各向异性结构的澳大利亚大陆

1介绍

地球内部通常分为层由两个标准之一:成分或流变学。最外层的岩石圈流变层,刚性外壳上面翻译连贯地流动的软流层和由两层组成的部分,地壳和地幔。在某些情况下,岩石圈被认为是部分的地球板块构造和被称为构造圈(乔丹,1975)。越来越多的证据表明,岩石圈许多地球物理性质:异构大地电磁学(例如,Selway 2018;Bedrosian和芬恩,2021年),断层扫描(例如,吉泽章2014),衰减(例如,Kennett和阿卜杜拉,2011年),反射率(例如,Kennett et al ., 2017),反射(例如,沃辛顿et al ., 2015),折射(Musacchio et al ., 2004),横波分裂(例如,陈et al ., 2018),和接收机功能(例如,料斗和费舍尔,2015)。这些研究的一个重要的发现是,在地球上地幔的异质性往往表示为各向异性的材料特性,如地震wavespeeds (Debayle et al ., 2016)、强度(Vauchez et al ., 1998)和导电率(杜飘羽:失忆天使et al ., 2005)。在这项研究中,我们报告的结果长期站在整个澳大利亚大陆从两种互补的技术,横波分裂和接收功能,提供一个详细的各向异性在澳大利亚会计lithosphere-which在某些情况下在数十亿年的地质演化历史。我们检查澳大利亚克拉通(至少十亿年区域地质构造活动)和年轻的,显生宙的东部边缘保留和继承了地震岩石圈结构的证据。重要的是,我们观察到复杂的地震结构不仅在克拉通,而且在显生宙的澳大利亚。

1.1横波分裂的背景

抗震结构经常是假定为isotropic-meaning波速不定向依赖。然而,许多地球矿物成分有强烈的各向异性晶体形式导致光速的变化或地震wavespeeds根据能量传播方向。地震各向异性的观测地球的岩石圈和软流圈因此需要对齐大部分地壳或地幔内的晶体形式。在地壳深处,矿物,如石英、云母、角闪石地震各向异性(Brownlee et al ., 2017)。在上地幔深处,主要矿物是橄榄石,这是强烈的各向异性,表现出单晶s波各向异性(22.3%Kumazawa和安德森,1969年)。在地壳各向异性可以被表示为shape-preferred取向(对齐的骨折或岩浆体)或lattice-preferred取向(对齐的矿物晶体由于应变;法律流程外包)。在地幔,板块运动的力量或对流可能创建法律事务外包,尽管shape-preferred取向也存在melt-aligned结构,虽然这主要发生在裂谷设置(例如,Vauchez et al ., 2000;沃克et al ., 2004)。尽管法律外包形成背后的机制是复杂的,在上地幔,他们通常可以简化为一个案例在晶体的位错滑移剪切镜子剪由于板块运动,和快速方向平行流(Karato et al ., 2008)。

地震各向异性形象的最常用方法之一被称为横波分裂。剪切波遇到将分成两个正交各向异性介质quasi-shear波(一个快,一个慢)。波在介质中传播,他们在不同的波速度,积累两波之间的延迟时间。到达接收器,波之间的延迟时间(合并后的结果的各向异性强度和厚度层)和介质的速度方向(或矿物晶体的排列)可以测量;有关更多信息,请参见2.1节在这个方法。这个方法被用于许多不同的构造设置测量地壳和地幔岩石圈的地震各向异性,包括俯冲带(长和银,2008),大洋中脊(conde, 2007构造运动),静等地区克拉通(Eakin et al ., 2021)。

1.2 Ps接收机功能背景

地球内部岩石是由不同的材料属性,如速度和密度。强烈对比这些属性在水平轻轻浸层会导致转换从一个纵波、横波,或反之亦然。可以使用这些转换阶段的不改变的阶段deconvolve结构组件的信号。这就是所谓的接收机功能,已被用于图像的岩性和矿物学边界地球内部如sediment-basement联系人(刘et al ., 2018),深地壳矿物/地震结构(料斗et al ., 2017),壳-幔边界(莫霍面;阅读和,2003年),lithosphere-asthenosphere边界(福特et al ., 2010),地震波速度不连续厚岩石圈内部(称为mid-lithospheric不连续;Wirth和长,2014年)和地幔过渡区(英航et al ., 2020)。

在这项研究中,我们报告的结果Ps接收机功能在澳大利亚。这种方法提供了出色的垂直分辨率的地震边界。因为直接和转换到达时间分开,Ps接收机功能图像莫霍面。此外,backazimuthal横向分量的幅值和极性变化接收机功能可用于跨边界检测地震各向异性的变化(莱文和公园,1997年;Schulte-Pelkum马汉,2014;公园和莱文,2016年)。这种方法已被用于估计地震各向异性在一些设置,比如俯冲带(Wirth和长,2012年),构造相对静止的内饰(Wirth和长,2014年;福特et al ., 2016;陈et al ., 2021 b)和造山带(长et al ., 2017)。然而,莫霍面倍数可以从至上地幔晦涩的移民,使他们不太适合成像lithosphere-asthenosphere边界在某些情况下(博斯托克1997;博斯托克1998)。澳大利亚之前整个大陆接收机功能研究提供独立约束地震的岩石圈地幔结构和深度lithosphere-asthenosphere边界,但这些研究认为很大程度上地幔各向同性(福特et al ., 2010;Birkey et al ., 2021)。计算各向异性Ps接收机功能改善的理解地震的结构和分层澳大利亚大陆和提供补充数据集横波分裂。

1.3大地构造背景

澳大利亚大陆有很长的地质历史跨越太古代至今。它可以分为四大区域(图1)。在西部三分之二的大陆,有三个复合克拉通:西澳大利亚克拉通,由太古代皮尔巴拉Yilgarn克拉通和元古代造山带和台盆的杂货店;南澳大利亚州克拉通,太古代百合克拉通中心,沿东部边缘,元古代Curnamona克拉通和原生代盆地之间;和澳大利亚北部克拉通,由元古代金伯利克拉通在西北方向,和元古代盆地和造山带。澳大利亚北部克拉通和西澳大利亚克拉通连接在一起约1.8 Ga,证据的保存在Rudall复杂和Arunta窗(柯林斯和肖,1995年;•史密斯和巴格,1997年;李,2000)。在1.3和1.1之间,南澳大利亚克拉通完成了最后的对接与西方澳大利亚克拉通和北澳大利亚克拉通在马斯格雷夫和Albany-Fraser造山运动(克拉克et al ., 1995;迈尔斯et al ., 1996)。东是一系列的显生宙造山带依附克拉通的核心:寒武纪Delamerian (Marshak Flottmann, 1996),寒武纪二叠纪末拉克兰和汤姆森(穆雷和科克加德,1978年;福斯特和灰色,2000),石炭纪早期新英格兰中生代造山带(康尼et al ., 1990)。分离克拉通和显生宙造山带东塔斯曼,边界从表面地质推断主要是(Direen克劳福德,2003)。

