基于模拟退火法的青藏高原东缘噪声层析成像研究
发布时间：2021-03-08 16:52
青藏高原是全球造山带研究的热点地区,此前在青藏高原开展的三维层析成像研究大多基于线性反演方法.本文利用青藏高原东缘及邻区布设的127个宽频带固定地震台站记录的连续波形资料,首先通过噪声互相关提取了3～50sRayleigh波群速度频散曲线并反演得到群速度分布,再进一步采用模拟退火法反演了研究区的三维S波速度及泊松比结构.结果显示:（1）松潘—甘孜地块的中下地壳低速异常主要分布在龙日坝断裂带、鲜水河断裂带、龙门山断裂带和岷山隆起所围限的区域,而该区域的中下地壳仅具有中等泊松比值,推测松潘—甘孜地块中下地壳的低速物质可能是青藏高原与扬子块体长期相互作用产生的塑性低速滑脱层;上地壳脆性物质在板块作用下沿中地壳低速滑脱层顶界面发生逆冲增厚,造成龙门山的持续抬升和地形起伏,并在构造边界带形成了应变积累和应力集中;而龙门山断裂带的上地壳低速软弱物质为地壳发生破裂提供了有利条件,从而在某种程度上促进了汶川地震和芦山地震的发生.（2）岷山隆起一带中下地壳的高泊松比异常呈"凸起"形态,结合前人研究发现的较高热流和岩石快速抬升现象,推测岷山隆起一带可能存在岩石圈的拆沉,导致地幔热物质上涌而形成下地壳高泊松...
【文章来源】：地球物理学报. 2020,63(05)北大核心
【文章页数】：15 页
【部分图文】：
MAL台站与其他台站互相关计算得到的互相关函数
(4）通过提取不同周期下各网格点的群速度，可以得到该网格点独立的频散曲线，进一步反演频散曲线可以获取相应的一维S波速度，而所有网格点一维S波速度即构成了三维S波速度结构．由于各网格点的频散曲线与一维速度模型是非线性关系，所以利用频散曲线反演三维S波速度一般采用两种方法，一种是线性共轭梯度法（Herrmann and Ammon,2004），另一种为非线性类反演方法（Panza,1981;Zhang et al.,2014）．前者定义的分层模型一般较为精细并假设相邻层的速度变化比较连续，且容易以局部极值代替最大值，因此要获取较准确合理的结果，对初始模型的要求较高；而非线性类反演法中的源于统计热力物理学的模拟退火（SA）法（Kirkpatrick et al.,1983;Rothman,1985）则较好的规避了线性反演的弊端．SA是基于统计力学的模拟热平衡退火过程的一种Monte Carlo法（姚姚，1995）．该方法在不断的统计实验中进行组合优化，在解空间中寻找拟合度最佳的模型．Rothman(1985）首次将该方法引入到地震勘探资料中，以解决剩余静校正问题．随后，Sen和Stoffa(1991）再次将其应用于一维地震波形反演和一维电测深反演中．自此，产生了大量基于模拟退火法的地震资料研究，Shapiro和Ritzwoller(2002）在对全球壳幔S波速度结构研究中，将此方法改进并应用于面波频散曲线反演．本文延用Liang和Langston(2009）介绍的基于Boltzmann采样技术（Ingber,1989）的模拟退火法反演程序对三维S波速度和Vp/Vs进行反演．研究中，初始模型相邻层的速度变化可以是任意范围，能够较好体现速度跃变，降低了最优解模型对初始模型的依赖性，同时，除了S波速度的反演，该方法还可设定其他物性参数（如：地壳各向异性、密度、Vp/Vs等）进行共同反演．图2 MAL台站与其他台站互相关计算得到的互相关函数
四川盆地、青藏高原东部、青藏高原南部及云南地区的理论频散曲线（a）和用于反演的频散曲线数量分布（b)
【参考文献】：
期刊论文
[1]2016年9月23日四川理塘M4.9和M5.1地震发震构造分析[J]. 易桂喜,龙锋,梁明剑,张致伟,赵敏,祁玉萍,宫悦,乔慧珍,汪智,王思维,帅莉蓉. 地震地质. 2017(05)
[2]近震全波形反演2017年九寨沟M7.0地震序列震源机制解[J]. 杨宜海,范军,花茜,高见,王朝亮,周鲁,赵韬. 地球物理学报. 2017 (10)
[3]2017年8月8日九寨沟M7.0地震及余震震源机制解与发震构造分析[J]. 易桂喜,龙锋,梁明剑,张会平,赵敏,叶有清,张致伟,祁玉萍,王思维,宫悦,乔惠珍,汪智,邱桂兰,苏金蓉. 地球物理学报. 2017 (10)
[4]中国南北地震带北段及其周缘地壳厚度与泊松比研究[J]. 王兴臣,丁志峰,武岩,朱露培. 地球物理学报. 2017 (06)
[5]青藏高原东缘的地壳流及动力过程[J]. 朱介寿,王绪本,杨宜海,范军,程先琼. 地球物理学报. 2017 (06)
[6]2013年芦山地震序列震源机制与震源区构造变形特征分析[J]. 易桂喜,龙锋,Amaury Vallage,Yann Klinger,梁明剑,王思维. 地球物理学报. 2016(10)
[7]利用面波频散与接收函数联合反演青藏高原东南缘地壳上地幔速度结构[J]. 郑晨,丁志峰,宋晓东. 地球物理学报. 2016(09)
