊缺少岩浆的特征相斥,这是第一个问题；研究区洋中脊轴部隆起受周围的Marion和Crozet等热点影响可能形成厚地壳,这一解释符合地幔柱理论,但海底取样中地壳组分的缺失也可以将地形隆起解释为地幔隆起而地壳缺失,这是第二个问题。本文即以此次地震调查获得的数据为基础,对上述重要问题开展了研究。经过炮点与台站位置校正、炸测时间校正、记录器时间漂移校正及滤波等一系列数据处理流程,分别进行了多条骨干剖面的2D和全区的3D纵波层析成像速度结构研究。结果表明：地壳结构主要可分两层,洋壳层2及洋壳层3,在穿越洋中脊扩张轴的剖面识别出厚度不均匀的洋壳层2A；沿洋中脊扩张轴地壳厚度变化明显,岩浆扩张段下方地壳厚度大,达8-1Okm,NTD区域地壳薄,约5km,地壳厚度变化主要集中在洋壳层3；沿洋中脊轴海底表层速度在岩浆扩张段和NTD有差异；28段扩张轴南侧地形隆起,海底表层速度高,达4.4km/s,莫霍面抬升,地壳减薄(约4-5kmm),北侧地形平坦,海底表层速度低(约3.2km/s),地壳较厚(约6km)；27段扩张轴两侧地壳结构相似,地壳厚度离轴远减薄,海底表层速度约3.2km/s;27段扩张中心下方存在低速异常,其范围为6km(NS)×10km(EW)×4km(Z)围绕研究区热液喷口周围截然不同的地壳结构,特别是在27段中央发现的巨厚地壳,开展了适量的热力学数值模拟并与其他超慢速扩张洋中脊地壳结构进行了对比、对拆离断层的存在性和作用及岩浆房等科学问题进行了深入的讨论。结论如下：a)巨厚地壳的发现直接表明了地幔柱理论的全球适用性,该厚地壳的成因可能为热地幔(达1420℃)和熔融物供给增多并且集中在扩张中心；b)研究区与典型超慢速扩张洋中脊的地壳结构有较大差异,表现在研究区洋中脊地壳厚度大、地幔未蛇纹石化和存在低速区,造成此差异的原因是研究区存在热地幔和较多岩浆供给；c)热液喷口的构造特征表现为：1)28段扩张轴南侧的地形隆起识别为拆离断层,长14km,持续活动约2Ma,为活动热液喷口提供了活动构造支持；2)27段下方的低速异常表明存在残留岩浆房,其成因可能为热点对洋中脊的影响或洋中脊本身岩浆供给增多,数值模拟表明其不能长期为热液活动提供热源,解释了热液喷口停止活动的原因。创新性成果有三：一是确定了超慢速扩张洋中脊存在巨厚的地壳(-10km)；二是地震层析方法在超慢速扩张洋中脊发现了残留岩浆房；三是得到洋壳层2A在SWIR的速度结构特征。这些成果在超慢速洋中脊都是首次,具有重要意义。尤其是巨厚地壳的发现,不仅支持了地幔柱理论,还表明研究区具有很好的热液硫化物矿开采前景。
【作者】牛雄伟；
【导师】阮爱国；
【作者基本信息】浙江大学，构造地质学，2014，博士
【关键词】西南印度洋中脊；地壳速度结构；层析成像；拆离断层；岩浆房；

【参考文献】
[1]高杨.高速远程滑坡铲刮动力学分析[D].长安大学,地质工程,2014,硕士.
[2]陈锐.数字签名技术在电子政务中的研究与应用[D].广西大学,农业电气化与自动化,2004,硕士.
[3]邱道尹,翟寿德.模糊模式识别的一种应用──产生最佳的工况类别[J].自动化学报,1994,01:110-113.
[4]高银波,张研.关于面元计算和观测系统设计的思考[J].石油地球物理勘探,2008,04:383-386+396+363-364.
[5]程娟.青岛市建筑领域可再生能源发展战略研究[D].西南交通大学,工商管理,2012,硕士.
[6]卢朋.基于DEA-TOBIT的大型工程项目风险管控效率研究[J].云南财经大学学报,2014,06:154-160.
[7]王晓慧.辉腾小区停车位权属纠纷案的法律分析[D].兰州大学,民商法,2012,硕士.
[8]王芳.论《西湖二集》的文人化倾向[D].湖北大学,中国古代文学,2012,硕士.
[9]宋晔.两晋南北朝经学博士考论[D].山东大学,中国古代史,2013,硕士.
[10]李果果.战略并购中目标企业价值评估方法研究[D].河北经贸大学,资产评估,2014,硕士.
[11]布仁仓,常禹,胡远满,李秀珍,贺红士.小兴安岭针叶树种在不同尺度上对环境因子的敏感性分析[J].植物生态学报,2008,01:80-87.
[12]刘韬,王宾.银行业数据仓库构建策略[J].华南金融电脑,2004,02:94-96.
