非洲南部地壳与上地幔地震波速度与径向各向异性特征及其对克拉通岩石圈中部不连续面的启示

克拉通地区发育的岩石圈中部不连续面(Mid-Lithosphere Discontinuity, MLD)对于理解克拉通的形成与演化有着重要的意义.非洲南部的卡普瓦尔克拉通(Kaavpvaal craton)较为稳定, 是研究MLD地震学特征及其成因机制的一个重点区域.本研究基于多个地震台网105个台站记录的700多个地震事件的面波波形, 通过Rayleigh波和Love波成像, 构建了非洲南部地壳与上地幔的三维剪切波速度与径向各向异性模型.研究结果表明, 卡普瓦尔克拉通的地壳与上地幔呈现相对高速异常, 其岩石圈与软流圈界面(LAB)出现在约220 km深.另外, 我们在卡普瓦尔克拉通岩石圈内部约100 km深观测到一个速度突变面, 可解释为MLD, 并在MLD下方观测到低速层.而各向异性在上地幔的垂直方向上并未显示明显的区域性突变, 似乎暗示MLD的地震各向异性特征更为复杂.结合前人的研究成果, 我们推测卡普瓦尔克拉通MLD与上地幔低速层的成因可能与温度密切相关.而镁值成分异常或岩浆侵入则会局部的改变该克拉通(尤其是其北部)上地幔速度.针对MLD与上地幔低速成因的研究还需结合更多的地球物理数据和岩石实验结果.本研究为理解克拉通的演化提供重要的基础.