1.4之前的地球物理与本研究相关的研究

以前的横波分裂的研究表明复杂的各向异性结构的澳大利亚岩石圈。大陆研究显示频率依赖的分裂,这意味着深度各向异性的变化(Clitheroe Van der Hilst, 1998;Ozalbey和陈,1999)。很大一部分null,结果表明没有分裂或来自backazimuths与快或慢的方向,在大陆和本地计算横波分裂研究(Ozalbey和陈,1999;Heintz Kennett, 2006;陈et al ., 2021 a;Eakin et al ., 2021)。几项研究已经表明潜在的速度方向和特征之间的相关性观察到表面或地壳中:在车站WRAB (NAC),快速与原生代断层方向是一致的(Clitheroe Van der Hilst, 1998);分裂在Yilgarn KMBL克拉通(WAC)大致反映的趋势东部金矿地区岩层(陈et al ., 2021 b);结果从袋狸网络附近的北澳大利亚克拉通的租户溪窗匹配其几何(Eakin et al ., 2021);站在澳大利亚东部已被证明有快速方向近似平行的显生宙褶皱带的结构趋势或塔斯曼行图1作为一个虚线红线(Clitheroe Van der Hilst, 1998;Heintz Kennett, 2005;贝洛et al ., 2019)。一般来说,快速方向整个非洲大陆由于镜子不明显的板块运动,建议从化石岩石圈各向异性的贡献(Clitheroe Van der Hilst, 1998;Heintz Kennett, 2005)。

层析研究也调查了澳大利亚岩石圈和软流圈内的各向异性。总的来说,方位各向异性较弱的150公里以上复杂的模式;下面,快方向旋转到更多n,镜像板块运动(Debayle Kennett, 2000;西蒙斯et al ., 2002;Debayle et al ., 2005;斐和阅读,2008年)。虽然这些模型显示广泛的趋势如浅面向各向异性约西和更深层次的面向各向异性的计算,有一些变化。例如,斐和阅读(2008)发现弱各向异性在澳大利亚的中心75公里,各向异性较强边缘;虽然大多数面向快速方向250公里计算,模型显示复杂的各向异性在WAC和囊。西蒙斯et al。(2002)约束复杂的模式,不与表面特征关联到至少200公里,与一个旋转更N-S-oriented模式深度300公里。径向各向异性的研究也表明多层各向异性,与复杂的变化通过岩石圈和软流圈(Debayle Kennett, 2000;过他,,2015)。与方位各向异性,径向各向异性是横向异构整个大陆。最强的径向各向异性是澳大利亚中部中元古代缝合带,南汽的有点弱径向各向异性和WAC (过他,,2015)。

各向异性接收机功能分析澳大利亚迄今为止已经相对有限。陈et al。(2021 b)Ps接收机计算函数在Yilgarn克拉通和发现的多层各向异性。福特et al。(2010)和Birkey et al。(2021)利用Sp接收机功能描述岩石圈不连续结构mantle-while这些分析不限制各向异性,他们发现的证据mid-lithospheric澳大利亚克拉通内不连续,而有些人认为可能是由于各向异性分层(Rychert希勒,2009;Wirth和长,2014年)。

2材料和方法

我们使用35站横波分裂,包括那些来自澳大利亚国家地震台网(非盟,32站;DOIhttps://dx.doi.org/10.26186/144675),全球地震台网(IU和二世;DOIhttps://doi.org/10.7914/SN/IU和https://doi.org/10.7914/SN/II),和法国的全球网络地震宽带电台(G,一站;DOIhttp://doi.org/10.18715/GEOSCOPE.G)。Ps接收机功能使用14台相同的网络总:11从非盟网络,并分别从IU, II, G网络。本研究中使用的数据的访问使用虹膜数据管理中心。他们是自由和公开的。

2.1横波分裂

我们使用(即core-refracted阶段。SKS SKKS)来计算我们的横波分裂的结果。这些“重置”由于转换的好处从p到地幔边界;因此,各向异性表面观察到仅仅是由于接收端效应(假定为上地幔居多,尽管这可能并非如此)。阶段仅限于85°-130°震中距,以避免污染阶段,事件_w5.5和更大的信噪比最大化,没有应用事件深度的限制。信号被过滤在多个频段之间0.01和1.0赫兹最大信噪比。此外,与频带分割参数的变化与各向异性随深度的变化(即。,更高的频率与浅深度和较低的频率更大的深度;Eakin和长,2013年),尽管我们不遵守任何明显的频率依赖性。

Splitlab分裂计算在一个更新的版本(Wustefeld et al ., 2008;邓et al ., 2017),一个自由、公开可用MATLAB插件。所有分割结果摘要旋转相关法(鲍曼和安藤,1987):这个方法取信号在两个组件,旋转1°的增量,和时间在0.1秒的增量变化。对于每一个旋转和每一次转变,计算信号之间的相关性。最大的一对相关代表快速分离的方向和延迟时间。这种方法的一个限制是系统在near-null 45°方向的错位;这可以占到分裂的建模参数,详细的在3.3节(Wustefeld Bokelmann, 2007;Eakin et al ., 2019)。检查质量的分裂,我们也使用最低能量和特征值方法计算分割参数(银和陈,1991年)。速度方向的方法在25°之间彼此和延迟时间在0.4 s是公平和所需零分裂,但不可怜的分裂;我们将展示一个例子分裂和零补充数据S1, 2。最后,分裂强度计算检查是否分割是为分裂强度值接近于0表示空值,而在克拉通绝对值往往是小于其他地区。所需的信噪比是5.0以上。最后,粒子运动的形状首选快速校正前后方向和延迟时间是检查:之前修正粒子运动应该是椭圆,然后直线修正。我们检测工位定位使用的最新评估地震站观测(套索)。

2.2 Ps接收机功能

事件对Ps接收机功能分析震中限制在30°-95°没有深度的限制。站有超过5年的数据有较高的截止5.8级最大信噪比,而车站不到5年的数据较低截止5.6级可用波形的数量最大化。预处理包括:接收函数的切割痕迹一样的长度;消除趋势和贬低波形;从0.02到2.0 Hz带通滤波;视觉与清晰的纵波到达排序波形;并手动挑选纵波到达地震分析代码(囊)。波形被旋转到垂直、径向和横向组件(Ps大部分能量发生径向分量)。接收函数计算与65年代数据窗口。backazimuths都计算在10°垃圾箱用最少的两个事件需要每本。 Deconvolution of the daughter phase (Ps wave) was performed in the frequency domain using the multiple-taper spectral correlation method (公园和莱文,2016年)。一旦进行反褶积,接收机功能从时间迁移到深度利用当地断层模型AuSREM (Kennett和鲑鱼,2012年;Kennett et al ., 2013;鲑鱼et al ., 2013)。我们报告接收功能在0.75 Hz-this频率提供了更清晰地分离比0.5赫兹不引入更高频率的脉冲噪声(如在1.0或2.0赫兹)。

3的结果

下面我们目前的结果首先是横波分裂,然后接收功能。我们描述横波分裂的结果station-averaged分裂参数(3.1节),然后根据backazimuthal表示参数的变化(3.2节),最后用单层建模(3.3节)。然后我们描述接收机功能在地壳和莫霍面结构,其次是地幔结构(3.4节)。

3.1站平均分割参数

共有522名非空分裂计算。(即零的结果。non-splitting)的证据没有各向异性,弱各向异性,或对齐backazimuth入射波的方向(或快或慢野蛮人,1999)。共有409个零位检测。事件分裂和取消都是围绕着四个backazimuths: 30°(199结果),150°(206结果),190°(189结果),和300°(91结果)。这些对应沿着北太平洋板块俯冲带,沿着南美洲西海岸的俯冲带,南极和南美板块之间的传播中心,分别和喜马拉雅碰撞区(图2)。

剪切波分裂的结果通常被视作站平均水平。在图3我们显示一个算术平均数的平均速度方向和延迟时间在每个车站,绘制构造缘。平均速度的方向站趋势计算或NE-SW,还有一些构造缘推断表面之间的相关性和平均速度的方向;然而,有轻微的不同地区之间的差异(S3补充数据)。延迟时间在所有的地区往往是大约0.6秒(S4补充数据),低于全球平均车站但在澳大利亚与以前的结果一致(例如,Heintz Kennett, 2005)。

