本文關(guān)鍵詞：青藏高原東南部及騰沖火山區(qū)地殼上地幔S波速度結(jié)構(gòu)研究　出處：《武漢大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：接收函數(shù)和面波頻散聯(lián)合反演是獲取殼幔S波速度結(jié)構(gòu)的一種重要手段。作為地學(xué)界兩個(gè)研究的熱點(diǎn)區(qū)域,青藏高原東南部和騰沖火山區(qū)的殼幔變形和動(dòng)力學(xué)特性對(duì)研究整個(gè)青藏高原的演化和隆升以及火山區(qū)的火山活動(dòng)性、地震活動(dòng)性具有重要意義。另一方面,傳統(tǒng)的反演方法中,模型參數(shù)化過程受人為因素影響較大,對(duì)反演結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生巨大影響。發(fā)展由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的自適應(yīng)模型參數(shù)化方法并應(yīng)用于速度結(jié)構(gòu)的反演,對(duì)提高反演結(jié)果的可信度和分辨率具有重要意義�；谏鲜鰡栴},本文利用接收函數(shù)和面波聯(lián)合反演的方式獲得了青藏高原東南部和騰沖火山區(qū)地殼上地幔三維S波速度結(jié)構(gòu),并在此基礎(chǔ)上討論了相關(guān)的動(dòng)力學(xué)問題；同時(shí)在變維貝葉斯理論框架下,提出了一種新的基于散射波波形直接擬合的速度結(jié)構(gòu)反演方法。本文的主要研究工作和貢獻(xiàn)如下：(1) 充分利用云南省數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)和MIT/CIGMR(麻省理工學(xué)院/成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所)臨時(shí)觀測(cè)臺(tái)陣的地震波形數(shù)據(jù),采用接收函數(shù)H-k疊加方法計(jì)算Moho面深度和泊松比的值,獲得了青藏高原東南部平均地殼厚度和泊松比模型。結(jié)果顯示青藏高原東南部地區(qū)地殼厚度橫向變化劇烈,呈現(xiàn)北部厚(～62 km),南部薄的特性(～30 km)。泊松比橫向差異較大,具有明顯的分塊分布特性。以26°N為界,北部泊松比較高,南部地區(qū)則被紅河斷裂和小江斷裂分割,泊松比由西至東呈“高-低-高-低”的條帶狀分布。(2) 利用接收函數(shù)和瑞雷波相速度頻散聯(lián)合反演的方式,獲得了青藏高原東南部地殼至上地幔頂部的三維S波速度結(jié)構(gòu)。從反演結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)在青藏高原東南部地區(qū)存在兩個(gè)中下地殼物質(zhì)流動(dòng)通道。這兩個(gè)物質(zhì)流動(dòng)通道起源于研究區(qū)北部小金河斷裂與小江斷裂的交匯區(qū)域,最終在云南南部地區(qū)相互連通。通過與地殼各向異性以及最大剪應(yīng)變分布的對(duì)比研究,發(fā)現(xiàn)在物質(zhì)遷移通道覆蓋的區(qū)域,地殼內(nèi)各向異性特性可能主要來自于物質(zhì)流動(dòng),物質(zhì)的流動(dòng)對(duì)研究區(qū)內(nèi)的斷層活動(dòng)性也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。各向異性的結(jié)果顯示地殼內(nèi)各向異性強(qiáng)度表現(xiàn)為北強(qiáng)南弱,表明通道內(nèi)物質(zhì)流動(dòng)速度、構(gòu)造擠壓強(qiáng)度等由北向南呈逐漸減弱的趨勢(shì)。(3) 充分利用騰沖火山監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)的地震波形數(shù)據(jù),采用接收函數(shù)分區(qū)反演,同時(shí)聯(lián)合面波頻散數(shù)據(jù),獲得了騰沖火山區(qū)地殼上地幔三維S波速度結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示在騰沖火山區(qū)的中上地殼內(nèi)共有四個(gè)巖漿囊,上地幔頂部也可能存在巖漿囊。地殼內(nèi)的四個(gè)巖漿囊并非獨(dú)立存在,而是彼此間相互連通。下地殼內(nèi)雖未發(fā)現(xiàn)巖漿囊分布,但存在的小尺度低速區(qū)域表明,在這一深度范圍內(nèi)可能存在一系列的巖漿導(dǎo)管,深部熔融物質(zhì)通過這些巖漿導(dǎo)管向淺部運(yùn)移。(4) 為了研究騰沖火山區(qū)殼內(nèi)各向異性特性及巖漿貢獻(xiàn),利用改進(jìn)的各向異性H-k疊加方法獲得了各個(gè)臺(tái)站下方的Vp/Vs值、快波偏振方向、P波各向異性強(qiáng)度、S波各向異性強(qiáng)度、巖漿侵入體縱橫比以及巖漿侵入體中巖漿比例,結(jié)果顯示騰沖火山區(qū)地殼各向異性特性及成因比較復(fù)雜,除MZT、MIZ和TCG臺(tái)之外,其他臺(tái)站各向異性受巖漿影響較小。本文給出的是各向異性H-k疊加的初步結(jié)果,后續(xù)的研究中需要對(duì)結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的完善。(5)針對(duì)傳統(tǒng)接收函數(shù)反演方法中模型參數(shù)化過程受人為因素影響較大以及接收函數(shù)協(xié)方差矩陣估計(jì)困難等問題,本文在變維貝葉斯地球物理反演理論框架下,提出了一種基于直接波形擬合的速度結(jié)構(gòu)反演方法。該方法從疊加的波形數(shù)據(jù)出發(fā),避免了接收函數(shù)的反褶積運(yùn)算,無需估計(jì)接收函數(shù)的協(xié)方差矩陣。同時(shí),該方法采用變維貝葉斯反演手段,在反演過程中根據(jù)數(shù)據(jù)本身的求解能力自適應(yīng)地對(duì)模型空間進(jìn)行劃分。這種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的自適應(yīng)模型參數(shù)化方法,極大地減少了人為因素對(duì)反演結(jié)果的影響。模擬算例和實(shí)際數(shù)據(jù)的反演結(jié)果表明,本文提出的反演方法是可行的。相比傳統(tǒng)的接收函數(shù)反演方法,本文提出的方法具備分辨小尺度速度異常區(qū)域的能力。
【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】：2016
【分類號(hào)】：P315.2
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本文編號(hào)：1337514