利用面波與重力的聯(lián)合反演確定中國大陸三維巖石圈速度結(jié)構(gòu).pdf

1、中國大陸及其鄰近地區(qū)位于一個(gè)古亞洲洋，古特提斯海，和西太平洋域三角匯聚的獨(dú)特構(gòu)造背景，是地球上構(gòu)造背景最復(fù)雜、構(gòu)造活動(dòng)最活躍的地區(qū)之一。而華北克拉通的中生代-新生代破壞和青藏高原新生代的抬升是中國大陸構(gòu)造演化歷史上兩個(gè)最重要的構(gòu)造事件。為了更好地理解中國大陸的巖石圈演化機(jī)制，本研究在前人的基礎(chǔ)上，通過收集多種數(shù)據(jù)，包括接收函數(shù)數(shù)據(jù)、面波頻散數(shù)據(jù)、重力數(shù)據(jù)，對(duì)中國大陸進(jìn)行了面波頻散和衛(wèi)星重力數(shù)據(jù)的聯(lián)合反演研究。地震面波頻散數(shù)據(jù)主要對(duì)地下巖

2、石的橫波速度敏感，而重力數(shù)據(jù)對(duì)地下介質(zhì)的巖石密度有很好的約束性。為了將兩種數(shù)據(jù)歸并統(tǒng)一到同一個(gè)聯(lián)合反演系統(tǒng)中，我們利用了地震波速度和巖石密度之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。為了體現(xiàn)兩種數(shù)據(jù)對(duì)聯(lián)合反演模型的貢獻(xiàn)，我們引入了地震面波頻散數(shù)據(jù)和重力異常數(shù)據(jù)對(duì)反演模型的權(quán)重系數(shù)。通過改變權(quán)重系數(shù)來確定最大程度上同時(shí)符合兩種數(shù)據(jù)的反演速度模型，即“最優(yōu)”反演速度模型。我們從一維速度模型出發(fā)，先進(jìn)行單獨(dú)面波反演，然后再在單獨(dú)面波反演的基礎(chǔ)上進(jìn)行面波與重力的聯(lián)合反演

3、。最終我們得到了一個(gè)可靠的空間網(wǎng)格間隔為0.5度的高分辨速度-密度自洽的中國大陸巖石圈三維剪切波速度模型。該模型與已發(fā)布的中國區(qū)域的速度模型在大的特征上基本一致，但是該模型進(jìn)一步提高了主要特征的分辨率，并且能夠同時(shí)比較好地?cái)M合面波和重力數(shù)據(jù)。為了驗(yàn)證面波與重力聯(lián)合反演的可靠性，我們進(jìn)行了面波單獨(dú)反演和聯(lián)合反演的模型恢復(fù)度分辨率測(cè)試。結(jié)果顯示無論面波單獨(dú)反演還是聯(lián)合反演，整個(gè)模型空間都有較好的分辨率。但是比較來說，在淺部由于重力數(shù)據(jù)的加入

4、，聯(lián)合反演比單獨(dú)面波反演要好，在深部兩者差異不大。表明與單獨(dú)面波反演相比，加入重力數(shù)據(jù)的約束能夠提高速度模型在淺部的可靠性。最后我們選擇聯(lián)合反演模型中的一些地質(zhì)特征進(jìn)行了解釋，例如華南地區(qū)和上海華東地區(qū)。其中華南地區(qū)著重討論了海南地幔柱的熱點(diǎn)軌跡問題。我們收集了地球動(dòng)力學(xué)、地質(zhì)構(gòu)造和地球化學(xué)的證據(jù)，發(fā)現(xiàn)海南地幔柱和華南板塊的相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成華南板塊存在一個(gè)薄地殼帶和高Vs異常，而面波單獨(dú)反演看不到清晰的該Vs異常條帶?？梢娐?lián)合反演得到的模型