在同一图中,我们还阴谋平均速度方向与从一个热点板块运动的参照系使用HS3-NUVEL 1 (Gripp和戈登,2002)。在25岁电台的分析、快速方向和板块运动不超过10°。一个站(MBWA)只有null,因此不包括在这个讨论。剩下的9个站在10°方向快速的绝对板块运动是ARMA, BBOO, CNB, INKA, MULG, RIV, WRKA和游泳。协议快速方向和板块运动通常被认为是在地质构造上静止区域,根据两个分裂的观察(例如,Vinnik et al ., 1992橄榄石晶体)和实验室研究(Karato et al ., 2008)。CNB,电台ARMA,可以RIV,游泳是沿着东部边缘大陆岩石圈在哪里更年轻、更薄,因此分裂方向可能更深受板块运动。在站INKA有点厚比ot东部岩石圈,是东塔斯曼Line-generally公认的澳大利亚克拉通之间的过渡和显生宙。快方向站WRKA集中近-60°(7分裂)和60°(8分裂),所以这两个箱子的平均结果方向快速接近于零。站BBOO和MULG集群快速方向∼140°(-70°和70°附近),再次导致快速方向接近零。虽然九站平均速度与板块运动方向好协议,分割参数的平均平滑重要backazimuthal变化的结果(见3.2节)。因此,各向异性结构推断从分裂是不可能完全由板块运动控制甚至在那些站之间有很好的协议平均分裂和绝对板块运动方向。我们还要注意,此外,旋转相关法可以生产系统45°错位的真快方向(Wustefeld Bokelmann, 2007;Eakin et al ., 2019),这将导致不准确的站平均:应对这种可能性,我们站在3.3节模型结果。

3.2 Backazimuthal分裂的变化

层状各向异性应该产生backazimuthal快方向和延迟时间的变化。见图4在澳大利亚,我们观察到这。一般来说,部署时间较长的站有更多的数据和backazimuthal分割参数的变化(例如,电台AS31和可以)。然而,明显的变化backazimuth最多可以看到站在我们的研究中。下面,我们检查的结果,每个区域的上下文中backazimuthal变化。虽然结果是按地区分组,每个地区的不同构造历史意味着他们不需要是一致的。我们显示区域分割的信息表1。

3.2.1分裂在显生宙的澳大利亚

这个区域包含最站(12)和最非空分裂(190)。绝对板块运动变化有些从北到南,从东到西,但总的来说澳大利亚板块向北移动。结果所示补充数据S5。我们计算为每个地区的平均绝对板块运动在电台;在显生宙的澳大利亚,平均绝对板块运动是面向-6.40°。而分裂参数backazimuth有很大不同,在给定backazimuth跨站有一些结果的一致性。我们确定了这个地区的五个backazimuths最分裂:30°、90°、150°、180°、300°。对于这些,我们发现分裂在±10°,然后平均速度方向和结果的延迟时间为每个子集。在30°我们发现18个分裂,平均速度-6.88°方向和平均延迟时间为0.59秒;这是非常接近绝对板块运动的方向。有14个分裂本围绕90°,平均速度41.95°方向和平均延迟时间为0.72秒;对于这些分歧,平均速度和平均绝对板块运动方向随48.35°。 The 150° bin has the most splits (84), and an average fast direction of -23.25° (16.85° different from the average absolute plate motion) with an average delay time of 0.6 s. With 31 splits, the 180° bin has an average fast direction of 16.30° and average delay time of 0.79 s; the average fast direction in this bin vary from average absolute plate motion by 22.7°. Finally, the bin centered at 300° has 27 splits, an average fast direction of 8.97°, and an average delay time of 0.52 s. This last bin has a 15.37° difference between fast direction and plate motion.

在补充数据S6,我们根据backazimuth显示所有站的分裂和倾角。我们显示快速分裂backazimuth对方向和延迟时间补充图S7、8。而平均速度方向显生宙澳大利亚一般镜绝对板块运动,与backazimuth仍有一些变化。值得注意的是,在大多数车站有明确NE-SW快方向取向在0°、180°backazimuth。站ARMA最分歧在这个地区,最多在快速方向一致性backazimuths:面向大多数分裂的接近n,除了少数∼160°附近的接近南。站宰牲节在分裂更多的复杂性,大多数面向分裂NE-SW,但一些面向计算;没有通过backazimuth取向的一致性。最后,电台科恩有偏离的总趋势站在这个地区,与快速方向在180°面向backazimuth -。

3.2.2分裂在北澳大利亚克拉通

澳大利亚北部克拉通,平均绝对板块运动是面向1.17°,轻微的东澳大利亚转变显生宙的平均值。与分裂在显生宙的澳大利亚,有重大backazimuthal复杂性在北澳大利亚克拉通站AS31和MTN有最分裂和最快速变化方向和延迟时间(补充数据S9)。在这个地区有八个站和180年分裂。四backazimuths认同最分裂(30°、150°、195°和300°):与显生宙的澳大利亚,我们发现这些分裂在±10°和平均速度方向和延迟时间。第一本(30°±10°)有38分裂,平均速度35.56°,方向和平均延迟时间为0.63秒;平均速度和平均绝对板块运动方向有很大分歧的34.39°。在150°我们发现31分裂,平均速度方向-47.43和平均延迟时间为0.58秒;这个本有很大的分歧平均速度方向和平均绝对板块运动(48.60°)。本中心在195°最分裂(62);平均速度方向是58.54°(57.37°从平均绝对板块运动),平均0.61秒的延迟时间。最后本(300°)最小分裂(21)、平均速度方向为10.69和平均延迟时间为0.72秒; this bin has the smallest difference between absolute plate motion and average fast direction at 9.52°. In general, splits in the North Australian Craton do not agree with plate motion and vary significantly as a function of back azimuth.

除了一般的分歧绝对板块运动和station-averaged快方向,没有明显的主要趋势在北澳大利亚克拉通。我们展示分裂根据backazimuth和倾角的变化在每个车站补充图S10,根据backazimuth /延迟时间和快速的方向S11补充数据,12。相反,大多数站在这个地区表现出相当复杂的分割参数作为backazimuth的函数。例如,电台AS31 backazimuth:具有变异性分歧来自西部的180°backazimuth导向NE-SW,而来自东面的180°backazimuth导向-;的分歧来自backazimuths小于90°或大于270°,面向快速方向接近南。站WRKA也有类似的行为as31 backazimuths接近180°。在车站WRAB,结果尤为复杂和backazimuthally有限。大部分将来自近30°,两个主要方向:南和n。然而,分裂与更陡的入射角计算取向。站MTN是最复杂的站在这个地区,面向大多数分裂计算或NE-SW。

3.2.3分裂在南澳大利亚克拉通

在南澳大利亚克拉通,有八个站和这个地区与其他地区相比我们的研究包含最少的分裂(72)。平均绝对板块运动在南澳大利亚克拉通面向-0.82°。四个backazimuthal垃圾箱被确认:30°、150°、180°、300°。再次分裂在±10°backazimuths被识别,和平均速度方向和延迟时间进行了计算。区域backazimuthal分裂中可以看到补充数据向。在30°,有10分裂,平均速度54.76°,0.48年代的方向;快速和绝对板块运动方向相距55.58°。150°本有15个分裂,平均速度-44.51°方向(43.69°的平均绝对板块运动)和平均延迟时间为0.44秒。180°,有21个分裂;这些平均速度51.93°和方向的平均延迟时间0.68秒。在这个本,平均速度方向和平均绝对板块运动52.75°是不同的。最后,在300°本,有19个分裂,平均速度25.34°,方向和0.65秒的延迟时间;最后一本的差异为26.16°之间的平均速度和绝对板块运动方向。同时快速backazimuths方向是可变的,小于180°延迟时间大约0.2秒小比大于180°。

