【摘要】：獲取足夠分辨尺度的3D地殼結構圖像,一直是深部地球物理學家,特別是地震學家致力追求的重要目標之一,這是因為,地殼的精細結構特征對于認識不同尺度地質構造塊體之間的空間耦合關系,構建地震動力學模式,認識大陸破壞性強震孕震機理及對潛在震災的科學設防等,均起著至關重要的基礎作用。目前,高分辨的地殼深淺部結構與構造特征主要來自于地震學方法的探測研究結果。地震學方法之所以有比其它地球物理探測方法更高的分辨和精度,主要是因為在穿過地球內部結構而被調制之后所能觀測到的各種波中,地震波的波長最短,同其它地球物理觀測量,如地熱流、靜位移、應變、重力、電磁量等相比,地震波受到的波形畸變最小,振幅衰減也最小。新近發(fā)展起來的地震快速波前追蹤層析成像方法克服了傳統地震成像方法的一些不足,可利用同一數據體的多震相資料或聯合應用不同數據體的多波數據及各自的空間區(qū)域分辨優(yōu)勢,基于同一正則化準則、一致的優(yōu)化方法以及統一的模型構建方式來獲取研究目標區(qū)內較高分辨的三維精細結構和構造圖像,國外的一些應用實例,顯示了其較大的應用潛力。在我國,隨著"十五"起開始建設的數字地震觀測網絡的運行、中國地震科學臺陣探測計劃(Chinarray)項目的實施、物探中心輕便低功耗主動源專用數字地震儀器的研制成功和批量生產及局部區(qū)域人工地震觀測網的不斷增加,主、被動源地震觀測數據得到了快速的積累,而這些大數據的處理方法技術的研發(fā)卻明顯滯后。此外,物探中心雖已具備3D深地震測深數據采集的硬件條件,顯然3D觀測系統不能像傳統2D線性探測剖面那樣,僅憑經驗去評估設計,需要盡快研發(fā)儲備基于現代地震學反演算法基礎上的觀測系統設計及評估方法技術。在本文中,我們基于物探中心已有的深地震測深專用儀器設備條件及深部探測成果,構建數值計算模型,設計3D觀測系統,利用最新發(fā)展起來的、在任意復雜結構模型中無條件穩(wěn)定的快速波前追蹤算法FMM(Fast Marching Method)及子空間反演技術,基于同一正則化準則、一致的優(yōu)化方法以及統一的模型構建方式,利用理論合成的3D主、被動源地震折射/反射數據體,對強速度對比結構及Moho界面橫向起伏變化等不同模型進行聯合波前成像分析研究:首先,對單個折射震相Pg、Moho寬角反射震相PmP及兩震相聯合對速度結構模型的重建能力進行了地震成像數值模擬計算,并對其分辨能力進行了分析,然后為了彌補主動源資料的不足,在成像模擬計算中加入了區(qū)域天然地震資料,獲取了更加精細的深淺部結構模型。結果表明:折射震相Pg對上地殼細結構有較高的分辨,寬角反射震相PmP可較好地約束中下地殼及Moho界面的細結構特征,但對淺部結構的分辨較差,折射和反射地震的聯合成像可有效恢復深淺部3D空間的強速度對比結構及Moho界面形態(tài)特征。主動源分辨能力可以由加入被動源地震資料得以改善,主、被動源地震聯合層析成像可有效提高探測目標區(qū)的分辨。這些研究為開展3D折射/反射及主、被動源地震聯合探測研究奠定了必要的基礎,對于復雜構造區(qū)地殼細結構的3D主、被動源地震聯合探查具有重要意義,本數值模擬中使用的計算方法、調試的程序模塊及有關參數還可為3D深地震測深觀測系統的設計提供參考。
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【學位授予單位】：中國地震局蘭州地震研究所
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P631.4

【參考文獻】

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本文編號：2308596