欧洲南部及东亚、中亚地区上地幔顶部Pn波速度结构及各向异性研究

摘要

地震层析成像是从大量地震观测数据中获取研究区域三维速度结构影像的过程，是认识地球内部结构的最有力的工具。对于Moho面而言，Pn和sn震相是研究该处速度结构的首选资料，并已成为地壳上地幔结构研究的一个专门分支。 欧亚大陆及其边缘海的板块或地块可以分为以下六类：(1)前寒武纪巨型克拉通地块及地盾；(2)前寒武纪小型克拉通地块及板块；(3)显生宙造山带及汇聚地块；(4)陆陆碰撞型地块及造山带；(5)新生代边缘海海盆；(6)大陆裂谷盆地及增生地块。其中巨型克拉通地块主要位于欧亚大陆北部，是最稳定的地块，速度横向变化小，地震事件也很少；而南部地质构造活动明显，Moho面深度自西向东变化较大。本文在详细分析研究了Pn波层析成像技术的理论和方法的基础上，搜集了欧亚大陆主要构造带的Pn到时资料，重建了该区域的Moho面P波速度横向变化图像，并反演出P波波速的各向异性分布。 反演结果显示，该区域的Moho面P波速度横向变化整体上体现出东西两边低，中间高的分布形态，这与该区域的地壳厚度分布特征相似。与地质构造对比发现，地震波速高的地区往往是构造上比较稳定的，温度低的地区，而地震波速低的地区是在构造上比较活动的，温度高的地区；其中克拉通地块以高速为主，造山带、边缘海海盆和大陆裂谷及增生地块普遍呈现低速异常，陆陆碰撞型地块(青藏地块)主体为高速地块，其中部羌塘地块出现局部低速异常。反演结果同时显示并不是整个欧亚大陆南部都具有很强的各向异性，Pn波的快波方向与GPS观测的地壳形变速度方向以及各区域的主压应力方向都具有很好的一致性。 通过本项研究为地球动力学，地质演化，地震震源机制研究提供依据。为解决该区域内重大基础地质问题，为地质大调查和资源勘探提供科学依据。为建立一个可供地球科学各领域使用的高精度岩石圈/软流圈、地幔速度结构及动力学模型提供科学依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1选题目的与研究意义

1.2国内外研究现状、水平和发展趋势

1.2.1地震层析成像简史

1.2.2上地幔顶部速度结构研究简史

1.3研究目标、内容及任务

1.4研究方法及思路

第二章地震体波层析成像基本原理

2.1体波层析成像的一般原理

2.1.1层析成像技术的数学基础

2.1.2体波层析成像技术的实现方法

2.2 Pn波成像基本原理

2.2.1两层水平成层模型的时间项方程

2.2.2考虑各向异性结构的时间项方程

2.2.3考虑区域速度变化的时间项方程

2.3正演模型的建立及模型误差分析

2.4 Pn波层析成像反演算法

2.4.1 Lanczos过程

2.4.2 LSQR算法

2.4.3正则化

2.4.4光滑处理

2.4.5预条件处理

2.4.6阻尼系数的取法

2.5解的质量评价

2.5.1解的分辨率

2.5.2解的误差

2.5.3解的稳定性

第三章欧洲南部、中亚和东亚地区Pn波成像

3.1数据搜集及预处理

3.1.1资料来源

3.1.2资料预处理原则及处理方法

3.1.3归并处理

3.1.4最终选取数据的分布情况

3.2反演结果

3.2.1 Pn波速度横向分布特征

3.2.2速度各向异性变化特征

3.2.3台站延迟特征

3.3解的分辨率

第四章结果解释

4.1影响Pn波速度的主要因素

4.2 Pn波速度异常解释

4.3 Pn波波速各向异性解释

4.3.1 Pn波各向异性与GPS观测结果对比

4.3.2 Pn波各向异性与应力场分布对比

4.3.3 Pn波各向异性的综合解释

结论

致谢

参考文献

附录