见补充数据S14系列和补充图S15、16该地区,最明显的趋势是分裂的面向快速方向NE-SW来自backazimuths西边180°。站BBOO最快速的复杂性方向在南澳大利亚克拉通,从南临∼315°,NE-SW只是以西180°,多个快方向东面的180°。站LCRK最一致性、低延迟时间和速度方向面向NE-SW或西。

3.2.4分裂在西方澳大利亚克拉通

在西方澳大利亚克拉通,有八个站和78年分裂。事件更backazimuthally这里比其他地方有限,我们发现只有三个backazimuths超过10分裂(30°、135°和180°)。与所有其他地区一样,将每个backazimuth被发现在±10°和分裂参数取平均值。看到补充数据肌力为结果。平均绝对板块运动8.05°,最东方向的任何地区。本集中在30°46分裂;平均速度方向是57.59°(49.54°从平均绝对板块运动)和平均延迟时间是0.66秒。在135°,有九个分裂,平均速度5.57°方向和平均延迟时间为0.57秒;这个本有小错配的平均绝对板块运动2.48°。我们最后一本11分裂,平均速度方向为-8.76°和平均延迟时间为0.49秒。之间的差异平均速度方向和平均绝对板块运动在这个本是16.18°。

几个广泛趋势观察跨多个站在西方澳大利亚克拉通中显示S18补充图美国和补充数据S19, 20。例如,在∼30°backazimuth、快速方向站大部分是面向ENE-WSW(在妈妈与一个例外,一些分裂面向更多的计算);在180°backazimuth少了很多快速方向站之间的一致性。站KMBL,快有一个旋转方向从NE-SW接近0°backazimuth更多西朝着90°backazimuth,然后回到NE-SW 180°。站的也有类似的方向backazimuths东面的0°但有旋转-方向东面的180°backazimuths。站MUN具有显著的复杂性,速度方向和延迟时间不同,甚至关闭backazimuths。

3.3横波分裂造型

解释横波分裂旋转相关法的结果是复杂的一个已知的45°错位的真快方向near-null backazimuths产生锯齿波模式,和一个正弦趋势延迟时间(例如,Wustefeld Bokelmann, 2007)。Eakin et al。(2019)实证得出以下方程估计真正的速度方向和延迟时间:

Φ快方向,ψ是backazimuth,δt延迟时间。利用这些方程,我们执行一个网格搜索/快方向从0°- 180°1°增量和延迟时间从0.1到4.0在0.1年代的增量。然后我们总和最小misfits-the总结不合群的首选是真的快方向或延迟时间。

在一些站点,这校正占可变性与backazimuth分裂,但在其他人有backazimuthal可变性,并不能仅仅通过简单的模型来解释。这种方法也更善于发现真正的快方向或平均延迟时间比一个简单的计划,那么快接近180°方向可能会彼此抵消。在表2我们展示所有站的快速建模方向和延迟时间超过两个非空的分裂,以及这些模型的总结不合群值。补充数据S21显示了所有站的建模结果包括在分析中。

量化站所建模的结果由一个层的各向异性与错位旋转相关法,我们依靠三个主要标准。首先,应该有超过10分裂在车站;虽然我们建模所有电台拥有超过两个分裂,站不到10通常缺乏足够的backazimuthal覆盖率来确定一个模型与数据的吻合程度。第二,总结模型和结果之间的不适应环境的人应该不到1000。第三,平均计算的区别从锯齿波函数在同一backazimuths分裂和分裂自己的平均值应小于25岁。此外,我们检查backazimuthal覆盖所有电台:一些电台提供足够的数据和小不适应backazimuthally有限,因此没有足够覆盖约束一个正确的模型(如WRAB)。总共29站建模锯齿功能:13(45%)这些都是适合,而16 (55%)。well-modeled和未建模电台都是地理上分布的。站用大量的分歧往往不是建模,尽管这并非总是如此(正如AS31,最分裂,并建模)。我们把所有分割建模参数与APM图5建模和平均分割参数图6。快速建模与平均速度的方向,方向不同意APM。

3.4 Ps接收机功能

8607 Ps接收机功能,波形被使用,平均每台615波形。站可以使用最波形(1135)而站OOD使用最少的(308)。小数量的事件在站OOD并不令人吃惊:用虹膜米odularU不为STAtisical kNowledgeG皮革、皮革制品(野马)系统,对地震噪声概率密度函数在车站显示大量的噪音在彼得森新高噪声模型(彼得森,1993)。虽然车站可以同样是嘈杂的,自1987年以来已经部署确保有一个更长的时期,寻找合适的高质量的事件。事件之间的Ps主要来自backazimuths 300°和120°。在这个范围内,有几个板块边界,包括澳大利亚板块,那些沿着西太平洋板块,和印度之间的复杂边界,欧亚板块和澳大利亚(图2)。

我们现在Ps接收机功能结果九站在整个澳大利亚大陆(图7- - - - - -10)。剩下的电台接收机功能的质量差或有问题的数据可用性。例如,车站堡和女孩我们观察大的振幅,环状的阶段频繁极性翻转,与盆地影响一致(Zelt和埃利斯,1989);福特et al。(2010)还观察到浅层地壳反射,无法解释在车站上地幔结构堡垒。接收机功能被backazimuth扔进垃圾箱,和径向(对应于SV能源)和横向(对应于SH能源)组件接收函数计算。能源在横向组件已被证明是主要是由于各向同性浸渍结构或各向异性的存在边界(莱文和公园,1997年;公园和莱文,2016年)。在剩下的结果部分,我们首先先描述结果与地壳和莫霍面,然后描述观察到的地幔结构。我们包括边界,推断是各向同性,各向异性或两者兼而有之。

3.4.1地壳和莫霍面结构

莫霍面深度通常使用Ps接收函数映射,我们下面的报告。我们比较这些结果与报道AuSREM (Kennett et al ., 2017)和计算的Birkey et al。(2021),使用一个自动接收函数方法对Sp和Ps接收机功能。与莫霍面Ps接收机功能可以被识别的正极性(显示速度随深度增加,预计从地壳地幔)在径向分量接收功能。我们确定了莫霍面深度使用单点堆感径向分量接收函数,假设正是由下面的最大振幅正脉冲直接到达在每个车站位于或接近零。KMBL BBOO车站ARMA,开斋节,温顺、WRAB,所有这三个研究估计类似的莫霍面深度(在10公里)。两站(弗茨和OOD),我们的单点栈感没有一个明确的积极的脉冲可以与莫霍面。在车站气,我们估计是莫霍面深度5公里内AuSREM估计,但是Birkey et al。(2021)在他们的分析不包括站齐。以往的全球观测表明,旧大陆往往比平均地壳厚(Laske et al ., 2013):这通常是证实了我们的接收机功能。也有一些例外:我们估计莫霍面深度在车站温顺32公里,车站KMBL 35公里,尽管都是在西澳大利亚Craton-though以前的结果可能表明一个更厚的莫霍面(例如,Kennett et al ., 2012;Birkey et al ., 2021)。显生宙的澳大利亚有地壳厚度小于40公里(30公里站ARMA和31公里站宰牲节);澳大利亚北部克拉通的厚的地壳地区我们的结果,与电台都有厚度大于40公里;西澳大利亚克拉通内的所有电台有一个地壳厚度小于40公里。

