基于背景噪声的中国云南及越南北部地壳横波速度结构研究

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背景噪声互相关中提取面波信号保证了射线路径在台站区域的均匀分布,是研究地下介质结构的一种重要手段。而面波频散曲线包含地下介质物理性质的信息,是进行横波速度结构反演的有效数据来源。采用经典的两步法,可以从台站间的混合路径频散中逐次获得面波相速度分布图和三维横波速度模型。进一步,将横波各向异性成分视为各向同性结构的一个修正项,就可以将三维横波速度反演拆分为各向同性反演和各项异性反演两部分。在本文中,首先使用面波层析成像得到相速度分布图。随后,利用格点的纯路径频散,分别进行了各向同性反演和各向异性反演。在进行各向异性反演时,探索比较了基于邻域算法的直接搜索方法和基于线性算法的间接反演方法。两种算法在最终结果上有着明显的一致性,而在稳定性和计算效率上却各有利弊。线性反演计算效率和深度分辨率更高,而稳定性和自适应能力上却不如邻域算法。  各向同性结构是地震波速度模型的主要特征,它被认为是某个区域在构造活动中所产生的不均匀性,因此其对于理解该区域的构造运动模型和演化历史有着非常重要的意义。对于青藏高原东南缘的地壳形变和物质运移,曾经有多个模型被提出。为了确定哪一个模型更加接近真实情况,高精度的速度模型就非常有必要。使用73个云南和越南北部地区台站的连续波形数据构建了三维横波各向同性模型。发现在小江断裂带所在区域,中下地壳存在一个低速条带,这一低速条带跨过红河断裂带延伸到了越南北部并以小江-奠边府断裂带为东边界。认为这个低速条带在力学性质上有一定的弱化而作为一个通道以供积累的地壳物质从青藏高原东南缘向南运移。结合我们的结果和前人的证据,提出了一个包含有刚性块体运动和地壳通道流的联合模型来描述青藏高原东南缘的大尺度物质运移。更进一步,提出了一个两阶段模型来描述自欧亚板块和印度板块碰撞以来青藏高原东南缘的大尺度物质运移:(1)右旋实皆断裂带和左旋红河断裂带之间的刚性挤出模型(早渐新世-早中新世),(2)包含有中下地壳通道流和刚性块体运动的联合模型(晚中新世-现在)。而且,正是峨眉山大火成岩省内带下方的刚性地壳阻挡了来自于青藏高原东南缘的地壳物质向南运移并将其切分为东西两条通道。  介质的各向异性主要来自于地下介质中矿物和裂隙的定向排列,而这种定向排列往往是构造形变和物质运移的结果。因此,各向异性结构对于进一步了解青藏高原东南缘的演化历史有着重要的补充作用。在各向同性反演所使用台站数据的基础上,加入55个海南和广西固定台的数据来反演该区域的横波各向异性结构。最后得到的结果和前人的研究有一定的一致性。中地壳低速条带内部平行于低速条带延伸方向的快波方向为我们的地壳通道流模型提供了强有力的支持。另外,川滇菱形块体的各向异性在绿汁江断裂带的两侧表现出了完全不同的随深度变化特征:西侧在整个地壳范围内几乎都是南北向,而东侧随着深度增加却发生了比较大的变化。这种不一致的深度变化特征在一定程度上反映了绿汁江断裂带两侧所经历的不同构造活动,这和所提出第二个模型是一致的。
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