利用接收函数和噪声面波研究青藏高原东北缘地震各向异性

发布时间：2017-05-03 17:00

  本文关键词：利用接收函数和噪声面波研究青藏高原东北缘地震各向异性，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：青藏高原东北缘作为青藏块体东北部大型边界变形带,地处青藏块体、鄂尔多斯地块和阿拉善地块的交汇处,是新构造运动时期以来较为活跃的地质构造单元,是印度板块和欧亚板块碰撞形成的产物。由于缺乏浅地表、地壳和上地幔的构造信息,目前对这种大规模地壳运动的具体成因以及由碰撞引起的地壳和上地幔形变仍未有定论,这也是当前地震学和地球动力学研究领域中的热点问题之一。本文利用中国地震台网中甘肃、河南、湖北、内蒙古、宁夏、青海、四川、山西和陕西九个省共204个的地震台站,自2007年8月到2013年10月间的三分量宽频带地震数据,采用接收函数计算莫霍面深度和地壳Vp/Vs比值,并在接收函数基础上引入了一种新的综合性方法计算了地壳介质各向异性参数。这种方法基于地壳各向异性介质中莫霍面Ps转换波的到时,在径向分量和切向分量的接收函数所展现出的性质和谐波分析,估算剪切波分裂的快波方向和分裂时间。发现在青藏高原东北缘的台站快慢波延迟时间变化比较大,约0.28s～1.14s不等。通过与近震S波分裂得到的各向异性时间延迟(0.1s～0.12s)相比较,说明对于青藏高原东北缘地区地壳各向异性可能主要来源于中下地壳。研究区域地壳厚度变化比较大,从31.3km变化至71.3km,平均厚度为45.9km,青藏高原东北部比其周缘区域整体要厚。最浅的地方位于鄂尔多斯南部边缘渭河地堑的临潼台(LINT),最深的地方位于青藏高原内部的曲麻莱台(QML)。同时,地壳厚度与地形起伏变化比较一致,从东向西呈梯度性加深的趋势。对于Vp/Vs值,青藏高原东北部Vp/Vs值较低,可能与该地区主要为长英质物质组成有关；鄂尔多斯地块Vp/Vs值较高,可能说明了该区域的铁镁质岩石含量较高。为了进一步研究青藏高原东北缘地区地壳上地幔结构,引入了背景噪声成像技术进行速度结构和方位各向异性的研究。本文收集了甘肃、宁夏、青海三个省所有台站和四川、新疆、西藏、内蒙部分台站的三分量连续波形数据,涉及台站共118个,时间为2011年～2012年。利用噪声互相关,经过计算和筛选,在5～38s范围内,共得到5773条瑞雷波相速度频散曲线。然后采用1°×1°的网格划分,反演获得青藏高原东北缘相速度和方位各向异性分布。最后,再由纯路径频散反演得到青藏高原东北缘每个经纬度节点介质的S波速度随深度的变化。获得0～50km深度地壳上地幔三维速度结构分布,给出了4个不同深度范围的速度平面分布图和3条径向、2条纬向速度剖面图。研究结果显示,对于方位各向异性,8s～12s图像结果与区域断裂走向有很好的一致性；从18s至35s,整个青藏高原内部快波方向显示了顺时针旋转的形态。对于相速度和S波速度结构,结果与前人的结果在大尺度构造上基本一致,如在松潘甘孜地块和祁连地块均存在高速异常。此外,本文研究揭示,北昆仑山可能是松潘—甘孜低速层的北部边界。祁连山的低速层可能与青藏地块和其周缘地块碰撞引起的地壳短缩有关系。针对以上结果,结合青藏高原东北缘地质背景、大地构造、地球动力学、岩石学和地球物理等研究的结果,本文对青藏高原东北部地区的构造和壳幔形变机制有了一个综合认识。印度板块和欧亚板块的碰撞使青藏块体向东北方向持续运动,并受北面西伯利亚地台的阻挡,使高原东北缘地壳持续缩短隆升,整个岩石层的垂直缩短变形可能是青藏高原东北缘的主要形成机制。
【关键词】：青藏高原东北缘 接收函数 噪声互相关 各向异性 相速度 S波速度
【学位授予单位】：中国地震局地球物理研究所
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P315.2
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第一章 绪论11-26
• 1.1 引言11-12
• 1.2 青藏高原东北缘及周边地质构造背景和研究现状12-23
• 1.2.1 研究区主要地质构造特征13-17
• 1.2.2 研究区地质构造模型机制17-21
• 1.2.3 研究现状21-23
• 1.3 研究目的和意义23-25
• 1.4 研究内容和方法25-26
• 第二章 地震各向异性的基本理论和研究方法26-35
• 2.1 地震各向异性的成因26-28
• 2.2 地震各向异性的类型28-29
• 2.3 地震各向异性的研究方法29-35
• 2.3.1 剪切波分裂方法30-32
• 2.3.2 接收函数方法32-33
• 2.3.3 面波方位各向异性33
• 2.3.4 讨论33-35
• 第三章 利用接收函数研究青藏高原东北缘地壳结构和各向异性35-81
• 3.1 研究区域数据来源35-36
• 3.2 H-κ叠加确定地壳厚度和Vp/Vs值36-46
• 3.2.1 接收函数的提取36-40
• 3.2.2 转换震相走时计算40-41
• 3.2.3 时差校正41-42
• 3.2.4 深度叠加确定莫霍面深度42
• 3.2.5 H-κ叠加方法42-46
• 3.3 接收函数集计算地壳各向异性46-67
• 3.3.1 各向异性介质下Ps转换波的方位角变换特征46-49
• 3.3.2 单个接收函数的剪切波分裂49-51
• 3.3.3 接收函数集的剪切波分裂51-53
• 3.3.4 结果可靠性验证53-61
• 3.3.5 倾斜界面对各向异性结果的影响61-67
• 3.4 结果分析67-81
• 3.4.1 地壳厚度和Vp/Vs比值68-77
• 3.4.2 地壳各向异性77-81
• 第四章 利用背景噪声成像研究青藏高原东北缘速度结构和方位各向异性81-106
• 4.1 研究区数据来源81
• 4.2 相速度和方位各向异性反演过程81-96
• 4.2.1 单台数据预处理82-84
• 4.2.2 数据互相关和叠加84-86
• 4.2.3 提取相速度频散曲线86-91
• 4.2.4 相速度和方位各向异性反演91-96
• 4.3 S波速度反演96-98
• 4.4 结果分析98-106
• 4.4.1 相速度成像结果98-101
• 4.4.2 方位各向异性结果101-102
• 4.4.3 S波速度成像结果102-106
• 第五章 青藏高原东北缘壳幔各向异性综合讨论106-116
• 5.1 低速层分布106-108
• 5.2 青藏高原东北缘隆升变形模式分析108-114
• 5.3 与青藏高原东南缘的比较114-116
• 第六章 结论及展望116-119
• 6.1 结论116-117
• 6.2 不足和工作展望117-119
• 参考文献119-134
• 致谢134-136
• 作者简历、在学期间研究成果及发表文章136-137

【共引文献】

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