近日，中國科學院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質重點實驗室（OMG）研究員徐敏團隊在洋中脊精細地震成像方面取得重要研究進展，研究表明基于海洋多道反射地震數據可以直接反演洋殼結構的縱橫波速比，從而更好的揭示洋殼流體活動。相關研究成果發(fā)表在國際地學期刊Geophysical Journal International（《國際地球物理雜志》）上。
東太平洋中脊是全球（超）快速擴張洋中脊的典型代表，也是全球洋中脊系統(tǒng)中巖漿活動最為活躍的區(qū)域之一，被公認是研究快速擴張洋中脊的最佳區(qū)域。在本研究之前，對于洋中脊地殼結構性質研究主要集中在縱波速度，而橫波速度和縱橫波速度比對巖石的物理狀態(tài)、裂隙斷裂分布與巖漿流體活動更加敏感。然而，受到海水層、采集方式和轉換震相形成條件的限制，識別和使用多道反射地震數據中的橫波始終是一項困難且艱巨的任務。
本研究首先開展了一系列合成地震數據測試，證明了從多道反射地震數據中識別橫波的可行性（圖1）；然后拾取并反演得到了東太平洋中脊北部首條二維橫波和縱橫波速度比剖面；最后結合大洋鉆探、微分有效介質理論和熱液噴口位置，進一步精確劃分了上地殼結構，提出了高縱橫波速度比異常指示熱液流體通道（圖2）。
該成果提出了一種獲取海洋地殼橫波速度結構的新方法，對于多道反射地震數據的深入使用和研究洋中脊的流體活動具有重要意義。
OMG實驗室博士生狄會哲為論文的第一作者，碩士生謝文鑫為論文的第二作者，徐敏為論文的通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金重大研究計劃、國家自然科學基金面上項目和廣東省基礎與應用基礎研究基金項目的資助。
圖1 合成海洋多道反射地震數據測試結果。（a）向下延拓前的射線路徑；（b）向下延拓后的射線路徑；（c）原始的合成地震數據；（d）向下延拓后的合成地震數據。
圖2（a）上地殼結構劃分；（b）縱橫波速度比結果。高縱橫波速度比異常指示熱液流體通道。
相關論文信息：Di, H., Xie, W., & Xu, M*. Upper crustal Vp/Vs ratios along the northern East Pacific Rise derived from downward-continued streamer data. Geophysical Journal International, 2023, 235(2): 1465-1478.
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