汤加地震柱的地震层析图像依据

Seisman

（2011.11.8 初稿）

在Serge Lallemand • Francesca Funiciello编纂的《俯冲带地球动力学》（英文版Subduction Zone Geodynamics，Springer-Verlag Berlin Heidelberg，2009）一书中，可以找到汤加地震柱的地震层析图像依据。

由Rinus Wortel等编纂的第二章Continental Collision and the STEP-wise Evolution of Convergent Plate Boundaries: From Structure to Dynamics第3.2节提供了汤加—斐济地区的地震层析结果，如图1所示。

图1  通过bijwaard和spakman（2000）的BS2000地震层析成像模型做出的Tonga-Vitiaz海沟地区的水平剖面，在不同深度上给出了P波速度相对于周围环境速度异常的百分比。周围环境速度随深度的变化参考ak135的一维速度参考模型（Kennett等，1995）。白色圆点表示地震震中。（图据Rinus Wortel等，p.55，说明文字的原文见左上角）

图1中显示了一个由地表向下朝西斜插下去的P波高速异常区。东汤加和西汤加在420km深度以上的P波高速异常区存在明显差异，以下差异缩小。中深源的地震活动可以划分为两个基本独立的地震柱。对比我们在地震柱定义中该地区的地表地震平面分布三维图像（图2）和立体三维图像（图3东汤加，图4西汤加），情形是十分吻合的。

图2  汤加地震柱的地震平面三维分布

图3  东汤加地震柱立体三维图像

图4  西汤加地震柱立体三维图像

无论意大利地震柱或汤加地震柱，看来地震柱的属性正是存在于上地幔或地幔一定深度的P波高速异常体。由此推测，全球上地幔或地幔一定深度的P波高速异常体应该是为数不多的。P波高速异常体应与相应物质的高应力状态有关，故中深源的地震活动均发生在P波高速异常体的内部或边缘部位。

有专家认为P波高速异常体代表的是冷物质。这种推测和论证似乎是纯理论性的。与俯冲说相反，作者在大量博文中所展示的地震柱中深源地震活动的时序图，强力显示了一种由下而上逐层驱动的动力学过程（图5，图6）。那么，高应力状态很可能是由于地幔深部热能的上涌所造成的高温高压状态。

这样的动力学过程很可能成为未来预测壳内强震和火山喷发的最大亮点。作者正在这方面进行一些有益的探索。

图5  意大利地震柱中深源地震活动时序图

图6  东汤加地震柱中深源地震活动时序图