近日，中國科學院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質重點實驗室（OMG）研究員夏少紅團隊聯合法國國家科研中心，以及南方科技大學研究團隊，利用程函方程面波成像方法，在中國中東部巖石圈三維結構成像研究上取得新進展。相關研究成果發表于Geophysical Journal International（《國際地球物理雜志》上，博士生周鵬翔（現為南方科技大學博士后）為該論文第一作者，夏少紅為通訊作者。
中國中東部作為東亞的核心區域，其巖石圈經歷了大陸拼合裂解、克拉通形成演化以及深部物質循環等重要過程，蘊含了東亞大陸形成演化的關鍵信息。建立精細的巖石圈結構模型可以為認識東亞巖石圈的物理化學狀態及動力學過程提供基礎支撐。
研究人員采用新發展的基于程函方程的面波成像方法，建立了一套速度模型，該模型利用布設在中國中東部的密集臺網記錄的遠震數據，從瑞利面波相位測量中直接獲取了25-150s相速度圖像，通過馬爾可夫蒙特卡洛方法反演到三維剪切波速度模型（Vsv）。其中，在相位測量階段，設計了一種基于臺陣的頻域-空間域解包方法解決了經典的周期跳躍問題；在旅行時間場構筑階段，為減少局部震蕩，引入符合波動方程的平滑樣條插值方法。該模型與典型構造域/構造邊界相吻合，對于小尺度構造體如窄裂谷系統有很好的分辨率。
該速度模型很好地反映了中國中東部主要構造帶的巖石圈結構特征。四川盆地下方存在深度大于200公里的克拉通根，整體表現為高波速異常；揚子克拉通東部和華夏塊體巖石圈較薄，下部的軟流圈呈現大面積的低速異常；華北克拉通由東到西巖石圈逐步增厚，在鄂爾多斯盆地下方部分區域仍然保留了深達200公里的克拉通根，但在其周圍區域顯示出巖石圈破壞特征；山西裂谷和渤海裂谷下方呈現出低波速異常，可能代表了正在進行的地幔上涌過程。
該模型將為區域成像、中國東部巖石圈形成演化以及地球動力學建模等研究提供基礎地質信息。該成果得到了國家自然科學基金委和國家留學基金委的聯合資助。
相關論文信息：Zhou, P., Chevrot, S., Lehujeur, M., Xia, S.*, & Yu, C. (2022). Eikonal surface wave tomography of central and eastern China. Geophysical Journal International, 231(3), 1865-1879.
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