在显生宙的澳大利亚,我们报告的结果两个站:ARMA和开斋节(见过图7)。在车站ARMA,正脉冲与速度相关的增加在莫霍面径向分量不一致的所有backazimuths,而是变量的形状和振幅,并观察范围的深度,30至40公里,这可能是由于一个横向复杂的莫霍面。莫霍面上方有一些积极的和消极的能量,但大多数在10公里深度(即负脉冲。下,立即直接到达)可能会考虑到他们的时间和低振幅旁瓣。站宰牲节在backazimuths具有更一致的莫霍面脉冲,用清晰的峰值约30公里。我们观察正面(例如,160°和190°之间backazimuth约15公里)和负能量(例如,100°和150°之间backazimuth约20公里)在莫霍面,可能表明大幅边界速度不同的地壳层之间。

在澳大利亚北部克拉通,我们报告的结果三个站:菲茨,气和WRAB (图8)。我们看到最可变性在莫霍面脉冲的形状和幅度站菲茨一样,与一些backazimuths没有明确的积极的脉冲与从地壳,地幔的转变有关。有大量的能量高于莫霍面∼10公里,大的振幅- 60°、120°之间的脉冲,然后又接近270°:这表明流速低一层在莫霍面之上。站气具有更一致的莫霍面脉冲(从40到50公里),尤其是280°和350°之间,正脉冲下降大约在同一深度(∼50公里),有类似的振幅。积极和消极之间有复杂的开关脉冲在莫霍面以上;例如,120°和190°之间backazimuth负脉冲在∼10公里紧随其后的是一个积极的脉冲约20公里,然后另一个负脉冲从30到40公里的深度。站WRAB最一致性在莫霍面脉冲的形状,用两个不同的组:70°和180°之间(∼45公里的深度),另一个在250°和30°(似乎是两个或两个以上的正脉冲一个连接到一个,没有一个比其他人更大)。有大量的正能量在莫霍面之上,但是小负能量除了在∼10公里小负脉冲可能代表直接到达的旁瓣。

南澳大利亚州克拉通,我们报告Ps接收函数的结果两个站:BBOO和OOD (图9)。站BBOO具有相对一致的莫霍面脉冲backazimuths约40公里,和一个次要积极脉冲在莫霍面约20公里(在某些情况下比深层相同或更大的振幅正脉冲)。几乎没有负能量的地壳部分接收机的功能。站OOD明显更复杂的结构,小莫霍面脉冲一致性,和一些backazimuths不清楚莫霍面到达。在150°和170°之间,上面有大的振幅-脉冲∼10公里的莫霍面。很少有其他负面来者sub-Moho部分的接收函数,但积极的移民复杂形状和振幅之间(例如,90°和160°backazimuth在二级正脉冲开始立即低于直接到达和增加其深度增加backazimuth)。

最后,在西澳大利亚克拉通我们报告Ps接收函数的结果两个站:KMBL和米克(所示图10)。站KMBL有一个明确的、大型的、一致的振幅正脉冲与莫霍面backazimuths,一般约35公里的深度。有大量的正能量的地壳部分接收机功能(通常在∼15公里深度),以最少的负面的移民。积极的莫霍面脉冲在车站一般温顺也一致backazimuths(30至35公里),和一些脉冲波形和振幅的变化。像站KMBL,附近有显著的正能量最多backazimuths 15公里深度但很少负面的移民。

总的来说,我们的结果显示清晰的莫霍面到达,可能的地壳结构如sediment-basement联系人或低速区,和一些极性翻转在莫霍面之上。的极性翻转表明浸渍层或各向异性,这表明地壳内存在一个或两个。然而,我们没有观察到双凸轮或four-lobe模式的横向组件接收函数作为预测的建模(莱文和公园,1997年;福特et al ., 2016;公园和莱文,2016年)。

3.4.2地幔结构

如上所述,存在能源和横向分量的极性翻转接收机功能经常被解释为是由于地震各向异性:我们的接收机功能有显著的能量低于莫霍面,但往往很难解释,不遵循预测模式的简单双凸轮或four-lobe极性翻转(例如,福特et al ., 2016)。

在车站温顺,我们观察了几种可能的极性翻转横向组件:首先在大约80公里的深度,然后在120公里深度,最后在180公里的深度。Birkey et al。(2021)在车站发现了两个重大的负面阶段温顺使用Sp接收机功能:一个80公里(解释mid-lithospheric不连续面)和一个129公里(解释lithosphere-asthenosphere边界)。所有的Ps极性翻转似乎发生在10公里。在车站KMBL有几个缺口backazimuthal报道:200°和240°和250°和300°之间。这些漏洞让观察极性翻转更加困难,但似乎翻转在80公里,100公里和160公里。与米克站一样,这些非常渐进,脉冲扩展到10公里的深度。以前的研究报道负面阶段在79公里和113公里,两解释mid-lithospheric不连续(Birkey et al ., 2021)。站WRAB极性翻转在60公里,100公里,140公里和180公里。Mid-lithospheric不连续被报道在71、91、135和198公里(Birkey et al ., 2021)。我们接收机的功能显示为玫瑰图9站图11,从0到200公里的深度。最多存在很大的复杂性。

我们的接收机功能显示澳大利亚岩石圈内的复杂结构,当我们看到重大能源横向组件极性翻转。然而,我们观察到的极性翻转一般不符合双凸轮或four-lobe模式预测,地震各向异性会急剧边界创建(例如,莱文和公园,1997年;福特et al ., 2016;公园和莱文,2016年)。由于我们的结果的复杂性,我们无法轻易产生比较模型,这将需要推断地震各向异性的方向分层地幔。重要的是,我们注意,我们观察到极性翻转几家电台(温顺、KMBL和WRAB)大致对应于相同的深度Birkey et al。(2021)观察统计上显著的负相Sp接收机功能。两组之间的通信接收机功能可能表明MLDs至少部分来自各向异性的存在深度。因此,总结我们的Ps接收机功能分析的结果是,尽管各向异性分层存在,它不能为我们提供独特的洞察在澳大利亚岩石圈的取向结构。

4讨论

为了清楚起见,我们开始我们的讨论结果的总结。Station-averaged横波分裂速度方向主要趋势n,这不是通常与表面特征但也同意与板块运动(尽管这可能是由于不同的平均结果,不是各向异性主要由剪切板的底部)。整个欧洲大陆的平均延迟时间站接近0.6秒。个人分歧显示了快速的变化方向和延迟时间与backazimuth在各地区,它往往被视为诊断复杂的各向异性。我们也测试这些变化是否与backazimuth由于旋转系统的错位相关法:这似乎是13的29模仿站。Ps接收机功能显示的证据可能地壳分层和各向异性(极性翻转横向组件上所显示的那样);他们另外有显著的能量在地幔深度与潜在的极性翻转,虽然这些不完全遵循两到four-lobed预测模式。最后,这些极性翻转发生在相同的深度mid-lithospheric不连续报道Birkey et al。(2021)。

4.1的比较我们的结果之前的横波分裂的研究

有很多先前的研究在研究了澳洲大陆的结构的地震属性,包括各向异性和其他地球物理约束(例如,Debayle Kennett, 2000;Heintz Kennett, 2005;斐和阅读,2008年;福特et al ., 2010;Saygin Kennett, 2012;王et al ., 2014;过他,,2015;Tesauro et al ., 2020)。地震各向异性研究包括大陆和地区剪切波分裂分析(Clitheroe Van der Hilst, 1998;Ozalbey和陈,1999;Heintz Kennett, 2005;Heintz Kennett, 2006;贝洛et al ., 2019;陈et al ., 2021 a;Eakin et al ., 2021层析研究(大陆),Debayle 1999;Debayle Kennett, 2000;西蒙斯et al ., 2002;Debayle et al ., 2005;斐和阅读,2008年;过他,,2015)。在本节中,我们主要关注其他横波分裂研究比较我们的结果。在4.2节。我们专注于比较横波分裂结果从断层约束,并在4.3节。我们专注于比较接收机功能相关研究结果。个人和平均分裂比较以前公布的分裂S22补充数据,23岁。

