冰岛和夏威夷地震层析图像的共性

Seisman

冰岛和夏威夷火山频发，用地震柱的观点是无法解读的。

前面各节可以看到，意大利、汤加、鄂霍次克海和中国珲春等地震柱的地震层析结果表明，它们都是P波高速异常柱体，都有中、深源的地震活动、壳内强震活动与火山喷发。

但是，地震层析图像表明，冰岛和夏威夷的情形与上述地震柱的情形完全相反。它们是反差较小的P波低速异常柱体，只有火山和浅源地震，没有中、深源地震活动。

由此我们可以联想到，在大洋中脊，那些只有火山和浅源地震活动而没有中、深源地震活动的地方，情况大概都会类似。

这是为什么？很值得研究。

1. 冰岛的地震层析图像

G.R.Foulger等（2001）在《Seismic tomography shows that upwelling beneath Icelandis confined to the upper mantle》一文中给出冰岛的地震层析扫描图像，如图1所示。该文还根据Ritsema等（1999）用全球数字台网和区域台网二百万以上的数据，包括剪切波（S, SS, SSS, ScS and SKS）到达的时间，基本和高次谐波瑞利波相速度和正常模式频率反演所得出的图像，如图2所示。该文作者认为，冰岛之下存在一个由上地幔上涌的热柱。实际上这是一个P波或S波的低速异常柱体。

图1 通过最终V_P模型所作水平断面（左栏和中栏）和垂直断面（右栏）图像。该模型75公里宽和50公里厚的块层，并采用n=2的平均补赏技术计算的。颜色表以百分比显示与相应深度的初始波速模型（IASP91）的差异。起动波的速度和深度范围给定在每一个水平段面之下。黑色点线显示区域内的分辨率（R的对角线元素）≥0.7。地图按等方位角投影绘制。未建模的区域采用绿色或白色。左上角：第一层波速度扰动情况；右上：显示纵断面位置。

（据G.R.Foulger等，2001，文字说明译自图中）

图2 用Ritsema等（1999）的全地幔层析模型所作的冰岛横断面。(据 J. Ritsema)

（据G.R.Foulger等，2001，文字说明译自图中）

2. 夏威夷的地震层析图像

Dapeng Zhao（2009）在《Multiscale seismic tomography and mantle dynamics》一文中给出夏威夷的地震层析扫描图像，如图3和图4所示。图3和图4显示在夏威夷群岛和由夏威夷至Cook火山群下面的两个热柱，与冰岛同样是P-波的低速异常体。

图3  (a–i)图显示夏威夷P波层析成像结果。(j)为夏威夷群岛地震站（白色三角形）的分布。(k) 为地震波在地幔、外核进行层析反演的射线路径。模型据Lei和Zhao (2006)。

（据Dapeng Zhao，2009，文字说明译自图中）

图4  (a)为太平洋海底地形和火山（红色三角形）热点（模型据Wessel和Kroenke，2000）。(b)为图(c)中所示P波层析的北南向垂直断面。黑色三角形为地表的火山热点。红色和蓝色分别表示慢速和快速。速度扰动标尺在(b) 图之下。模型据Lei和Zhao（2006）。（图例中参考颜色的解释，读者可见本文的网络版）

（据Dapeng Zhao，2009，文字说明译自图中）

（2011.11.23 初稿）

参考文献：

G.R.Foulger,M.J.Pritchard,B.R.Julian, et al. Seismic tomography shows that upwelling beneath Icelandis confined to the upper mantle. Geophys.J.Int. (2001) 146, 504–530

Dapeng Zhao.Multiscale seismic tomography and mantle dynamics. Gondwana Research 15(2009) ，p.297–323.