【摘要】：長江中游及周邊地區(qū)是中國地質(zhì)過程復(fù)雜多樣、地質(zhì)資源豐富、地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域,該區(qū)域是特提斯與太平洋疊加的大地構(gòu)造域,在地球科學(xué)領(lǐng)域具有舉足輕重的國際地位。該區(qū)域是研究江漢盆地及其周緣山系的盆山耦合和動(dòng)力學(xué)演化過程、華北華南板塊的碰撞模式及超高壓變質(zhì)巖的折返機(jī)制等地球動(dòng)力學(xué)過程的重要區(qū)域。前人在長江流域及其鄰區(qū)已開展了大量研究,取得了一系列研究成果,對其構(gòu)造演化過程及機(jī)制等問題取得了許多新的認(rèn)識。與此同時(shí)針對長江中游及周邊區(qū)域的地殼上地幔橫波速度及徑向各向異性結(jié)構(gòu)的研究仍存在一些模糊之處。本文利用布設(shè)在長江中游及周邊區(qū)域的中國國家地震臺網(wǎng)、區(qū)域地震臺網(wǎng)以及流動(dòng)地震觀測臺陣142個(gè)臺站記錄的三分量連續(xù)波形數(shù)據(jù),利用背景噪聲面波層析成像技術(shù)結(jié)合遠(yuǎn)震面波層析成像技術(shù)獲取研究區(qū)瑞雷/勒夫面波群速度/相速度結(jié)構(gòu)以及瑞雷面波H/V。采用貝葉斯-蒙特卡洛方法聯(lián)合反演瑞雷/勒夫面波群、相速度頻散曲線與瑞雷面波H/V,構(gòu)建了長江中游及周邊區(qū)域的地殼上地幔橫波速度結(jié)構(gòu)以及40公里深度以內(nèi)的徑向各向異性結(jié)構(gòu)。旨在為該區(qū)演化動(dòng)力學(xué)研究提供地球物理依據(jù)。本文的主要研究內(nèi)容及成果如下:(1)研究區(qū)瑞雷/勒夫面波群、相速度結(jié)構(gòu)及瑞雷面波H/V結(jié)構(gòu)�；谌至康卣疬B續(xù)波形數(shù)據(jù),利用背景噪聲層析成像技術(shù)結(jié)合遠(yuǎn)震面波層析成像技術(shù)及瑞雷面波H/V測量方法,本文獲取了研究區(qū)8~30秒的瑞雷/勒夫面波群速度、8~80秒的瑞雷/勒夫面波的相速度結(jié)構(gòu)及8~30秒的瑞雷面波H/V結(jié)構(gòu)。(2)研究區(qū)地殼上地幔橫波速度及徑向各向異性結(jié)構(gòu)。聯(lián)合反演瑞雷/勒夫面波群、相速度頻散曲線以及瑞雷面波H/V,本文構(gòu)建了長江中游及周邊區(qū)域的地殼上地幔橫波速度結(jié)構(gòu)以及40公里深度以內(nèi)的徑向各向異性結(jié)構(gòu)。在上地殼(~10km),江漢盆地主要呈現(xiàn)低速異常及正徑向各向異性。大巴山西北部、武陵隆起附近區(qū)域以及東秦嶺-大別造山帶呈現(xiàn)高速和弱負(fù)各向異性特征。在中地殼(15-25km),大巴山的西北和東南兩翼高速特征與大巴山橫波速度差異逐漸減小,推斷東西兩個(gè)堅(jiān)硬塊體是引起大巴山隆起、阻隔青藏高原向東擴(kuò)展與西太平洋向西伸展的重要因素;在下地殼及上地幔(25-50km),橫波速度結(jié)構(gòu)顯示揚(yáng)子板塊呈現(xiàn)地殼厚度“V”型減薄。在巖石圈地幔中(50-80km),橫波速度則呈現(xiàn)西高東低的特征,暗示東部巖石圈厚度為70-80公里左右。(3)江漢盆地及周緣造山帶的盆山耦合關(guān)系。江漢盆地東西向剖面和南北向剖面的速度結(jié)構(gòu)和徑向各向異性結(jié)構(gòu)存在明顯差異,揭示了不同的盆山協(xié)同演化過程。在東西方向上,受控于印度-歐亞碰撞以及太平洋板塊向西俯沖引起的弧后擴(kuò)張;在南北方向上,地處于揚(yáng)子板塊中段的江漢盆地,則被江南造山帶和秦嶺-大別造山帶中段夾持,自中生代中期以來經(jīng)歷了與江南造山帶盆山耦合的海陸交互相-陸相疊合盆地-揚(yáng)子與板塊南北拼合的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)過程,加之菲律賓板塊與太平洋板塊疊加作用,導(dǎo)致了Moho面深度從江南造山帶逐漸向江漢盆地抬升,而在商丹縫合線下方Moho面發(fā)生錯(cuò)斷則與揚(yáng)子板塊-華北板塊俯沖的古縫合線相對應(yīng)。(4)三峽及周邊區(qū)域地殼的徑向各向異性結(jié)構(gòu)與江漢盆地具有明顯區(qū)別。