Eakin et al。(2021)通过澳大利亚中部了横波分裂,包括三个永久站也被用于这项研究(广播站AS31, MULG, WRAB)。研究发现相当数量的零事件(符合澳洲大陆的其他研究),平均速度方向平行的地形、重力和磁力趋势,从元古代造山带在澳大利亚中部过渡到北澳大利亚克拉通。他们认为,他们的研究结果表明化石岩石圈内的地震各向异性,而不是软流层(即。板块运动剪切)。当我们从这些报道平均分歧很大的差别Eakin et al。(2021)建模、快速的方向,考虑到由于旋转错位相关性方法更好的协议。然而,他们的研究结果报告的最小能量法和包括战阶段,这可能有助于解释的差异。他们报告平均快72°AS31方向,而我们的快速建模方向是79°。在车站MULG;Eakin et al。(2021)发现平均速度方向为75°我们快速建模方向是92°,有5个分裂在10°的平均水平。站WRAB,我们报告一个快速建模方向-58°,和七个分裂在10°-17°的报道Eakin et al。(2021)。而战,射线路径SK (K)年代阶段几乎相同的上地幔,每个阶段不同震中距范围用于防止污染阶段:这可能会导致不同的分割参数,特别是如果有下地幔的贡献(见4.2节)。此外,很少的事件之间的分析是相同的Eakin et al。(2021)和本研究。然而,我们发现一些常见事件:在车站AS31六,两站MULG,和两个车站WRAB(相比表3)。我们比较他们报道最低能量将旋转相关分歧和我们从最小能量法获得的值。10分裂的共同点,七个有比较值(四AS31,一站MULG,两站WRAB)。

最近的一项研究的地震各向异性Yilgarn克拉通(陈et al ., 2021 a)使用四个在这项研究中使用的相同的车站(MORW KMBL,温顺,和妈妈)。我们有两个额外的站在Yilgarn: BLDU和NWAO大致符合电台MORW MUN沿克拉通的西部边缘。KBML以外,我们的快速建模方向平均20°内快速报告的方向陈et al。(2021)虽然我们的平均水平不匹配他们的。之间的分歧的两项研究可能是一个结果的变化选择方法或事件,或用于分裂的阶段陈et al。(2021)包括,SKS, SKKS SKiKS阶段,尽管这项研究大多SKS和SKKS阶段。建模延迟时间接近协议:我们在车站BLDU延迟时间从0.6秒,妈妈在电台KMBL 0.9秒;陈et al。(2021)也有类似的范围,0.5年代站MUN BLDU站(南),在车站KMBL 0.7秒。这两项研究也表明通用之间的分歧板块运动和平均速度的方向。尽管略有差异,但总体的结论陈et al。(2021)支持这项研究:地震各向异性是相对较弱但在Yilgarn克拉通复杂,与此形成鲜明对比的是,极快的板块运动,并有很强的一致性asthenospheric地震各向异性(Debayle et al ., 2005)。

我们的结果与之前的研究并不好协议的结构东南澳大利亚(贝洛et al ., 2019)。这两项研究报告复杂分割参数经常不镜子板块运动。这两项研究中使用的所有四个站(也可以,CNB,游泳),我们的平均延迟时间显著降低(1.0秒或更少站),而贝洛et al。(2019)估计平均延迟时间大于1.0。此外,快速站方向是明显不同的。贝洛et al。(2019)使用类似的方法在特征值方法银和陈(1991)也部署了加权平均方案:这与我们使用旋转相关法和加权平均值,这或许可以解释的一些差异。

我们的结果之间的差异和其他研究表明需要仔细分析的方法论和数据差异在横波分裂的分析中,特别是在地区如澳大利亚地震各向异性是纵向分层、横向复杂。这种复杂性是由我们的分析,特别是在那些站造型不匹配与观察方向和延迟时间快,和回声先前的研究的结果(例如,Clitheroe Van der Hilst, 1998;Heintz Kennett, 2005)。在剩下的部分,我们比较我们的分割结果从接收机约束函数和断层。

4.2约束与深度有关的地震各向异性

剪切波分裂是一个路径效应从地幔边界表面,因此无法提供公司深度约束建模。然而,表面波对地震各向异性随深度变化敏感,因此表面波断层扫描可以帮助提供一个透镜,通过它我们可以更好地理解我们的分割结果。最近的一次全球断层模型(Debayle et al ., 2016)包括一个各向异性的组件,这表明明显各向异性在短横向尺度的变化,以及随深度变化类似于以前的层析从复杂的各向异性模型,表明转变150公里深度以上板块运动平行各向异性低于(例如,Debayle et al ., 2005;斐和阅读,2008年)。的13个站建模的单层各向异性,七是在20°的南方向,大致符合断层所表示。其余5和16不能建模需要等另一种解释来自多个层的各向异性。我们在4.5节检查其他潜在原因。

尽管我们做了计算有效分割参数MSAT (沃克和Wookey, 2012年),但是使用值的模型Debayle et al。(2016),我们认定,因为45%的电台是适合的单层各向异性和其余站backazimuthally有限,额外的复杂性并不需要和不需要比较Debayle et al。(2016)。这个同意Eakin et al。(2021)生产几个两层模型,认为这些模型不符合他们的结果并没有严格优于单层模型(在地震各向异性存在仅仅在岩石圈)。

一个潜在的解释观察到的差异的建模与计算分割结果可能来自地幔地震各向异性的最低。主要贡献横波分裂是假定为在上地幔。然而,先前的研究已经暗示的可能性最低地幔地震各向异性对澳大利亚横波分裂的结果。Ozalbey和陈,1999发现异常波形横向组件震动图不匹配预测形状为上地幔剪切波分裂(对径向分量),认为这些异常波形很可能由于最低地幔中存在异构性问题。最近的研究也记录了横波分裂全球最低地幔贡献包括非洲(林恩和长,2014年;福特et al ., 2015),澳大利亚(有折痕的et al ., 2017)、欧亚大陆(长,林恩,2015年);冰岛(狼et al ., 2019),北美(Lutz et al ., 2020)。虽然这些研究表明一个明确的最低地幔地震各向异性的存在,结果往往是异构和显示复杂的地震各向异性。此外,限制两个主要滑移系统和织物的变形机制负责发展不足的限制。在补充数据S24,我们的阴谋分裂的深度2700公里对石膏断层模型(西蒙斯et al ., 2010)为同一深度。亚太地区分裂参数表现出显著的异质性,抽样的最低地区地幔的大约60°的50°的经度和纬度。因此,它是可能的最低地幔剪切波分裂的一些贡献我们的观察。此外,在不同阶段(即。SKS, SKKS, PKS)有非常相似的路径上地幔,最低地幔路径差异明显:因此,研究可能出现的变化由于不同阶段使用,特别是在最低地幔地震各向异性有重要贡献。阶段抽样的最低地幔加上复杂的上地幔地震各向异性意味着我们的结果很难模型或直接解释不先具体识别每个地区的贡献,这是超出了本研究的范围。

