深部俯冲板片三维构造重建及其几何学 运动学研究

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1、第５６卷第１１期地球物理学报Ｖｏｌ．５６，Ｎｏ．１１２０１３年１１月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＧＥＯＰＨＹＳＩＣＳＮｏｖ．，２０１３鲁人齐，ＪｏｈｎＳｕｐｐｅ，何登发等．深部俯冲板片三维构造重建及其几何学、运动学研究———以汤加—克马德克地区俯冲板片为例．地球物理学报，２０１３，５６（１１）：３８３７３８４５，ｄｏｉ：１０．６０３８／ｃｊｇ２０１３１１２５．ＬｕＲＱ，ＳｕｐｐｅＪ，ＨｅＤＦ，ｅｔａｌ．Ｄｅｅｐｓｕｂｄｕｃｔｉｎｇｓｌａｂｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｉｔｓｇｅｏｍｅｔｒｙ，ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ：ａｃａｓｅｓ

2、ｔｕｄｙｆｏｒｔｈｅＴｏｎｇａＫｅｒｍａｄｅｃｓｌａｂｆｒｏｍｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ．犆犺犻狀犲狊犲犑．犌犲狅狆犺狔狊．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ），２０１３，５６（１１）：３８３７３８４５，ｄｏｉ：１０．６０３８／ｃｊｇ２０１３１１２５．深部俯冲板片三维构造重建及其几何学、运动学研究———以汤加—克马德克地区俯冲板片为例鲁人齐１，２，ＪｏｈｎＳｕｐｐｅ２，何登发３，ＪｏｎｎｙＷｕ２，２，刘波１，陈于高２ＲａｖｉＶＳＫａｎｄａ１北京大学地球与空间科学学院，北京１００８７１２台湾大学地质科学系，台北１０６１７３中国地质大学（北京）能源学院，

3、北京１０００８３摘要西南太平洋板块与澳大利亚板块之间的汤加—克马德克俯冲带，是研究地球动力学最重要的区域之一．本文研究根据ＭＩＴＰ０８地震数据，结合板块构造边界、地震活动分布、海岸地形数据等，基于ＧＯＣＡＤ软件平台建立三维地震层析成像，对西南太平洋板块的汤加—克马德克俯冲板片进行三维解释．地震层析成像显示汤加—斐济地区地幔至少存在三个“高速”异常体．早期汤加—克马德克俯冲板片穿过地幔转换带，并进入下地幔，最大深度达１６００ｋｍ．三维构造模型揭示了汤加—克马德克板片在深度６００～８００ｋｍ处存在断折形变，该俯冲板片去褶皱恢复后，测量其

4、俯冲的最大位移达２６００ｋｍ．汤加—克马德克板片开始快速俯冲的时间至少在３０Ｍａ之前，平均移动速率约为６８～１０４ｍｍ／ａ．俯冲板片三维构造重建和恢复，可以有效揭示俯冲板片几何学、运动学，为研究深源地震成因、地球深部变化过程和动力学机制提供约束．关键词地震层析成像，俯冲板片，三维构造模型，几何学、运动学，汤加—克马德克地区ｄｏｉ：１０．６０３８／ｃｊｇ２０１３１１２５中图分类号Ｐ３１５，Ｐ５４１收稿日期２０１２１２０６，２０１３０４２８收修定稿犇犲犲狆狊狌犫犱狌犮狋犻狀犵狊犾犪犫狉犲犮狅狀狊狋狉狌犮狋犻狅狀犪狀犱犻狋狊犵犲狅犿

5、犲狋狉狔，犽犻狀犲犿犪狋犻犮狊：犪犮犪狊犲狊狋狌犱狔犳狅狉狋犺犲犜狅狀犵犪犓犲狉犿犪犱犲犮狊犾犪犫犳狉狅犿狋狅犿狅犵狉犪狆犺狔１，２，ＳＵＰＰＥＪｏｈｎ２，ＨＥＤｅｎｇＦａ３，ＷＵＪｏｎｎｙ２，ＬＵＲｅｎＱｉ２，ＬＩＵＢｏ１，ＣＨＥＮＹｕｅＧａｕ２ＲａｖｉＶＳＫａｎｄａ１犛犮犺狅狅犾狅犳犈犪狉狋犺犪狀犱犛狆犪犮犲犛犮犻犲狀犮犲，犘犲犽犻狀犵犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犅犲犻犼犻狀犵１００８７１，犆犺犻狀犪２犜犺犲犇犲狆犪狉狋犿犲狀狋狅犳犌犲狅狊犮犻犲狀犮犲狊，犖犪狋犻狅狀犪犾犜犪犻狑犪狀犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔．犜犪犻狆犲犻１０６１７，

6、犆犺犻狀犪３犆狅犾犾犲犵犲狅犳犈狀犲狉犵狔犚犲狊狅狌狉犮犲狊，犆犺犻狀犪犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犌犲狅狊犮犻犲狀犮犲狊，犅犲犻犼犻狀犵１０００８３，犆犺犻狀犪犃犫狊狋狉犪犮狋ＴｈｅＴｏｎｇａＫｅｒｍａｄｅｃｓｕｂｄｃｔｉｏｎｚｏｎｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｏｕｔｈｗｅｓｔＰａｃｉｆｉｃＰｌａｔｅａｎｄｔｈｅＡｕｓｔｒａｌｉａｎＰｌａｔｅｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｋｅｙｒｅｇｉｏｎｓｔｏｔｈｅＧｅｏｄｙｎａｍｉｃｓｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍａｐｔｈｅ３Ｄｇｅｏｍｅｔｒｉｅｓｏｆｓｕｂｄｕｃｔｉｎｇｓｌａｂ

7、ｓ，ｔｈｅＭＩＴＰ０８ｓｅｉｓｍｉｃｔｏｍｏｇｒａｐｈｙｄａｔａｓｅｔｈａｖｅｂｅｅｎａｄｄｔｏｔｈｅＧＯＣＡＤｓｏｆｔｗａｒｅｂｙｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇｗｉｔｈｔｅｃｔｏｎｉｃｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ，ｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓａｎｄｃｏａｓｔｌｉｎｅｓ．ＴｈｅｔｏｍｏｇｒａｐｈｙｓｈｏｗｓｔｈｅｒｅａｒｅｔｈｒｅｅａｎｏｍａｌｏｕｓｌｙｆａｓｔｒｅｇｉｏｎｓｉｎｔｈｅｍａｎｔｌｅｂｅｎｅａｔｈｔｈｅＴｏｎｇａＦｉｊｉａｒｅａ．ＴｈｅＴｏｎｇａｋｅｒｍａｄｅｃｓｌａｂｈａｖｅｓｕｂｄｕｃｔｅｄｉｎｔｏｔｈｅｍａｎｔｌｅｔｒａｎｓｉｔｉ

8、ｏｎｚｏｎｅａｎｄｐｅｎｅｔｒａｔｅｄ基金项目国家自然科学基金（４０７３９９０６，４１２０２１４２）、国家科技重大专项（２０１１ＺＸ０５００５００３００４）和博士后科学基金（２０１２Ｍ５２０１２０，２０１３Ｔ６００２