基于模擬退火法的青藏高原東緣噪聲層析成像研究
發(fā)布時(shí)間:2021-03-08 16:52
青藏高原是全球造山帶研究的熱點(diǎn)地區(qū),此前在青藏高原開(kāi)展的三維層析成像研究大多基于線(xiàn)性反演方法.本文利用青藏高原東緣及鄰區(qū)布設(shè)的127個(gè)寬頻帶固定地震臺(tái)站記錄的連續(xù)波形資料,首先通過(guò)噪聲互相關(guān)提取了3~50sRayleigh波群速度頻散曲線(xiàn)并反演得到群速度分布,再進(jìn)一步采用模擬退火法反演了研究區(qū)的三維S波速度及泊松比結(jié)構(gòu).結(jié)果顯示:(1)松潘—甘孜地塊的中下地殼低速異常主要分布在龍日壩斷裂帶、鮮水河斷裂帶、龍門(mén)山斷裂帶和岷山隆起所圍限的區(qū)域,而該區(qū)域的中下地殼僅具有中等泊松比值,推測(cè)松潘—甘孜地塊中下地殼的低速物質(zhì)可能是青藏高原與揚(yáng)子塊體長(zhǎng)期相互作用產(chǎn)生的塑性低速滑脫層;上地殼脆性物質(zhì)在板塊作用下沿中地殼低速滑脫層頂界面發(fā)生逆沖增厚,造成龍門(mén)山的持續(xù)抬升和地形起伏,并在構(gòu)造邊界帶形成了應(yīng)變積累和應(yīng)力集中;而龍門(mén)山斷裂帶的上地殼低速軟弱物質(zhì)為地殼發(fā)生破裂提供了有利條件,從而在某種程度上促進(jìn)了汶川地震和蘆山地震的發(fā)生.(2)岷山隆起一帶中下地殼的高泊松比異常呈"凸起"形態(tài),結(jié)合前人研究發(fā)現(xiàn)的較高熱流和巖石快速抬升現(xiàn)象,推測(cè)岷山隆起一帶可能存在巖石圈的拆沉,導(dǎo)致地幔熱物質(zhì)上涌而形成下地殼高泊松...
【文章來(lái)源】:地球物理學(xué)報(bào). 2020,63(05)北大核心
【文章頁(yè)數(shù)】:15 頁(yè)
【部分圖文】:
MAL臺(tái)站與其他臺(tái)站互相關(guān)計(jì)算得到的互相關(guān)函數(shù)
(4)通過(guò)提取不同周期下各網(wǎng)格點(diǎn)的群速度,可以得到該網(wǎng)格點(diǎn)獨(dú)立的頻散曲線(xiàn),進(jìn)一步反演頻散曲線(xiàn)可以獲取相應(yīng)的一維S波速度,而所有網(wǎng)格點(diǎn)一維S波速度即構(gòu)成了三維S波速度結(jié)構(gòu).由于各網(wǎng)格點(diǎn)的頻散曲線(xiàn)與一維速度模型是非線(xiàn)性關(guān)系,所以利用頻散曲線(xiàn)反演三維S波速度一般采用兩種方法,一種是線(xiàn)性共軛梯度法(Herrmann and Ammon,2004),另一種為非線(xiàn)性類(lèi)反演方法(Panza,1981;Zhang et al.,2014).前者定義的分層模型一般較為精細(xì)并假設(shè)相鄰層的速度變化比較連續(xù),且容易以局部極值代替最大值,因此要獲取較準(zhǔn)確合理的結(jié)果,對(duì)初始模型的要求較高;而非線(xiàn)性類(lèi)反演法中的源于統(tǒng)計(jì)熱力物理學(xué)的模擬退火(SA)法(Kirkpatrick et al.,1983;Rothman,1985)則較好的規(guī)避了線(xiàn)性反演的弊端.SA是基于統(tǒng)計(jì)力學(xué)的模擬熱平衡退火過(guò)程的一種Monte Carlo法(姚姚,1995).該方法在不斷的統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行組合優(yōu)化,在解空間中尋找擬合度最佳的模型.Rothman(1985)首次將該方法引入到地震勘探資料中,以解決剩余靜校正問(wèn)題.隨后,Sen和Stoffa(1991)再次將其應(yīng)用于一維地震波形反演和一維電測(cè)深反演中.自此,產(chǎn)生了大量基于模擬退火法的地震資料研究,Shapiro和Ritzwoller(2002)在對(duì)全球殼幔S波速度結(jié)構(gòu)研究中,將此方法改進(jìn)并應(yīng)用于面波頻散曲線(xiàn)反演.本文延用Liang和Langston(2009)介紹的基于Boltzmann采樣技術(shù)(Ingber,1989)的模擬退火法反演程序?qū)θSS波速度和Vp/Vs進(jìn)行反演.研究中,初始模型相鄰層的速度變化可以是任意范圍,能夠較好體現(xiàn)速度躍變,降低了最優(yōu)解模型對(duì)初始模型的依賴(lài)性,同時(shí),除了S波速度的反演,該方法還可設(shè)定其他物性參數(shù)(如:地殼各向異性、密度、Vp/Vs等)進(jìn)行共同反演.圖2 MAL臺(tái)站與其他臺(tái)站互相關(guān)計(jì)算得到的互相關(guān)函數(shù)
