【摘要】：隨著地球物理大地測(cè)量觀測(cè)技術(shù)的提高,觀測(cè)資料的積累以及反演方法的改進(jìn),綜合多種觀測(cè)資料進(jìn)行地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究,已成為地球物理大地測(cè)量學(xué)的重要研究方向。本文利用不同時(shí)空尺度的重力異常資料,以青藏高原及鄰區(qū)的密度結(jié)構(gòu)為主要目標(biāo),結(jié)合固體地球物理、構(gòu)造學(xué)等的新成果與新認(rèn)識(shí),研究青藏高原及鄰區(qū)的現(xiàn)今構(gòu)造格架,推斷其形成及演化、殼幔相互作用、地震孕育和深部動(dòng)力學(xué)過(guò)程,具有重要的科學(xué)意義。本文系統(tǒng)地討論了重力學(xué)在青藏高原及鄰區(qū)的密度結(jié)構(gòu)和孕震環(huán)境問(wèn)題研究中的理論和方法,充分體現(xiàn)了大地測(cè)量學(xué)與地球物理、地質(zhì)學(xué)互相結(jié)合,相互滲透的特點(diǎn)。本文首先介紹了重力數(shù)據(jù)處理的基本理論和方法,提出了改進(jìn)的重力反演方法。在此基礎(chǔ)上,我們利用分離之后的剩余重力異常,對(duì)青藏高原及鄰區(qū)的巖石圈三維密度結(jié)構(gòu)進(jìn)行了反演,完成了成像工作,并結(jié)合其它地球物理和地質(zhì)學(xué)研究成果,對(duì)反演結(jié)果進(jìn)行了地球物理定性分析和定量解釋。最后,從重力學(xué)的角度對(duì)青藏高原及鄰區(qū)的地殼運(yùn)動(dòng)與變形特征、孕震環(huán)境等相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了探討。本論文的主要貢獻(xiàn)及成果:(1)重力數(shù)據(jù)處理與解釋研究本文將高分辨率的地震、地球物理資料和真實(shí)可靠的地質(zhì)研究結(jié)果作為先驗(yàn)信息,為后續(xù)重力數(shù)據(jù)的處理提供了重要約束。對(duì)重力數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,分析不同頻率的重力數(shù)據(jù),提取出不同層面的密度變化引起的重力響應(yīng)段,獲取了研究區(qū)域的莫霍面的變化。重力數(shù)據(jù)三維反演是非常重要的定量解釋手段,應(yīng)用重力觀測(cè)數(shù)據(jù)可以獲取地下空間三維的密度分布特征,為研究區(qū)域構(gòu)造形變、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)研究提供重要信息。同時(shí)為了提高重力數(shù)據(jù)的實(shí)際應(yīng)用能力,本文提出了改進(jìn)的重力反演方法,來(lái)克服因正演靈敏度矩陣條件數(shù)過(guò)大引起計(jì)算效率低下所帶來(lái)的問(wèn)題,有效提升了重力三維反演的計(jì)算效率。并將該方法用于獲取地下空間的三維密度結(jié)構(gòu),研究區(qū)域地下空間的密度變化。(2)青藏高原及鄰區(qū)的重力場(chǎng)特征及意義利用獲得的區(qū)域重力場(chǎng)模型,通過(guò)數(shù)據(jù)處理方法,獲取了研究區(qū)域的基本構(gòu)造,結(jié)合青藏高原及鄰區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造背景和構(gòu)造塊體活動(dòng)情況,以及大地測(cè)量、地震等觀測(cè)資料,對(duì)研究區(qū)域的構(gòu)造形式進(jìn)行了定量解釋。借鑒固體地球物理學(xué)、流變學(xué)、構(gòu)造大地測(cè)量學(xué)的己有的模式,定性分析了青藏高原及鄰區(qū)的由重力作用產(chǎn)生的構(gòu)造格局,構(gòu)造驅(qū)動(dòng)力,構(gòu)造環(huán)境,解釋了其分布特征及其蘊(yùn)含的大地構(gòu)造信息。