[8]中国大陆地区大地热流数据汇编(第四版)[J]. 姜光政,高堋,饶松,张林友,唐晓音,黄方,赵平,庞忠和,何丽娟,胡圣标,汪集旸. 地球物理学报. 2016(08)
[9]青藏高原东南缘的地壳结构与动力学模式研究综述[J]. 王苏,徐晓雅,胡家富. 地球物理学报. 2015(11)
[10]用接收函数建立区域模型的震源机制反演及其在芦山地震序列研究中的应用[J]. 杨宜海,梁春涛,苏金蓉. 地球物理学报. 2015(10)
本文编号：3071342
【文章来源】：地球物理学报. 2020,63(05)北大核心
【文章页数】：15 页
【部分图文】：
MAL台站与其他台站互相关计算得到的互相关函数
(4）通过提取不同周期下各网格点的群速度，可以得到该网格点独立的频散曲线，进一步反演频散曲线可以获取相应的一维S波速度，而所有网格点一维S波速度即构成了三维S波速度结构．由于各网格点的频散曲线与一维速度模型是非线性关系，所以利用频散曲线反演三维S波速度一般采用两种方法，一种是线性共轭梯度法（Herrmann and Ammon,2004），另一种为非线性类反演方法（Panza,1981;Zhang et al.,2014）．前者定义的分层模型一般较为精细并假设相邻层的速度变化比较连续，且容易以局部极值代替最大值，因此要获取较准确合理的结果，对初始模型的要求较高；而非线性类反演法中的源于统计热力物理学的模拟退火（SA）法（Kirkpatrick et al.,1983;Rothman,1985）则较好的规避了线性反演的弊端．SA是基于统计力学的模拟热平衡退火过程的一种Monte Carlo法（姚姚，1995）．该方法在不断的统计实验中进行组合优化，在解空间中寻找拟合度最佳的模型．Rothman(1985）首次将该方法引入到地震勘探资料中，以解决剩余静校正问题．随后，Sen和Stoffa(1991）再次将其应用于一维地震波形反演和一维电测深反演中．自此，产生了大量基于模拟退火法的地震资料研究，Shapiro和Ritzwoller(2002）在对全球壳幔S波速度结构研究中，将此方法改进并应用于面波频散曲线反演．本文延用Liang和Langston(2009）介绍的基于Boltzmann采样技术（Ingber,1989）的模拟退火法反演程序对三维S波速度和Vp/Vs进行反演．研究中，初始模型相邻层的速度变化可以是任意范围，能够较好体现速度跃变，降低了最优解模型对初始模型的依赖性，同时，除了S波速度的反演，该方法还可设定其他物性参数（如：地壳各向异性、密度、Vp/Vs等）进行共同反演．图2 MAL台站与其他台站互相关计算得到的互相关函数
四川盆地、青藏高原东部、青藏高原南部及云南地区的理论频散曲线（a）和用于反演的频散曲线数量分布（b)
【参考文献】：
期刊论文
[1]2016年9月23日四川理塘M4.9和M5.1地震发震构造分析[J]. 易桂喜,龙锋,梁明剑,张致伟,赵敏,祁玉萍,宫悦,乔慧珍,汪智,王思维,帅莉蓉. 地震地质. 2017(05)
[2]近震全波形反演2017年九寨沟M7.0地震序列震源机制解[J]. 杨宜海,范军,花茜,高见,王朝亮,周鲁,赵韬. 地球物理学报. 2017 (10)
[3]2017年8月8日九寨沟M7.0地震及余震震源机制解与发震构造分析[J]. 易桂喜,龙锋,梁明剑,张会平,赵敏,叶有清,张致伟,祁玉萍,王思维,宫悦,乔惠珍,汪智,邱桂兰,苏金蓉. 地球物理学报. 2017 (10)
[4]中国南北地震带北段及其周缘地壳厚度与泊松比研究[J]. 王兴臣,丁志峰,武岩,朱露培. 地球物理学报. 2017 (06)
[5]青藏高原东缘的地壳流及动力过程[J]. 朱介寿,王绪本,杨宜海,范军,程先琼. 地球物理学报. 2017 (06)
[6]2013年芦山地震序列震源机制与震源区构造变形特征分析[J]. 易桂喜,龙锋,Amaury Vallage,Yann Klinger,梁明剑,王思维. 地球物理学报. 2016(10)
[7]利用面波频散与接收函数联合反演青藏高原东南缘地壳上地幔速度结构[J]. 郑晨,丁志峰,宋晓东. 地球物理学报. 2016(09)
[8]中国大陆地区大地热流数据汇编(第四版)[J]. 姜光政,高堋,饶松,张林友,唐晓音,黄方,赵平,庞忠和,何丽娟,胡圣标,汪集旸. 地球物理学报. 2016(08)
[9]青藏高原东南缘的地壳结构与动力学模式研究综述[J]. 王苏,徐晓雅,胡家富. 地球物理学报. 2015(11)
[10]用接收函数建立区域模型的震源机制反演及其在芦山地震序列研究中的应用[J]. 杨宜海,梁春涛,苏金蓉. 地球物理学报. 2015(10)
本文编号：3071342
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