四川盆地、青藏高原東部、青藏高原南部及云南地區(qū)的理論頻散曲線(xiàn)(a)和用于反演的頻散曲線(xiàn)數(shù)量分布(b)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]2016年9月23日四川理塘M4.9和M5.1地震發(fā)震構(gòu)造分析[J]. 易桂喜,龍鋒,梁明劍,張致偉,趙敏,祁玉萍,宮悅,喬慧珍,汪智,王思維,帥莉蓉. 地震地質(zhì). 2017(05)
[2]近震全波形反演2017年九寨溝M7.0地震序列震源機(jī)制解[J]. 楊宜海,范軍,花茜,高見(jiàn),王朝亮,周魯,趙韜. 地球物理學(xué)報(bào). 2017 (10)
[3]2017年8月8日九寨溝M7.0地震及余震震源機(jī)制解與發(fā)震構(gòu)造分析[J]. 易桂喜,龍鋒,梁明劍,張會(huì)平,趙敏,葉有清,張致偉,祁玉萍,王思維,宮悅,喬惠珍,汪智,邱桂蘭,蘇金蓉. 地球物理學(xué)報(bào). 2017 (10)
[4]中國(guó)南北地震帶北段及其周緣地殼厚度與泊松比研究[J]. 王興臣,丁志峰,武巖,朱露培. 地球物理學(xué)報(bào). 2017 (06)
[5]青藏高原東緣的地殼流及動(dòng)力過(guò)程[J]. 朱介壽,王緒本,楊宜海,范軍,程先瓊. 地球物理學(xué)報(bào). 2017 (06)
[6]2013年蘆山地震序列震源機(jī)制與震源區(qū)構(gòu)造變形特征分析[J]. 易桂喜,龍鋒,Amaury Vallage,Yann Klinger,梁明劍,王思維. 地球物理學(xué)報(bào). 2016(10)
[7]利用面波頻散與接收函數(shù)聯(lián)合反演青藏高原東南緣地殼上地幔速度結(jié)構(gòu)[J]. 鄭晨,丁志峰,宋曉東. 地球物理學(xué)報(bào). 2016(09)
[8]中國(guó)大陸地區(qū)大地?zé)崃鲾?shù)據(jù)匯編(第四版)[J]. 姜光政,高堋,饒松,張林友,唐曉音,黃方,趙平,龐忠和,何麗娟,胡圣標(biāo),汪集旸. 地球物理學(xué)報(bào). 2016(08)
[9]青藏高原東南緣的地殼結(jié)構(gòu)與動(dòng)力學(xué)模式研究綜述[J]. 王蘇,徐曉雅,胡家富. 地球物理學(xué)報(bào). 2015(11)
[10]用接收函數(shù)建立區(qū)域模型的震源機(jī)制反演及其在蘆山地震序列研究中的應(yīng)用[J]. 楊宜海,梁春濤,蘇金蓉. 地球物理學(xué)報(bào). 2015(10)
本文編號(hào):3071342
【文章來(lái)源】:地球物理學(xué)報(bào). 2020,63(05)北大核心
【文章頁(yè)數(shù)】:15 頁(yè)
【部分圖文】:
MAL臺(tái)站與其他臺(tái)站互相關(guān)計(jì)算得到的互相關(guān)函數(shù)
(4)通過(guò)提取不同周期下各網(wǎng)格點(diǎn)的群速度,可以得到該網(wǎng)格點(diǎn)獨(dú)立的頻散曲線(xiàn),進(jìn)一步反演頻散曲線(xiàn)可以獲取相應(yīng)的一維S波速度,而所有網(wǎng)格點(diǎn)一維S波速度即構(gòu)成了三維S波速度結(jié)構(gòu).由于各網(wǎng)格點(diǎn)的頻散曲線(xiàn)與一維速度模型是非線(xiàn)性關(guān)系,所以利用頻散曲線(xiàn)反演三維S波速度一般采用兩種方法,一種是線(xiàn)性共軛梯度法(Herrmann and Ammon,2004),另一種為非線(xiàn)性類(lèi)反演方法(Panza,1981;Zhang et al.,2014).前者定義的分層模型一般較為精細(xì)并假設(shè)相鄰層的速度變化比較連續(xù),且容易以局部極值代替最大值,因此要獲取較準(zhǔn)確合理的結(jié)果,對(duì)初始模型的要求較高;而非線(xiàn)性類(lèi)反演法中的源于統(tǒng)計(jì)熱力物理學(xué)的模擬退火(SA)法(Kirkpatrick et al.,1983;Rothman,1985)則較好的規(guī)避了線(xiàn)性反演的弊端.SA是基于統(tǒng)計(jì)力學(xué)的模擬熱平衡退火過(guò)程的一種Monte Carlo法(姚姚,1995).