區(qū)域重力場(chǎng)較好地反映了研究區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造單元的巖石圈深部重力場(chǎng)背景,區(qū)域背景之上的局部重力異常則較為詳細(xì)地刻畫(huà)了各構(gòu)造單元之間交匯處的巖石圈構(gòu)造特征。(3)青藏高原及鄰區(qū)的密度結(jié)構(gòu)與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的關(guān)系對(duì)區(qū)域內(nèi)高精度的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)重力場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理,并通過(guò)密度反演,獲取了三維和四維的密度結(jié)構(gòu)分布,并結(jié)合區(qū)域的地質(zhì)、地球物理研究成果,對(duì)區(qū)域內(nèi)的構(gòu)造形變與運(yùn)動(dòng)特征進(jìn)行分析解釋。青藏高原及鄰區(qū)的密度結(jié)構(gòu)研究:青藏高原地殼內(nèi)密度縱向上出現(xiàn)分層,橫向上存在明顯的不均勻性。分層密度結(jié)構(gòu)很清晰的勾畫(huà)了不同塊體和深大斷裂的展布;地殼內(nèi),密度異常等值線走向與地表斷裂走向基本一致,其中,在上地殼深度上,區(qū)域密度變化與表層構(gòu)造十分對(duì)應(yīng),展示了復(fù)雜的構(gòu)造格局。青藏高原及鄰區(qū)地殼密度結(jié)構(gòu)為該區(qū)的地震孕育、發(fā)生和下地殼物質(zhì)流動(dòng)提供了約束。密度異常等值線在上地幔深度處發(fā)生了順時(shí)針偏轉(zhuǎn),這表明青藏高原深部物質(zhì)向東北方向運(yùn)動(dòng)時(shí)受到了柴達(dá)木盆地和四川盆地的阻礙,同時(shí)也暗示了該區(qū)的殼幔可能存在較大程度的解耦現(xiàn)象。70km～90km深度上,研究區(qū)內(nèi)呈現(xiàn)為高密度、低速度異常分布,可能是由于印度板塊向歐亞板塊持續(xù)俯沖將青藏高原處于不斷的變形和運(yùn)動(dòng)中,區(qū)內(nèi)強(qiáng)大的構(gòu)造擠壓和高熱背景使得巖石結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生了改變。局部區(qū)域密度結(jié)構(gòu)研究:一是,針對(duì)2017年米林Mw 6.5地震事件,就喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)地區(qū)的介質(zhì)環(huán)境和發(fā)震機(jī)制進(jìn)行研究,通過(guò)震源參數(shù)、密度結(jié)構(gòu)等信息,詳細(xì)分析了米林地震事件,并對(duì)東構(gòu)造結(jié)的演化模型與現(xiàn)今構(gòu)造運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)進(jìn)行了說(shuō)明,認(rèn)為該地區(qū)的形變特征及構(gòu)造背景滿足以“構(gòu)造瘤”和“侵蝕”為主的演化模型,是順時(shí)針演化與南迦巴瓦峰快速隆升的共同產(chǎn)物,區(qū)域內(nèi)的地震危險(xiǎn)性仍要持續(xù)關(guān)注;二是,研究青藏高原東緣地區(qū)的地震重力觀測(cè)網(wǎng)獲取的動(dòng)態(tài)重力場(chǎng)信息,對(duì)時(shí)變重力異常的成因進(jìn)行了建模分析,經(jīng)過(guò)各項(xiàng)改正,得到剩余重力異常,結(jié)果發(fā)現(xiàn)其中仍含有豐富的異常信號(hào),且不能做出成因解釋;隨后將剩余重力異常作重力反演,得到了四維密度擾動(dòng),結(jié)合流體力學(xué)和流變學(xué)的理論,分析認(rèn)為,該區(qū)域的四維密度擾動(dòng)很有可能反映了其巖石內(nèi)流體的變化情況,有待進(jìn)一步研究。
