Landers地震区域反射地震层析成像研究

摘要

地震层析成像是认识地球内部介质结构、性质以及地球动力学机制的重要工具.本研究对自1992年初至2013年底南加州区域台网记录的区域地震且震级为3-4级中的1871个地震的数据进行处理，获取了24211条直达P波到时记录和13602条直达S波到时记录，并手工挑选出4971条PmP波和5079条SmS波记录。初始速度模型为一维层状模型，除Moho面之外，其他不连续面均需光滑化处理。rn 层析成像结果表明，Landers地震区域的地壳结构具有强烈的非均匀性质。在近地表区域，沿断层区域具有明显的低速特征，这与该地区断层附近存在低速沉积层符合。在索尔顿海槽(Salton Trough)下近地表区域，介质呈现明显的相对低速异常特征，但随着深度的增加，其速度逐渐增加，在中下地壳变为相对高速异常区。类似的地质结构也曾在前人的层析成像工作中被观测到，这表明了基于波动方程的走时层析成像方法利用反射波成像的有效性。中下地壳中，Landers地震下方区域是一个相对高速区域，并一直延伸到上地幔;其周围由一个沿断层区域延仲的明显的低速带包围。该低速区域的存在表明在Landers地震区域中下地壳中可能有液体存在。从纵向剖面来看，Landers地震以及与其相关联的较大地震，如Joshua Tree地震，Big Bear地震，均发生在高低速交界处。Landers地震主震发生在一个被高速区域包围的低速异常边界上。这表明地下介质的非均匀性与地震的发生具有较强的关联性。此外，Hector Mine地震发生在近地表的高速区域。这是因为断层附近高速异常区域介质往往硬而脆，地震相对较容易发生。以上结果表明，反射地震相位能够明显提高地震层析成像在中下地壳的分辨率，在区域地震层析成像中具有重要作用。本研究中，利用反射震相获得了高分辨率的地壳成像结果，特别是下地壳低速异常和Landers地震下的高速异常的发现，是利用反射震相获得的重要结果之一。