在三峽地區(qū)的巴東-秭歸-宜昌一帶則呈現(xiàn)兩支弱負(fù)徑向各向異性,一支從四川盆地邊緣的下地殼延伸至巴東-秭歸上地殼,另一支則從江漢盆地下地殼正各向異性轉(zhuǎn)化成弱負(fù)各向異性并延伸至巴東-秭歸上地殼。而江漢盆地中地殼(深度為10-20公里)顯示為負(fù)各向異性,下地殼則顯示為正各向異性。三峽地區(qū)和江漢盆地徑向各向異性結(jié)構(gòu)的差異可能與巖漿底侵作用構(gòu)造熱事件或幔源巖漿上涌等因素有關(guān)。(5)大巴山與周邊區(qū)域的構(gòu)造演化。相對于漢南-米倉山隆起與黃陵背斜,大巴山在中下地殼呈現(xiàn)低速特征,中下地殼橫波速度分布特征暗示,堅(jiān)硬的漢南-米倉山隆起、黃陵背斜以及秦嶺造山帶是在中生代晚期以來陸內(nèi)造山運(yùn)動(dòng)中形成大巴山系的重要原因,也是新生代以來阻擋青藏高原向東北和向東擴(kuò)展的重要區(qū)域。漢南-米倉山-大巴山與黃陵背斜-江漢盆地出現(xiàn)兩個(gè)抬升的區(qū)域,暗示青藏高原的東向擴(kuò)展受到了漢南-米倉山的強(qiáng)硬阻擋,而大巴山的Moho面深度和地幔的橫波速度擾動(dòng)與漢南-米倉山并不一致,導(dǎo)致這種差異的原因可能是由于青藏高原向東擴(kuò)展的前鋒并沒有完全穿越大巴山,而巖石圈塊體擠出變形與地殼增厚可能相互協(xié)調(diào)進(jìn)行。(6)沉積層厚度和Moho面深呈“V”字型減薄的模式。綜合分析研究區(qū)沉積層深度變化和Moho面深度變化,本文發(fā)現(xiàn)沉積層厚度和Moho面深呈“V”字型減薄的模式,但Moho面深度減薄的位置與沉積層厚度變薄的位置并不一致。這種差異可能是太平洋俯沖板塊后撤以及青藏高原東向擴(kuò)展作用,使研究區(qū)巖石圈地幔和中上地殼可能經(jīng)歷了不同的構(gòu)造應(yīng)力疊加作用引起的。
【圖文】：

為了克服這種系統(tǒng)誤差問題，F(xiàn)riederich 和 Wielandt（1995）提出了一種同合二維地震臺陣記錄中面波振幅和相位反演面波相速度頻散曲線的方法。這法相當(dāng)于同時(shí)求解每個(gè)地震事件的入射波波場、臺陣范圍內(nèi)相速度。但是，法對每個(gè)地震的波場函數(shù)需要 44 個(gè)參數(shù)，，而且不能完全擬合面波波場，反演很難唯一。Forsyth 和 Li（2005）在 Friederich 和 Wielandt（1995）的方法基提出了雙平面波層析成像方法，這是一種新的利用二維地震臺陣記錄反演面速度的方法，即是使用兩列具有一定入射角度的平面波干涉來擬合非平面波用兩列平面波的振幅值、參考相位和兩列平面波偏離大圓路徑的角度這 6 個(gè)來描述面波入射波場。這種方法既提高了解的唯一性和穩(wěn)定性，也提高了波測量精度。根據(jù) Forsyth 和 Li （2005）的研究，用一個(gè)局部笛卡爾坐標(biāo)系解釋遠(yuǎn)震面平面波層析成像原理。局部笛卡爾坐標(biāo)系（如圖 2.1 所示），以參考臺站和臺主體，參考臺站為坐標(biāo)系統(tǒng)的原點(diǎn)，震源相當(dāng)于坐標(biāo)系的遠(yuǎn)端。因此，將地從震源沿大圓路徑傳播過來的方向作為坐標(biāo)系的 x 軸，y 軸則是由 x 軸沿逆時(shí)

陳軍：長江中游地區(qū)殼幔橫波速度結(jié)構(gòu)及各向異性研究鴻睿，2018）。這種模型仿照地球巖石圈的基本結(jié)構(gòu)，將一維 2.2）：一部分為由層厚度、層頂?shù)捉缑娴臋M波速度等 3 個(gè)參數(shù)組成隨深度增加而呈線性遞增；二部分為由層厚度、4 個(gè)描述橫波速度的 B 樣條函數(shù)等 5 個(gè)參部分為由 5 個(gè)描述橫波速度的 B 樣條函數(shù)組成的深度 200 公上地幔頂部厚度由沉積層和結(jié)晶地殼的厚度決定。200 公里以 200 公里深度的相同。除了這 13 個(gè)變量參數(shù)外，還有些參量是可以通過前人的研究和密度。
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P631.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2661928