該方法在不斷的統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行組合優(yōu)化,在解空間中尋找擬合度最佳的模型.Rothman(1985)首次將該方法引入到地震勘探資料中,以解決剩余靜校正問(wèn)題.隨后,Sen和Stoffa(1991)再次將其應(yīng)用于一維地震波形反演和一維電測(cè)深反演中.自此,產(chǎn)生了大量基于模擬退火法的地震資料研究,Shapiro和Ritzwoller(2002)在對(duì)全球殼幔S波速度結(jié)構(gòu)研究中,將此方法改進(jìn)并應(yīng)用于面波頻散曲線(xiàn)反演.本文延用Liang和Langston(2009)介紹的基于Boltzmann采樣技術(shù)(Ingber,1989)的模擬退火法反演程序?qū)θSS波速度和Vp/Vs進(jìn)行反演.研究中,初始模型相鄰層的速度變化可以是任意范圍,能夠較好體現(xiàn)速度躍變,降低了最優(yōu)解模型對(duì)初始模型的依賴(lài)性,同時(shí),除了S波速度的反演,該方法還可設(shè)定其他物性參數(shù)(如:地殼各向異性、密度、Vp/Vs等)進(jìn)行共同反演.圖2 MAL臺(tái)站與其他臺(tái)站互相關(guān)計(jì)算得到的互相關(guān)函數(shù)
四川盆地、青藏高原東部、青藏高原南部及云南地區(qū)的理論頻散曲線(xiàn)(a)和用于反演的頻散曲線(xiàn)數(shù)量分布(b)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]2016年9月23日四川理塘M4.9和M5.1地震發(fā)震構(gòu)造分析[J]. 易桂喜,龍鋒,梁明劍,張致偉,趙敏,祁玉萍,宮悅,喬慧珍,汪智,王思維,帥莉蓉. 地震地質(zhì). 2017(05)
[2]近震全波形反演2017年九寨溝M7.0地震序列震源機(jī)制解[J]. 楊宜海,范軍,花茜,高見(jiàn),王朝亮,周魯,趙韜. 地球物理學(xué)報(bào). 2017 (10)
[3]2017年8月8日九寨溝M7.0地震及余震震源機(jī)制解與發(fā)震構(gòu)造分析[J]. 易桂喜,龍鋒,梁明劍,張會(huì)平,趙敏,葉有清,張致偉,祁玉萍,王思維,宮悅,喬惠珍,汪智,邱桂蘭,蘇金蓉. 地球物理學(xué)報(bào). 2017 (10)
[4]中國(guó)南北地震帶北段及其周緣地殼厚度與泊松比研究[J]. 王興臣,丁志峰,武巖,朱露培. 地球物理學(xué)報(bào). 2017 (06)
[5]青藏高原東緣的地殼流及動(dòng)力過(guò)程[J]. 朱介壽,王緒本,楊宜海,范軍,程先瓊. 地球物理學(xué)報(bào). 2017 (06)
[6]2013年蘆山地震序列震源機(jī)制與震源區(qū)構(gòu)造變形特征分析[J]. 易桂喜,龍鋒,Amaury Vallage,Yann Klinger,梁明劍,王思維. 地球物理學(xué)報(bào). 2016(10)
[7]利用面波頻散與接收函數(shù)聯(lián)合反演青藏高原東南緣地殼上地幔速度結(jié)構(gòu)[J]. 鄭晨,丁志峰,宋曉東. 地球物理學(xué)報(bào). 2016(09)
[8]中國(guó)大陸地區(qū)大地?zé)崃鲾?shù)據(jù)匯編(第四版)[J]. 姜光政,高堋,饒松,張林友,唐曉音,黃方,趙平,龐忠和,何麗娟,胡圣標(biāo),汪集旸. 地球物理學(xué)報(bào). 2016(08)
[9]青藏高原東南緣的地殼結(jié)構(gòu)與動(dòng)力學(xué)模式研究綜述[J]. 王蘇,徐曉雅,胡家富. 地球物理學(xué)報(bào). 2015(11)
[10]用接收函數(shù)建立區(qū)域模型的震源機(jī)制反演及其在蘆山地震序列研究中的應(yīng)用[J]. 楊宜海,梁春濤,蘇金蓉. 地球物理學(xué)報(bào). 2015(10)
本文編號(hào):3071342
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