本文選題：接收函數(shù) + 聯(lián)合反演��； 參考：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：地震學(xué)是探測(cè)地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)最重要的途徑之一。近年來,基于密集臺(tái)陣觀測(cè)的多種地震學(xué)成像方法有效地約束了地殼精細(xì)的結(jié)構(gòu)信息,對(duì)理解地殼的形成和演化、地球深部動(dòng)力學(xué)過程具有重要意義,也為淺地表資源勘探、防震減災(zāi)等提供了重要基礎(chǔ)。本文基于接收函數(shù)方法,一部分利用偏移成像獲得華北地區(qū)莫霍面深度分布,另一部分發(fā)展了接收函數(shù)和面波數(shù)據(jù)的分步聯(lián)合反演方法。通過對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)研究和新成像方法的發(fā)展兩個(gè)方面,獲得大陸地殼精細(xì)的結(jié)構(gòu)信息,為深入認(rèn)識(shí)典型構(gòu)造區(qū)殼幔動(dòng)力學(xué)過程和巖石圈演化提供重要的深部觀測(cè)約束。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果概括如下:本文利用華北地區(qū)200個(gè)寬頻帶地震臺(tái)站提取遠(yuǎn)震P波接收函數(shù),采用波動(dòng)方程偏移方法對(duì)Ps轉(zhuǎn)換波和PpPs多次波進(jìn)行成像,獲得華北克拉通東北地區(qū)高精度的莫霍面深度分布圖。研究結(jié)果顯示,莫霍面深度在南北重力梯度帶兩側(cè)明顯不同,西部深度大于40km,東部深度小于32km,中部造山帶下方的地殼厚度由西向東快速減薄,深度變化約為10km,總體呈現(xiàn)顯著的東西差異,與前人被動(dòng)源與主動(dòng)源研究的結(jié)果大體一致。此外,在南北重力梯度帶兩側(cè),莫霍面深度進(jìn)一步呈現(xiàn)小尺度的南北向變化。一方面,中部造山帶的中心區(qū)域,莫霍面深度相對(duì)較深,約為42km,與該區(qū)域下方下地殼延伸至上地幔頂部的高速異常和巖石圈地幔的難熔組分在地理位置上一致;北部靠近古老造山帶的邊緣區(qū)域,約38km的深度值可能對(duì)應(yīng)著區(qū)域下方厚的殼幔過渡帶中部的深度,與地震學(xué)和巖石學(xué)證據(jù)吻合。前者可能與太古代克拉通的殘留有關(guān);后者則可能反映區(qū)域下方強(qiáng)烈的殼幔相互作用,與巖漿底侵和熱物質(zhì)上涌的動(dòng)力學(xué)過程有關(guān)。該莫霍面深度的南北差異,可能暗示著南北重力梯度帶西側(cè)的巖石圈受到空間不均勻的復(fù)雜改造,涉及地殼和巖石圈地幔。另一方面,南北重力梯度帶東側(cè),燕山地區(qū)的地殼厚度相對(duì)較厚,約為～32-40km;而渤海灣盆地下方的地殼明顯減薄,約為～26-32km。我們推測(cè),早期西伯利亞克拉通和華北克拉通拼合時(shí)發(fā)生的一系列構(gòu)造事件產(chǎn)生的南北向擠壓形變可能在克拉通北部邊緣地帶造成了結(jié)構(gòu)異常,因此,在中生代晚期中國(guó)東部的構(gòu)造拉伸環(huán)境中,靠近北部邊緣帶的燕山山脈與克拉通中心的渤海灣盆地發(fā)生了不同的構(gòu)造響應(yīng),進(jìn)而造成了現(xiàn)今顯著的南北向結(jié)構(gòu)差異。另外,渤海灣盆地的地殼厚度從邊緣(～32km)到盆地中心(～26km)進(jìn)一步減薄,但對(duì)應(yīng)巖石圈的增厚和布格重力異常的下降,說明渤海灣盆地內(nèi)部的巖石圈地�？赡芟鄬�(duì)較輕。通過對(duì)莫霍面深度與地質(zhì)構(gòu)造、布格重力場(chǎng)和巖石圈厚度的相關(guān)性比較,結(jié)合其他地球物理觀測(cè)和巖石地化證據(jù),我們認(rèn)為顯著的大尺度東西向結(jié)構(gòu)差異可能反映中生代以來古太平洋向亞洲板塊東部的俯沖對(duì)華北克拉通造成的主要破壞作用,而小尺度的南北差異可能反映華北克拉通古遠(yuǎn)古代形成時(shí)固有的結(jié)構(gòu)差異,或者是克拉通長(zhǎng)期演化進(jìn)程中后續(xù)的多期構(gòu)造事件對(duì)巖石圈空間不均勻的復(fù)雜改造和綜合影響。本文發(fā)展了接收函數(shù)、面波頻散和ZH振幅比三種數(shù)據(jù)的分步聯(lián)合反演方法,使用線性迭代算法,更好地約束精細(xì)的地殼橫波速度模型和Vp/Vs結(jié)構(gòu)。為了充分利用三種數(shù)據(jù)對(duì)地殼結(jié)構(gòu)不同的敏感性,我們提出了“三步反演”的反演策略,通過調(diào)節(jié)不同數(shù)據(jù)的權(quán)重,逐步恢復(fù)精細(xì)的地殼結(jié)構(gòu)。首先使用面波頻散和ZH振幅比兩種數(shù)據(jù)聯(lián)合反演,約束平滑的絕對(duì)橫波速度模型,再加入對(duì)間斷面信息高度敏感的接收函數(shù)數(shù)據(jù),進(jìn)一步約束更為精細(xì)的橫波速度模型。對(duì)于前兩步反演,縱波速度和密度通過橫波速度模型和經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。最后,在己獲得的橫波速度模型基礎(chǔ)上,再次結(jié)合三種數(shù)據(jù)進(jìn)一步約束縱波速度模型,并通過直接相除獲得對(duì)應(yīng)的Vp/Vs模型。理論合成測(cè)試和蒙拓卡羅誤差測(cè)試結(jié)果表明:分步聯(lián)合反演不僅可以獲得穩(wěn)定可靠的高精度橫波速度模型,而且可以約束大尺度的Vp/Vs結(jié)構(gòu),對(duì)理解地殼的巖性和物理狀態(tài)有非常重要的意義。
[Abstract]:Seismic science is one of the most important ways to detect the internal structure of the earth . In recent years , many seismic imaging methods based on dense array observation are important to understand the formation and evolution of the crust , the deep dynamic process of the earth is of great significance . In order to make full use of three kinds of data , we propose the inversion strategy of " three - step inversion " . In order to make full use of three kinds of data , we propose the inversion strategy of " three - step inversion " .
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P631.4

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本文編號(hào)：2046770