4.3比较接收函数的先前的研究

我们的Ps接收机功能显示复杂、异构结构莫霍面以下。此外,我们看到渐进的极性的变化(即。,从一个积极转向负脉冲)backazimuthally-binned横向组件接收功能。在一个各向同性的,水平分层系统,没有能量应在横向组件:因此,这种能量的存在(能源和更特别的极性变化)是诊断的各向异性或浸渍层。图7- - - - - -10显示这些渐进的极性变化;陈et al。(2021 b)检查四个车站(KMBL、温顺、MORW和妈妈)Yilgarn克拉通和谐波分解执行限制各向异性结构;这个方法执行一个线性回归来约束极性翻转和接收机功能分为正弦和余弦项(Shiomi和公园,2008年)。他们报告为两层地震各向异性明显证据三个电台(KMBL MORW,和妈妈)。在KMBL,陈et al。(2021 b)报告三个突出的阶段可能与浸渍结构或地震各向异性:58,87年,101公里。温顺的,他们在74和94公里报告突出的阶段。而陈et al。(2021 b)利用谐波分解分析接收机功能,玫瑰图可以用来提供一个可视化表示类似的趋势如地震各向异性或浸渍层(福特et al ., 2016;公园和莱文,2016年)。在图12,我们把玫瑰图站在相应的深度:60,90,和100公里KMBL±5公里;75和95公里为温顺±5公里。在车站KMBL虽然有极性翻转,这些简单的两个或两个four-lobed模式不一致。对车站温顺、极性翻转更清晰,特别是在75年km-this匹配与双泡状模式;陈et al。(2021 b)报告主要从双泡状模式对模型的贡献能量。

因为接收机功能敏感尖锐边界,我们利用速度方向与深度的变化Debayle et al。(2016)孤立潜在深处在接收机的横向分量的极性翻转功能可能会。在车站ARMA,有一个大的变化之间的快速建模方向150公里(-89.94°),175公里(60.42°)。我们观察到一些证据的极性在这些深度的变化,但这些变化是微妙的;此外,这是在预测的深度lithosphere-asthenosphere边界沿大陆的东部边缘。站BBOO还只有一个大型快速变化方向,之间70公里(-88.50°),90公里(-52.27°)据Debayle et al。(2016)。有一些轻微的变化这两个深度之间的极性接收函数的结果,最符合双泡状模式。在车站开斋节,没有大的变化tomographically推断快方向在岩石圈深度范围内;虽然我们的接收函数结果在车站确实有一些极性翻转,这些是不一致的和不匹配预测双泡状或four-lobed行为。Tomographically快速建模方向站FITZ显示连续减少从接近90°附近的表面更n在深度方向接近板块运动;极性翻转孤立在车站菲茨,不表明地震各向异性。在车站KMBL,模型Debayle et al。(2016)只显示一个大跳快方向从-23.30°90 70公里35.70°km-our接收机功能站KMBL没有显示相应的极性翻转。站的显示模型快速深度方向大致一致,然而我们的接收机功能显示双泡状极性翻转80公里左右。100公里和125公里之间,有一个模仿快速转变方向(56.60°-18.37°)在OOD站。站OOD的横向组件接收函数之间的极性有复杂的变化这两个深度,但这种模式不是一个明显的两种或两种four-lobed。最后,在车站WRAB之间还有一个快速的变化方向100公里(-57.80°),125公里(13.51°);然而,尽管有极性翻转的接收函数,它们是复杂和不匹配预测模式与地震各向异性有关。,重要的是要注意,这些比较是不直接的:当接收机功能和表面波层析成像都提供良好的深度分辨率,接收机功能敏感尖锐边界而断层特征体积性质的变化。因此,这两种方法之间缺乏明确的协议并不意味着缺乏地震各向异性,而是逐渐改变地震各向异性的结合受到断层,地震各向异性的小尺度分层成像通过接收机功能。

4.4对澳大利亚岩石圈的性质的影响

以前的地球物理研究已经明确表示,澳大利亚大陆岩石圈结构复杂,与岩石圈厚度变化及其内部属性。区域的断层模型表明一些广泛的趋势在欧洲大陆,如厚岩石圈与更快的wavespeeds在澳大利亚克拉通和薄的岩石圈慢wavespeeds沿着东部边缘(Kennett et al ., 2012)。此外,岩石圈厚度增加似乎逐步地向西的显生宙的东部边缘。而西部岩石圈一般厚三分之二的大陆,仍有显著变化的深度lithosphere-asthenosphere边界确定从断层扫描(Kennett et al ., 2012)。地形lithosphere-asthenosphere边界可能导致复杂的地幔对流流模式和优势,这将产生自己的各向异性特征(例如,陈et al ., 2021 a;Eakin et al ., 2021)。全球模型显示相同的在澳大利亚广泛的特性(例如,Debayle et al ., 2016)。

虽然lithosphere-asthenosphere边界通常被认为是状物理性质的变化,一些研究把它称为lithosphere-asthenosphere过渡,因为(特别是在克拉通),它通常不是一个离散边界(Mancinelli et al ., 2017)。最近的一项研究(过他,,2015)利用断层扫描检查lithosphere-asthenosphere过渡和径向在澳大利亚上地幔地震各向异性。这种转变发生在不同深度和整个欧洲大陆的变厚度:在澳大利亚中部厚和最深的元古代克拉通之间的缝合线;在大陆的东部边缘浅lithosphere-asthenosphere过渡。在径向地震各向异性是相似的趋势,最强的径向地震各向异性克拉通之间的缝合,减少径向地震各向异性的基础从地壳mid-lithospheric深处克拉通,和强大的径向地震各向异性在软流层沿东部边缘。全球气候模型的方位地震各向异性(例如,Debayle et al ., 2016)做显示地震各向异性的变化与深度和整个非洲大陆,虽然这些不镜主要地表边界。额外的限制来自Quasi-Love波各向异性散射(Eakin et al ., 2021),这表明各向异性在澳大利亚是复杂和异构的空间。这与先前的研究表明各向异性散射主要是在协议在澳大利亚可能是化石的岩石圈,与欧洲大陆的构造历史长。

正如3.3.2节中提到的,一些我们的Ps接收机功能在大致相同的极性翻转深处,如同mid-lithospheric不连续报道之前(福特et al ., 2010;Birkey et al ., 2021)。Mid-lithospheric不连续似乎克拉通岩石圈的无线功能,但它们的起源仍是有些不清楚。最常见的解释包括当前的存在或固化部分融化,如金云母、含水矿物质或地震各向异性(Selway et al ., 2015;Aulbach et al ., 2017)。Birkey et al。(2021)认为,最有可能的解释mid-lithospheric不连续在澳大利亚是含水矿物质的存在;然而,他们不排除这种可能性,地震各向异性可能导致的减少速度与消极阶段观察到在mid-lithospheric深度有关。我们观察的极性翻转发生在10公里的年代,这表明地震各向异性厚层或更快速从一个方向取向逐渐过渡到另一个地方。因此,地震各向异性似乎无法观察到的唯一原因mid-lithospheric不连续,尽管它可能会提供一个贡献,类似于提出的一个论点福特et al。(2016)怀俄明和优越的克拉通。然而,很明显这个研究和之前的澳大利亚岩石圈是各向异性的;这样的地震各向异性必须在岩石层化石,因为没有明显的解释今天正在进行的织物形成岩石层。这个观点之间的分歧是由于绝对板块运动的平均速度方向和大多数克拉通站(除了AS31, MORW、妈妈和WRKA;虽然考试的个人分歧表明,这些电台有显著backazimuthal可变性板块运动所不能解释的)。

除了宏观调整的内在地震各向异性矿物质,分层的媒体具有不同的材料属性也可以产生地震各向异性。来自澳大利亚的复杂高频地震体波尾声;Kennett et al。(2017)认为这是由于多尺度非均匀性(即。,发生在多尺度分层)。这样的异质性可能导致复杂的分裂模式中观察到澳大利亚和可能与岩石圈的形成和演化。

