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莫霍面是地壳和上地幔的分界,是一个重要的密度界面。对比重力资料和地壳测深资料可发现,重力异常与莫霍面深度之间存在着相关性。因此,通常在一些地震测深资料的约束下可以根据布格重力异常反演莫霍面深度。由于我国尚缺乏完整的海陆一体莫霍深度分布图件,影响了对深部构造的深入认识,特别是对海陆结合带地区的深部结构与构造的认识。因此,需要开展海陆一体的莫霍面埋深反演研究。
对于莫霍面深度陡变较大的梯级带或者分区,采用单一的密度差往往降低反演结果的精度,本文在前人研究的基础上发展了变密度的自适应模拟退火界面反演方法。它是一种最常用非线性反演算法,具有不用求目标函数的偏导数及解大型矩阵方程组,即能找到一个全局最优解,而且易于加入约束条件等优点。通过将此方法应用到本次莫霍界面反演研究,不仅可以使反演结果更加精确,而且与周边地区的拼接更加合理,过渡更加自然。
本文得到的中国海陆及邻区莫霍面深度图具有以下特点:首先,对海域空间重力异常进行完全布格改正;其次,对研究区布格重力异常进行了格莱尼改正,得到研究区格莱尼重力异常;第三,通过优化重力异常场的分离方法,结合前人结果,得到各分区区域场;第四,采用带控制点的三维界面反演方法和自适应模拟退火界面反演方法,以收集到的地震测深等资料为约束,得到各分区莫霍面深度结果;最后,对各分区结果进行合理拼接,得到中国海陆及邻区莫霍面深度图。
中国海陆及邻区莫霍面深度的总体特征为:“东西分带,南北分块”。在整体宏观构造格架上而言,“三横两竖”中的“两竖”有清晰的表现。“两竖”向北仍可以追溯但呈断续状分布,而向南因为两侧分属于不同的板块构造,莫霍面等值线方向大不相同,为后期印度板块向欧亚板块俯冲所引发的地壳结构变形踪迹所阻断。因而可以推测,这两条梯级带向南的延伸显然都受到了印度板块向欧亚板块俯冲构造效应的影响,而未能延伸很远。而“三横”更多的是造山带在地形上的反映,在莫霍面深度图中反映不甚明显。另外,中国海陆及邻区莫霍面深度图中还有“第三竖”清晰可见,即太平洋第一岛链梯级带(西太平洋花边构造)。“第三竖”和中国大陆地区的“两竖”都是地壳厚度的变化带,“第三竖”更反映出两侧地壳性质的变化。
本文计算结果是一个“趋势面”,但莫霍面本身并不是趋势面,本文反演的结果所表现的仅仅是莫霍深度分布趋势。针对莫霍面深度在俯冲带地区的如何表达的难题,本文在莫霍面深度图上标注出俯冲带的位置、俯冲角度以及俯冲带周边的震源位置,以此说明在这些区域莫霍面不同于其它地区,必须参考实际测深剖面的结果。