Lateral Variations in the Thickness of Upper Mantle Transition Zone beneath Taiwan
Author(s)
李享勳
DOI
20060927121706507630
Abstract
距離地表410 公里和660 公里左右的深度，是一個地震波波速突然改變的
地方，這個速度不連續的界面，已被證實可能是因為相變而造成兩邊物質性質
改變，影響地震波傳遞速度的差異。
410 不連續面是由olivine(α)轉變成wadsleyite(β)
(Mg,Fe)2SiO4 = (Mg,Fe)2SiO4
660 不連續面則是由ringwoodite(γ)轉變成magnesiowustite 加上perovskite
(Mg,Fe)2SiO4 = (Mg,Fe)O + (Mg,Fe)SiO3
而夾在這兩個震波波速不連續的界面中的區域稱之為地幔過渡帶。發生相變的
臨界壓力會隨地幔溫度改變，因此藉由這兩個由相變造成的不連續面出現的深
度可以做為地幔過渡帶的溫度指標；在410 公里處的相變會因為溫度下降而提
升至410 公里以上出現，在660 公里處的相變出現的位置會因為溫度下降而沉
陷，所以溫度的變化會造成地幔過渡帶厚度的改變，因此研究這兩層不連續面
的相對位置，可反映此處地幔過渡帶的厚度和溫度異常，對台灣底下以及附近
隱沒系統的上地幔構造能有更進一步的了解。
在台灣附近的兩套板塊隱沒系統，東部外海是菲律賓海板塊向北隱沒至歐
亞板塊之下，南邊是南中國海板塊沿馬尼拉海溝向東隱沒至菲律賓海板塊之
下。在呂宋島弧附近，從地震分佈所描繪的瓦班氏帶 (Wadati-Benioff zone)，可
追蹤向東隱沒的南中國海板塊，但在接近台灣23 o N 以北的位置卻完全消失。由
於缺乏高解析度的深部地幔震波速度構造層析影像，無法確認瓦班氏帶消失的
原因是因為隱沒至深部上地幔的南中國海板塊在23 o N 以北區域轉為無震帶，或
是板塊不存在，藉由地幔過渡帶厚度的側向變化，可以確認板塊在側向分佈延
伸的情形，能夠對台灣底下板塊的分佈有更明確的定義。
在震波圖中常常可以發現，在主要的波相的前後會出現一個額外的波相，
這個次要的波相可能是因為主波經過某個特殊的構造而造成的反射波或折射
波，利用上述的原理就可以來探索地幔過渡帶的變化情形。我們採用中央研究
院地球科學所的寬頻地震網BATS ( Broadband Array in Taiwan for Seismology )
以及日本在石垣島的測站ISG ，從1998-2003 年的地震波紀錄，利用接收函數法(receiver function) (Ammon, 1991)分析計算每一個遠震(震央距離 > 30 o )到測站
所觀察到的P410s 和P660s 的走時 (註：Pds 代表 P 波在深度d 公里的位置轉
換成S 波的波相)。然後再利用共同點的疊加法(The common points stacking)將研
究區域切分成邊長為250 公里的區間並且經由疊加後增強訊號，進一步得到每
個區間垂直向變化的接收函數 (e.g, Shen et al., 1998)，依據每個區間接收函數的
P660s 和P410s 的走時差，即可描繪出台灣底下的地幔過渡帶在側向上的厚度變
化，進而推論相關的速度異常。
研究結果發現，P660s 和P410s 的走時差在台灣和附近區域底下要比參考
的地球速度模型IASP91 要來的大，顯示該區上地幔過渡帶的厚度要比全球平均
值要厚，相對溫度更冷，最大的厚度和溫度異常發生在台灣南端，最大厚度、
溫度異常分別為100km 、700K ；在24 o N 以北，地幔過渡帶的厚度漸漸趨近標
準值，可知在24 o N 以北，並沒有冷異常的板塊隱沒入地幔過渡帶中的跡象。
Publisher
臺北市:國立臺灣大學地質科學系
Type
journal article
File(s)![Thumbnail Image]()
Loading...
Name
93032602.pdf
Size
13.17 KB
Format
Adobe PDF
Checksum
(MD5):329178a1917598a89e88ac35d9640277