4.5相关观测地震各向异性地质结构

简单解释澳大利亚岩石圈内的地震各向异性存在困难,和读者应该谨慎横波分裂的结果两个主要原因。首先,如上所述在这项研究中,有差异不同的剪切波分裂研究澳大利亚出版。如上所述,有一些不同的阶段和方法:我们报告我们的结果从旋转相关法,已被证明有一个系统的快速45°错位方向near-null backazimuths (Wustefeld Bokelmann, 2007;Eakin et al ., 2019)。建模的锯齿模式确实解决了一些差异,但其他人仍,突显出该地区的地震各向异性的复杂性。第二,贡献从最低地幔剪切波分裂不能排除,这意味着快速观察方向整个地幔可能是分裂的结果。第二点是一个新兴的全球问题计算横波分裂。

警告,这一节侧重于比较横波分裂和接收机功能结果选择数量的站的地质观察和推断构造历史澳大利亚大陆。重要的是,尽管地震各向异性可以关联到特定的流程活动构造作用的地区,这是更直观的为克拉通可能有多层各向异性,导致复杂信号不易与特定事件相关。如上所述,先前的研究已经表明存在多层澳大利亚岩石圈内的地震各向异性(例如,西蒙斯et al ., 2002)。多层各向异性可能是一个好的候选人解释我们的许多结果,尽管没有明显的原因整个大陆有一个大致的岩石圈速度方向一致。此外,许多前寒武纪构造事件缺乏约束,很难明确主张任何我们能观察到的各向异性的一个原因(例如,陈et al ., 2021 a)。

4.5.1北澳大利亚克拉通

站科恩(COEN窗),我们报告平均速度-28.7°,方向偏离了n板块运动方向。然而,有证据表明NNW-SSE缩短针对∼1.65 Ga (Cihan et al ., 2006),这就可以解释我们的结果。大多数个人分裂大致平行的预测方向缩短,除了少数的结果几乎是垂直的(这些来自backazimuthal范围有限,然而)。

在车站菲茨一样,我们的平均速度方向62.7°,面向个人分裂大致相同的方向。这些测量近似平行的应力方向,南汽的一部分(罐头盆地;贝利et al ., 2021)——一些研究表明目前测量应力和各向异性之间的联系;然而,我们注意到压力是决定从钻孔测量,只有样品浅层地壳。虽然这个地区相对较厚的沉积盖层(在某些点几公里),不可能是地壳各向异性就足以产生分裂的力量我们观察。然而我们注意,横向组件接收函数表现出一些极性翻转在莫霍面(例如在∼20公里),这可能表明地壳各向异性。

站KDU和MTN都松溪窗和有类似的平均速度方向(分别为32.5°,18.5°)。MTN附近有几个与罢工近似平行的断层,其平均速度方向(李约瑟et al ., 1988)。有证据表明从海洋盆地,缺点可以诱发地震各向异性平行于他们的罢工(Faccenda et al ., 2008),但这可能不是直接适用于大陆设置厚地壳和地幔岩石圈。此外,个人分裂测量MTN各异,因此,尽管当地的平均速度方向反映了罢工的缺点,这可能不是各向异性的原因。KDU远离这些缺点,并由单一面向层各向异性的建模为71°,这意味着各向异性有无法解释的断层。

KNRA可能最强的候选人站与各向异性构造好解释的历史。快速建模方向(38°)类似于大厅的罢工溪造山带(尽管车站北已知的风险),并有证据表明west-dipping俯冲的原生代(谢泼德et al ., 1999);快方向将沟平行等设置,这或许可以解释我们报告平均速度方向。个人快速方向有变化但一般类似于大厅溪造山带的罢工。

的平均速度方向WRAB稍微偏离了租户溪窗的趋势。然而,一个方向分组个人快镜趋势,类似于什么Eakin et al。(2021)报道;还有另一个大致垂直于第一组。横向组件接收函数表现出一些可能的极性翻转在岩石圈地幔深度WRAB,尽管指出其他地方这些不易模仿。这可能说明复杂的地震各向异性深度,有助于快速变化的方向。

4.5.2南澳大利亚克拉通

我们没有找到令人信服的证据表明,我们的结果很好地解释了表面地质特征,这并不奇怪因为太古代克拉通的时代。平均分成7点站趋势NE-SW,没有镜子的边界的囊或任何组件(一个例外是在车站堡方向平均快趋势类似于囊之间的边界和Albany-Fraser造山带西和造山运动期间也可能被解释成压缩。

4.5.3西澳大利亚克拉通

WAC的一个重要特征是一些层析研究成像稍薄的岩石圈西部克拉通的利润率比其他部分澳大利亚克拉通(如。过他,,2015)。证实了这是Birkey et al。(2021),他们把证据lithosphere-asthenosphere边界沿非洲大陆的西部边缘。如果西方利润率确实比澳大利亚中部薄,这可能产生edge-driven对流。反过来,这将导致开发新的地震各向异性纤维,可能导致我们观察的横波分裂。尽可能多的站在WAC表现出复杂的分裂行为,信号多个贡献并不意外。一个站,可能对其各向异性构造解释信号是温顺、快速建模方向的87°。这是大致平行于摩羯座造山带北。

4.5.4显生宙的澳大利亚

许多站在显生宙澳大利亚平均快接近板块运动方向(n),这可能会与一个各向异性的信号由薄的岩石圈剪切板的底部。两个明显的例外是开斋节和,虽然这似乎是一个更分裂的结果来自backazimuths与快速方向不同于APM有分裂在每个车站一样匹配APM。

CNB,电台可以在拉克兰和游泳都是造山带,平均速度方向大致平行造山带在那个地区的地质特征和APM。然而,个人分裂测量backazimuth有很大不同,很少有镜像板块运动。前一个接收机功能研究(Girardin法拉,1998)找到了下面两层各向异性可以:面向上层的南(可能与南扩展),面向和较低的层的计算(最有可能与板块运动)。这个分层各向异性可以解释结果,我们观察三站。

5的结论

我们提出横波分裂和Ps接收机功能结果永久站在整个澳大利亚大陆。重要的是,这两种方法都表明,在澳大利亚岩石圈是复杂的各向异性。尽管平均速度方向类似于绝对板块运动,就快速变化的方向与backazimuth(诊断的复杂性)。即使在站在显生宙的澳大利亚,我们观察证据对于复杂的各向异性从横波分裂,表明在许多情况下可能需要多层次的地震各向异性。然而,横波分裂不能直接提供深度约束我们而不是依靠Ps接收机功能。这些显示一些变化在极性横向组件在10公里,表明在地震各向异性不发生任何变化的接口一样锋利。这里介绍Ps接收机功能也与以前公布的协议Sp接收机功能在澳大利亚,尤其是在mid-lithospheric深度。虽然这两种方法的结果保证谨慎解释,澳洲大陆的古老岩石圈可能保留了各向异性结构相关的形成和演化,从今天的板块运动以最小的贡献。

数据可用性声明

最初的贡献提出了研究中都包含在这篇文章/补充材料,进一步的调查可以针对相应的作者。

作者的贡献

AB进行分析,写了初稿,生产数据,和编辑草稿。HAF概念化的研究,获得了资金,编辑草稿。

确认

我们想感谢莫林长和梅根·安德森的贡献制定这个项目。我们也感谢三个评论者的有用的建议。所有数据从以下网络自由,公开访问使用虹膜DMC:非盟(DOI)https://dx.doi.org/10.26186/144675);G (DOIhttp://doi.org/10.18715/GEOSCOPE.G);二世(DOIhttps://doi.org/10.7914/SN/II);IU (DOIhttps://doi.org/10.7914/SN/IU)。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

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