青藏高原西缘地壳结构特征:人工源宽角地震资料的约束

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青藏高原西缘位于喜马拉雅、拉萨、羌塘、塔里木、拉达克及西昆仑等不同地体叠合衔接部位,并具有规模巨大的喀喇昆仑走滑断裂,浓缩记录了印度板块与欧亚板块汇聚的深部过程及地表响应。为了深化认识现今印度板块北向俯冲的壳内构造痕迹、青藏高原西缘不同块体的接触关系及壳内变形方式,本人拟利用2011年沿札达-泉水沟剖面(东经80°附近)采集的宽角反射/折射地震资料对地壳结构进行走时反演和偏移成像初步研究,以期得到该区的速度结构和几何结构,全面揭示青藏高原西缘陆陆碰撞造山带的地球动力学响应。  本文首先基于地壳纵横波速度异常存在显著相关性这一思想出发,发展了利用纵横波初至走时数据反演上地壳速度结构的相关反演方法,并将该方法应用于研究剖面。在此基础上利用基于分段连续介质的射线反演方法(RayInvr)构建研究剖面下方的全地壳速度结构。最后本文开展了采用谱元法计算模拟单炮宽角地震记录,并基于逆时偏移成像技术恢复重建地壳几何结构的尝试性研究。  相关反演方法是基于Hole(1992)有限差分反演的基础上提出的,其基本思想为:纵横波速度反演交替进行,在迭代反演过程中依据纵横波速度异常的相关性将走时残差以不同权重分配到射线路径所经过的单元。依据网格节点周围平均的慢度扰动更新速度模型。正反演过程分别基于有限差分走时计算方法和反投影成像方法。两种典型模型试验表明,该技术应用于上地壳速度结构反演成像过程,可有效提高反演结果的可靠性,在很大程度上避免了常规单独反演纵波和横波速度过程容易带来的畸变和失真。  将该方法应用于重建青藏高原西部札达-泉水沟深地震测深(DSS)剖面下方的上地壳速度结构,揭示出札达盆地和狮泉河盆地下方存在低速异常,推测可能与新生代以来印度板块向欧亚大陆的俯冲碰撞以及班公怒江洋的闭合有关。在此基础上本文利用RayInvr方法重建青藏高原西部札达-泉水沟深地震测深(DSS)剖面下方的全地壳速度结构,显示剖面下方莫霍面厚度大约为71-75km,与前人在该区的研究成果相契合,揭示出与青藏高原西缘板块碰撞相关的地壳速度结构特征。综合本文工作及前人的成像结果,我们推断在札达盆地下方(10-20km深度)、狮泉河盆地下方(深度20km左右)以及班公-怒江缝合带北部(20-30km深度)等位置附近存在明显的低速高导区。  此外,本文应用经典谱元法模拟宽角反射/折射地震试验,尝试利用逆时偏移成像方法将合成深地震测深(DSS)记录偏移归位,结果表明逆时偏移成像方法可成功应用于宽角反射/折射地震资料处理解释,为后期实际资料的处理提供理论依据。
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