利用高性能大規(guī)模計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行三維地震波模擬及各向異性反演.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單核心的超級(jí)計(jì)算機(jī)已經(jīng)逐漸退出人們的視野，被越來(lái)越多的廉價(jià)并行計(jì)算機(jī)所取代。并行計(jì)算技術(shù)的逐漸壯大為科技、工業(yè)、生活帶來(lái)了翻天覆地的變化。地球物理行業(yè)一直依賴(lài)于大規(guī)模計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，本文選擇了地震學(xué)中最典型的兩個(gè)問(wèn)題，借助中國(guó)地震局蘭州地震研究所的計(jì)算機(jī)集群，開(kāi)展了關(guān)于地震波正反演的研究工作。
　　本文的第一部分工作是運(yùn)用譜元法研究地震波的正演模擬。震后的災(zāi)害評(píng)估一直是地震局所關(guān)心的問(wèn)題，對(duì)于臺(tái)站稀少的地區(qū)，

2、想要在震后根據(jù)臺(tái)站記錄勾畫(huà)出峰值分布變得異常困難。本文研究了譜元法的基本原理，借助普林斯頓大學(xué)的SPECFEM程序，以岷縣漳縣地震為例，展示了三維全波形地震波模擬對(duì)災(zāi)害評(píng)估的可行性。建立這樣的模擬平臺(tái)不僅僅可以用于災(zāi)后模擬評(píng)估，也可以用于破壞的預(yù)估計(jì)，為城市規(guī)劃做出貢獻(xiàn)。
　　本研究的第二部分工作，也是本論文的重點(diǎn)，是關(guān)于地殼各向異性的研究。長(zhǎng)期以來(lái)，人們把工作的重心放在上地幔，而忽略地殼的各向異性。一方面是由于地殼的各向異性極其

3、復(fù)雜，另一方面是由于將研究上地幔各向異性的方法移植到地殼研究時(shí)會(huì)遇到困難。本文詳細(xì)的對(duì)比了三種利用接收函數(shù)研究地殼各向異性的方法.由于加權(quán)疊加法和橫波分裂法在研究分層傾斜對(duì)稱(chēng)軸各向異性問(wèn)題時(shí)均存在局限性，本文重點(diǎn)以波形反演法展開(kāi)研究。本文分析了各向異性參數(shù)和傾斜界面對(duì)波形的影響，并通過(guò)數(shù)值實(shí)驗(yàn)研究了反演的可靠性，提出通過(guò)二次反演改善反演結(jié)果的方法。本文的反演代碼根據(jù)raysum程序和鄰域算法重新構(gòu)建，并在程序中加入H-k約束，保證結(jié)果模

4、型的有效性。
　　文章的最后以青藏高原東北緣的16個(gè)臺(tái)站5年的資料為研究對(duì)象，嘗試著揭開(kāi)青藏高原復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)機(jī)制。通過(guò)對(duì)接收函數(shù)反演，發(fā)現(xiàn)在中下地殼確實(shí)存在著S波的低速層，這與中下地殼部分熔融的學(xué)說(shuō)較為吻合。根據(jù)反演結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)上地殼各向異性基本滿足裂隙成因假說(shuō)。如果中下地殼流的假說(shuō)成立，那么可以很好的解釋本研究得到的中下地殼各向異性快軸的分布(東北緣地區(qū)，在中地殼受到相鄰板塊的阻攔，在下地殼沿北東方向溢出)。本文的研究尚處于起