【圖文】：

采用位場(chǎng)分離技術(shù)獲取由地球內(nèi)部地殼、地幔等固有構(gòu)造引起的區(qū)域場(chǎng)和由內(nèi)部物質(zhì)流動(dòng)引起的地球內(nèi)部構(gòu)造變化產(chǎn)生局部重力異常。研究重力逡逑常的定量解釋方法，提高計(jì)算時(shí)空效率。逡逑２．對(duì)青藏高原及鄰區(qū)的大地測(cè)量、地球物理及地質(zhì)資料進(jìn)行分析研宄，掌逡逑區(qū)域的介質(zhì)屬性、塊體運(yùn)動(dòng)變形特點(diǎn)，用于對(duì)該區(qū)域重力測(cè)量結(jié)果作定量逡逑的背景信息和約束條件。通過(guò)數(shù)據(jù)處理方法確定青藏高原及鄰區(qū)的地殼內(nèi)逡逑均勻性和構(gòu)造的重力異常信息。綜合區(qū)域地質(zhì)和地球物理結(jié)果對(duì)異常信定性分析。最后，通過(guò)重力反演方法確定三維密度結(jié)構(gòu)，對(duì)區(qū)域構(gòu)造特征進(jìn)逡逑量解釋。逡逑３．喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)是印度板塊和歐亞板塊碰撞、擠壓的畸點(diǎn)，該區(qū)域內(nèi)逡逑構(gòu)造復(fù)雜且具有較強(qiáng)橫向不均勻性。確定２０１７年西藏米林Ｍｗ邋６．５級(jí)地震逡逑源參數(shù)，研究該區(qū)域孕震環(huán)境與地震成因機(jī)制，，探析東構(gòu)造結(jié)的演化模４．青藏高原東緣地區(qū)現(xiàn)今形變特征明顯，利用該地區(qū)的地震重力觀測(cè)數(shù)據(jù)依時(shí)間變化的重力值。確定時(shí)變重力信號(hào)的不同影響因素，并構(gòu)建模型改正。對(duì)時(shí)變重力進(jìn)行綜合性的解譯。逡逑

２．１引言逡逑本文研宄區(qū)域的范圍為：北煒２０°？４５°，東經(jīng)６５°？１１０°。其中包含的青藏高逡逑原是中國(guó)最大的高原，也是世界范圍內(nèi)地勢(shì)最高的大高原（圖２－１）。本章主要逡逑介紹青藏高原及鄰區(qū)的大地構(gòu)造及區(qū)域地質(zhì)背景；對(duì)區(qū)域現(xiàn)今地震活動(dòng)性進(jìn)行逡逑統(tǒng)計(jì)分析；利用己有形變場(chǎng)，計(jì)算獲取區(qū)域現(xiàn)今應(yīng)變場(chǎng)；分析區(qū)域地殼運(yùn)動(dòng)與逡逑應(yīng)變率場(chǎng)的特征。逡逑２．邐印度邐＆逡逑—邋＇ｙ）－．．【］邐，姻．逡逑＾邋－３０００邐２０００邐７０００逡逑６５邐７０邐７５邐８０邐８５邐９０邐９５邐１００邐１０５邐１１０逡逑經(jīng)度（°Ｅ）逡逑圖２－１青藏高原及鄰區(qū)地理特征分布圖逡逑．受歐亞板塊與印度板塊碰撞的影響，青藏高原及鄰區(qū)具有強(qiáng)烈的、大規(guī)模逡逑的地殼運(yùn)動(dòng)。其中喜馬拉雅高山北部為青藏高原，南邊山帶有岡底斯山，中間逡逑有唐古拉山，北邊最為明顯的山帶屬昆侖山脈。青藏高原東西長(zhǎng)約３０００ｋｍ，西逡逑側(cè)有兩條北西向淺斷裂谷，東半部有兩條明顯的ＮＥ向長(zhǎng)斷裂谷。東西向的昆侖逡逑山脈、天山山脈與ＮＷＷ向的祁連山和ＮＥＥ向的阿爾金山的交切格局，夾持了逡逑塔里木和柴達(dá)木兩個(gè)沙漠盆地
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：P631.1;P315.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2650021