基于面波射线路径追踪方法的川西地壳三维横波速度结构研究

发布时间：2019-11-16 00:36

【摘要】：川西地区位于青藏高原的东缘,是正在发生抬升扩张运动的青藏高原和坚硬的扬r克拉通发生作用的前沿位置。该地区地震活动频繁,断层密布,地壳和上地幔速度结构复杂。虽然在川西及其周边地区一系列三维速度结构成像工作已经完成,但是使用方法和数据的不同特点,都有一定的局限性,所得到的模型也都有一定的差异。背景噪声互相关方法由于不受地震分布的影响,可以得到密集且路径分布较均匀的中短周期面波频散数据,是研究地壳和上地幔顶部复杂介质速度结构的重要数据来源。通常,面波相速度或群速度成像假设面波沿大圆路径传播。但是,在地下介质速度结构变化较大时,面波会偏离大圆路径传播,从而导致基于大圆路径假设下的面波成像结果存在一定的误差。我们采用了基于快速行进(fast marching)的而波成像方法,研究了面波的偏离大圆路径传播对四川西部地区面波相速度成像结果的影响。在反演中,我们使用快速行进法进行面波传播路径的射线追踪,采用子空间反演法(subspace inversion)进行迭代反演,对理论模型合成数据和川西台阵的短周期背景噪声相速度频散数据进行成像分析,并与使用大圆路径传播的成像结果进行对比。对理论模型的测试结果表明当速度结构变化较大时,基于偏离大圆路径传播的面波成像能够更好地恢复模型异常。对川西台阵的真实数据反演结果显示,在短周期6秒时,基于偏离大圆路径的反演方法较基于大圆路径的反演方法获得的相速度异常的幅度要更大些,在四川盆地区域两者的差异接近0.2km/s；在周期为10秒时,两种反演方法的差异显著减小,基本都在0.1 km/s以内。这主要是因为6秒周期的面波相速度对复杂的上地壳浅层结构更为敏感,从而使得面波传播的偏离大圆路径效应对反演结果的影响更为显著。我们的研究结果表明,当某一周期不同路径的面波相速度测量值变化较大时,例如相对于平均相速度的异常超过10%,需要考虑采用基于偏离大圆路径的面波成像方法,否则速度异常较大区域的反演结果可能会存在较大的偏差。利用背景噪声方法获得的川西密集台阵的3-45秒周期的瑞利面波双台间相速度频散曲线,并基于不同周期面波射线路径追踪的面波直接反演法,得到了川西三维地壳和上地幔顶部的横波速度分布。我们将获得的三维横波速度结构模型与基于大圆路径方法的噪声成像和接收函数联合反演获得的模型(Liu et al.,2014)进行了细致的对比,虽然二者模型非常接近,但我们的模型可以更好地拟合频散数据,且在中上地壳局部地区的速度差异可以达到0.2km/s,显示出反演过程中面波偏离大圆路径传播、不同的纵波-密度-横波经验关系等因素对反演结果的影响。我们的反演结果表明,四川盆地上覆10kn左右的低速沉积层,其下的地壳速度较高,显示古老坚硬的克拉通结构特征；松潘-甘孜地块有着广泛分布的中下地壳低速异常,并且延伸至龙门山西北侧,可能与从青藏高原中部向四川盆地北部的中下地壳物质的塑性流变有关：横波速度的分布’j这一地区的大型断层分布趋势有一定的关系。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P315.31

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本文编号：2561568