台灣地區地幔過渡帶厚度的側向變化

Lateral Variations in the Thickness of Upper Mantle Transition Zone beneath Taiwan

李享勳(Xun-Sin Lee)

指導教授 ： 洪淑蕙

國立臺灣大學/理學院/地質科學研究所/碩士(2004年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2004.01018

摘要

距離地表410公里和660公里左右的深度，是一個地震波波速突然改變的地方，這個速度不連續的界面，已被證實可能是因為相變而造成兩邊物質性質改變，影響地震波傳遞速度的差異。而夾在這兩個震波波速不連續的界面中的區域稱之為地幔過渡帶。發生相變的臨界壓力會隨地幔溫度改變，因此藉由這兩個由相變造成的不連續面出現的深度可以做為地幔過渡帶的溫度指標；因此研究這兩層不連續面的相對位置，可反應此處地幔過渡帶的厚度和溫度異常，對台灣底下以及附近隱沒系統的上地幔構造能有更進一步的了解。
在台灣附近的兩套板塊隱沒系統，東部外海是菲律賓海板塊向北隱沒至歐亞板塊之下，南邊是歐亞板塊沿馬尼拉海溝向東隱沒至菲律賓海板塊之下。藉由地幔過渡帶厚度的側向變化，可以確認板塊在側向分佈延伸的情形，能夠對台灣底下板塊的分佈有更明確的定義。
在震波圖中主要波相的前後常常會出現一個額外的波相，這個次要的波相可能是因為主波經過某個特殊的構造而造成的反射波或折射波，利用上述的原理就可以來探索地幔過渡帶的變化情形。我們採用中央研究院地球科學所的寬頻地震網BATS ( Broadband Array in Taiwan for Seismology )、中央氣象局CWBS ( Central Weather Bureau )的測站以及日本石垣島和與那國島的測站，從1998-2003年的地震波紀錄，利用接收函數法(Receiver Function) (Ammon, 1991) 分析計算每一個遠震(震央距離 > 30o)到測站所觀察到的P410s和P660s的走時 (註：Pds 代表 P 波在深度d公里的位置轉換成S波的波相)。然後再利用共同點的疊加法(Common Points Stacking)，進一步得到不同位置垂直向變化的接收函數 (Shen et al., 1998)，依據每個區間接收函數的P660s和P410s的走時差，即可描繪出台灣底下的地幔過渡帶在側向上的厚度變化，進而推論相關的速度異常。
研究結果發現，P660s和P410s的走時差在台灣和附近區域底下要比參考的地球速度模型IASP91要來的大，顯示該區上地幔過渡帶的厚度要比全球平均值要厚，相對溫度更冷，最大的厚度和溫度異常發生在台灣南端，最大厚度、溫度異常分別為100km、700K；在24oN以北，地幔過渡帶的厚度漸漸趨近標準值，可知在24oN以北，並沒有冷異常的板塊隱沒入地幔過渡帶中的跡象，或者冷異常的板塊沒有隱沒至地幔過渡帶。

關鍵字

等深點疊加 ； 地幔過渡帶 ； 接收函數 ； 台灣寬頻地震網

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無資料

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BATS ； mantle transition zone ； common-point stacking ； clapeyron slope

參考文獻

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