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研究生:李享勳
研究生(外文):Xun-Sin Lee
論文名稱:台灣地區地幔過渡帶厚度的側向變化
論文名稱(外文):Lateral Variations in the Thickness of Upper Mantle Transition Zone beneath Taiwan
指導教授:洪淑蕙
指導教授(外文):Shu-Huei Hung
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:地質科學研究所
學門:自然科學學門
學類:地球科學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:64
中文關鍵詞:等深點疊加地幔過渡帶接收函數台灣寬頻地震網
外文關鍵詞:BATSmantle transition zonecommon-point stackingclapeyron slope
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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。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;因此研究這兩層不連續面的相對位置,可反應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,南邊是歐亞板塊沿馬尼拉海溝向東隱沒至菲律賓海板塊之下。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。
在震波圖中主要波相的前後常常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 )、中央氣象局CWBS ( Central Weather Bureau )的測站以及日本石垣島和與那國島的測站,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 > 30o)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(Common Points Stacking),進一步得到不同位置垂直向變化的接收函數 (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24oN以北,地幔過渡帶的厚度漸漸趨近標準值,可知在24oN以北,並沒有冷異常的板塊隱沒入地幔過渡帶中的跡象,或者冷異常的板塊沒有隱沒至地幔過渡帶。
摘要.....................................................i
目錄...................................................iii
圖目.....................................................v
附錄....................................................vi

第一章 緒論..............................................1
1.1 地幔過渡帶(Mantle Transition Zone)...................1
1.2 相變(Phase Transition)造成的不連續面.................3
1.3 在隱沒帶觀測到410公里不連續面的上升..................3
1.4 在隱沒帶觀測到660公里不連續面的塌陷..................4
1.5 從溫度看地幔過渡帶的厚度.............................6
1.6 如何求得地幔過渡帶的厚度.............................7
第二章 研究區域和資料收集...............................10
2.1 台灣地區的板塊隱沒系統..............................10
2.2 研究目標............................................13
2.3 台灣寬頻地震網(Broadband Array in Taiwan for Seismology).............................................13
2.4 地震資料............................................16
第三章 研究方法.........................................18
3.1 Pds轉換波如何偵測不連續面...........................18
3.2 Pds走時差(P660s-P410s)和地幔過渡帶厚度的關係........20
3.3 sdP、SdP、P*dP*和ScSdScS轉換波......................21
3.4 由走時差殘餘異常推論厚度異常........................23
3.5 由厚度異常推論溫度異常..............................26
第四章 接收函數( Receiver Function )的原理含分析和方法..28
4.1 波線參數之修正(Move out correction).................28
4.2 接收函數(Receiver Function).........................28
4.2.1 摺積(Convolution).................................29
4.2.2 反摺積(Deconvolution)與接收函數(Receiver
Function)...............................................30
4.3 濾波................................................32
4.4 共同點多次方根之疊加(The N-th Root Common Points Stacking)...............................................32
4.4.1 多次方的疊加(The N-th Root Stacking)..............32
4.4.2 共同點的疊加(Common-Points Stacking)..............35
4.5 Pds轉換波走時的量測.................................37
4.6 誤差分析............................................38
第五章 研究結果.........................................40
5-1 走時殘差(P660s-P410s)...............................40
5-2 疊加後接收函數的影象................................44
5-3 地幔過渡帶的溫度、溫度異常..........................46
5-4 介於P410s和P660s之間的反向訊號......................52
第六章 結論.............................................53
參考文獻................................................55
附錄....................................................56
陳燕玲, 台灣地區三為速度構造與隱沒構造之相對關係探討
國立中央大學地球物理研究所, 碩士論文, 1994

Ammon, C. J., The isolation of receiver effects from teleseismic P waveforms, Bull.Seism. Soc. Am., 81, 2504-2510, 1991.

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