近日，中國科學(xué)院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質(zhì)重點實驗室（OMG）研究員徐敏團隊在洋中脊精細(xì)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(shù)據(jù)可以直接反演洋殼結(jié)構(gòu)的縱橫波速比，從而更好的揭示洋殼流體活動。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際地學(xué)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(rèn)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(jié)構(gòu)性質(zhì)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(zhuǎn)換震相形成條件的限制，識別和使用多道反射地震數(shù)據(jù)中的橫波始終是一項困難且艱巨的任務(wù)。
本研究首先開展了一系列合成地震數(shù)據(jù)測試，證明了從多道反射地震數(shù)據(jù)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(jié)合大洋鉆探、微分有效介質(zhì)理論和熱液噴口位置，進一步精確劃分了上地殼結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)的新方法，對于多道反射地震數(shù)據(jù)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(xué)基金重大研究計劃、國家自然科學(xué)基金面上項目和廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金項目的資助。
圖1 合成海洋多道反射地震數(shù)據(jù)測試結(jié)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(shù)據(jù)；（d）向下延拓后的合成地震數(shù)據(jù)。
圖2（a）上地殼結(jié)構(gòu)劃分；（b）縱橫波速度比結(jié)果。高縱橫波速度比異常指示熱液流體通道。
相關(guān)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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