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)位于一個古亞洲洋，古特提斯海，和西太平洋域三角匯聚的獨特構(gòu)造背景，是地球上構(gòu)造背景最復(fù)雜、構(gòu)造活動最活躍的地區(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)，對中國大陸進行了面波頻散和衛(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)主要對地下巖

2、石的橫波速度敏感，而重力數(shù)據(jù)對地下介質(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)驗關(guān)系。為了體現(xiàn)兩種數(shù)據(jù)對聯(lián)合反演模型的貢獻，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)，先進行單獨面波反演，然后再在單獨面波反演的基礎(chǔ)上進行面波與重力的聯(lián)合反演

3、。最終我們得到了一個可靠的空間網(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，但是該模型進一步提高了主要特征的分辨率，并且能夠同時比較好地擬合面波和重力數(shù)據(jù)。為了驗證面波與重力聯(lián)合反演的可靠性，我們進行了面波單獨反演和聯(lián)合反演的模型恢復(fù)度分辨率測試。結(jié)果顯示無論面波單獨反演還是聯(lián)合反演，整個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)合反演比單獨面波反演要好，在深部兩者差異不大。表明與單獨面波反演相比，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軌跡問題。我們收集了地球動力學(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運動造成華南板塊存在一個薄地殼帶和高Vs異常，而面波單獨反演看不到清晰的該Vs異常條帶。可見聯(lián)合反演得到的模型