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上地幔结构研究有助于了解地球内部物质组成、运动和理解地球内部动力学过程,并对地球化学和矿物物理学提供有效约束均具有重要意义。 本文选择的研究区为汤加-斐济俯冲区,其位于西南太平洋板块与印度-澳大利亚板块的交汇处,是全球俯冲速度最快的地区,也是世界上最典型的俯冲带之一。其下方发育有大量的中、深源地震,并且能够被如日本Hi-net台网、中国数字测震台网(CDSN)这样的高密度地震台网所记录,为研究地球内部速度结构提供了丰富的高质量的台阵/台网资料。 本文收集了CDSN和日本Hi-net台网记录到的2010年以来发生在汤加-斐济地区深度介于270-600 km之间且体波震级Mb介于5-7之间的3个地震的宽频带/短周期波形资料,对这些波形资料按震中距和反方位角分区进行N次根倾斜叠加处理,获得了分辨率较高的叠加灰度图。通过与参考地球模型(IASP91)给出的理论慢度差和走时差的对比,提取来自上地幔间断面反射转换的sdP、pdP震相和透射转换的SdP震相,反演得到来自上地幔不同间断面的转换点的深度以及位置。据此得到如下结果: 1.汤加-斐济地区东南部的410km间断面深度上升了约20 km;而在俯冲拐弯的北部区域,该间断面靠俯冲板块一侧出现上升现象,约13-27 km,而离俯冲板块较远区域该间断面出现了下降现象,最大下降深度约12km,表明汤加地区的410km间断面非常复杂,不仅受到冷的俯冲板片的影响,同时还受到自俯冲板块脱水过程中产生的挥发分的影响。 2.该区域660 km间断面深度在汤加-斐济地区北部呈现出下降的趋势,最深可达47 km,并存在双重下陷现象,且越靠近汤加海沟,其下降的深度越大,表明汤加地区660 km间断面确实受到太平洋板片深俯冲的影响。 3.在汤加地区的东南部存在300 km间断面,其深度为280-297 km,其可能由来自于洋中脊玄武岩组成的洋壳残余的榴辉岩物质滞留所形成的且为斜方辉石到高压相单斜辉石的相变面。