长白山火山的起源和太平洋俯冲板块之间的关系

关于三维地震精细结构的分析及地球物理层析成像的论文,希望对大家有所帮助

第19卷第3期2004年6月

文章编号:1001-8166(2004)03-0364-04

地球科学进展

ADVANCEINEARTHSCIENCES

Vol.19 No.3Jun.,2004

长白山火山的起源和太平洋俯冲板块之间的关系

雷建设,赵大鹏

(爱嫒大学地球动力学研究中心,日本松山市790-8577)

摘 要:近年来,尽管不同学科通过不同手段对长白山火山进行过广泛研究,然而,目前人们对它的起源仍不清楚。利用全球地震层析成像和区域层析成像结果,综合分析了长白山火山的起源。结果表明,它的起源既不同于夏威夷等板内热点火山,也不同于日本等岛弧火山,而是一种与太平洋俯冲板块在地幔转换带内的滞留和深部脱水等过程密切相关的弧后板内火山。关 键 词:长白山火山;板内火山;俯冲板块;地震层析成像中图分类号:P315 63 文献标识码:A

y

0 引 言

在中国大陆有3个著名的活火山:五大莲池、长白山和腾冲火山。腾冲火山位于中国西南部,五大莲池和长白火山位于中国东北部。这3个活火山在历史上都曾多次喷发,如五大莲池于1719 1721年间[1],腾冲火山于1465 1620年间[1],长白火山于公元前1120年、公元1050、1413、1597、1668和1702年喷发过。然而,这些火山的起源人们都还不清楚。长白山火山也叫天池或白头山火山,位于中国东北部和朝鲜接壤的长白山上。地质学、地球物理学和地球化学等多种不同学科不同方法都已被用于对长白山火山起源的研究。例如,大地电磁测深结果表明长白山之下的地壳为低阻层[3];地震爆破实验结果表明长白山火山之下的地壳与上地幔顶部存在低速异常,这说明在该异常区有岩浆囊存在。有些学者认为长白火山为热点火山[5],而有些研究结果却表明它是一种弧后火山。为进一步澄清长白火山的成因,本文通过综合分析全球地震层析成像和区域层析成像结果来系统地讨论长白山火山的起源。

[6]

[4]

[2]

太平洋至东亚的纵剖面结果。这个模型除使用直达P波外,还使用了pP、PP、PcP和Pdiff等多种后续震相,并考虑了莫霍面、410和660km间断面的起伏变化对射线路径和走时的影响[6]。由图1可以清楚看到,在上地幔中的俯冲太平洋板块成像为非常清晰的高速异常带,而且深至600km的板块内部也有地震发生。由于在全球模型中采用了较大间距的网格节点,高速异常板块厚度看似150~200km。而在高分辨率区域地震层析成像中,板块厚度仅100km左右,P波速度比周围地幔高达5%~6%

[8,9]

。在中国

东北部,俯冲太平洋板块在地幔转换带内呈现为滞留状态(图1)。在滞留板块之下的下地幔,可以看

到高速异常碎片。在其它的全球模型[10~12]中,也可以发现类似的异常结构特征。这些结果表明,太平洋板块在俯冲过程中遇到了670km间断面的强大阻力,因而在地幔转换带中变弯并在此长期积累(超过1亿年之久),最后因相变引起的极大重力不平衡而下落至核幔边界。

图1还显示了长白山火山之下地震波速呈现极强的低速异常,它也正好位于在地幔转换带中滞留的太平洋板块之上。这一结果和斐济 汤加地区的地震层析成像细结构结果非常类似,即斐济弧后火山正好处于汤加板块地幔楔的极低波速异常区之上[9]。

1 全球地震层析成像

图1显示了一个全球P波地震层析成像

y收稿日期:2004-04-09;修回日期:2004-04-19

[7]

从西

(-)男,sci.ac.jp

第1页下一页