[13]吴义杰,高德群,谢美云,杨德洲.储层综合描述技术在江苏XWZ地区复杂断块群的应用[J].石油地球物理勘探,2000,01:113-120.
[14]李向波.光学曲面在线测量系统误差分析与实验研究[D].吉林大学,机械制造及其自动化,2014,硕士.
[15]杨帆.基于中兴财光华会计事务所审计质量评价体系研究[D].河北大学,会计,2014,硕士.
[16]何辰飞.纳米波导管的非线性动力学分析[D].哈尔滨工业大学,一般力学与力学基础,2013,硕士.
[17]李元.宁夏新能源研究院新能源实验检测中心营销策略研究[D].宁夏大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[18]刘倩.TRIPS协议下我国知识产权保护研究[D].黑龙江大学,国际法学,2013,硕士.
[19]侯倩.负荷量氟伐他汀预处理对在体大鼠心肌缺血再灌注损伤保护作用的研究[D].河北医科大学,内科学（专业学位）,2013,硕士.
[20]王鹏霄.河南省悬钩子属植物资源调查与良种选育研究[D].河南农业大学,野生动植物保护与利用,2012,硕士.
[21]张其麟.多数据库环境数据库管理技术研究[D].北方工业大学,计算机技术,2014,硕士.
[22]顾海明.轿车车门系统CAE分析及优化设计[D].哈尔滨工业大学,车辆工程,2013,硕士.
[23]李珉.蛛网膜下腔出血与延迟性缺血性神经功能障碍的多元分析[D].浙江大学,外科学,2004,硕士.
[24]殷静燕.随机环境下变保费双分红复合帕斯卡模型的研究[D].南京航空航天大学,概率论与数理统计,2012,硕士.
[25]徐江凌.基于反跟踪和自修改代码技术的软件保护系统设计[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[26]李玉柱.无线视频监控系统的研究与应用[D].河北科技大学,检测技术与自动化装置,2014,硕士.
[27]齐维贵,丁宝.预加水成球控制系统控制策略分析[J].控制与决策,1997,02:146-149.
[28]王东庆.聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备与结构性能研究[D].东华大学,材料学,2004,硕士.
[29]陈志.Y含量对Mg-Gd-Y-Sm-Zr合金组织和性能的影响[D].河南科技大学,材料学,2014,硕士.
[30]朱晶松.徐州及洪洞、洛阳、郑州、金乡方言的比较研究[D].广西大学,汉语言文字学,2004,硕士.
[31]柯春林.X线诱导结直肠癌SW480细胞上皮间质转化及其信号传导通路的相关研究[D].福建医科大学,肿瘤学,2014,硕士.
[32]贾飞飞.植物抗性信号物质缓解番茄根结线虫的效应及其机制研究[D].浙江大学,园艺学,2013,硕士.
[33]胡桂林,曾庆.常用数据挖掘软件比较[J].国外医学(卫生经济分册),2005,01:20-26.
[34]宋洋.银屑病合并天疱疮7例临床分析[D].吉林大学,临床医学,2014,硕士.
[35]赵鑫.人体肠道中抗生素同化菌特性的研究[D].江南大学,食品科学,2012,硕士.
[36]殷哲.创新社会管理背景下的群体性事件预防体系研究[D].郑州大学,行政管理,2013,硕士.
[37]王彦国,张凤旭,王祝文,孟令顺,张瑾.位场向下延拓的泰勒级数迭代法[J].石油地球物理勘探,2011,04:657-662+667+500.
[38]汤思.穿越剧的文化现象研究[D].南京航空航天大学,广播电视艺术学,2013,硕士.
[39]魏衡江.连铸机分布式控制系统[J].冶金自动化,1991,01:58-60.
[40]宋佩莉.蚁群算法在旅行agent问题中的应用研究[D].西安建筑科技大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[41]张硕果.回热型微燃烧温差发电系统的研究[D].郑州大学,热能工程,2013,硕士.
[42]谷春雨.激励方法在事业单位管理中的应用研究[D].吉林大学,公共管理,2014,硕士.
[43]杨芬.邻苯二甲酸酯化合物土壤吸附行为的实验与QSPR研究[D].南京大学,环境科学,2013,硕士.
[44]农志启.现代环境设计中肌理符号的地域性表达研究[D].湖南大学,建筑与土木工程,2012,硕士.
[45]冯钟萱.基于时间序列分析组合模型的变形监测分析与预报[D].长安大学,大地测量学与测量工程,2013,硕士.
[46]兰飞.基于SSI的网络兼职发布与互动平台的设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[47]江兰兰.金属有机基多孔碳材料的制备及其超级电容特性研究[D].湘潭大学,2013.
[48]王蕾.晶态纳米结构碳基复合体的设计合成及其电化学性能研究[D].吉林大学,2013.
[49]许威.星点快速提取与高精度定位技术研究[D].浙江大学,光学工程,2013,硕士.
[50]褚颜春.泰国职业技术学校汉语零起点教学设计[D].广西师范大学,汉语国际教育,2013,硕士.