全波形与重力联合反演方法及在南岭—武夷—东南沿海成矿带岩石圈三维精细结构成像的应用
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1.青藏高原东北缘地壳结构的体波走时与重力联合反演研究
- 关键词:
- 青藏高原东北缘;双差层析成像;重震联合反演;低速层;孕震构造
- 夏思茹
- 指导老师:中国地质大学 郭良辉
- 0年
- 学位论文
青藏高原东北缘作为高原向陆内扩展的前缘部位,晚新生代构造变形强烈、地震活动频繁,是研究青藏高原隆升与动力学演化的热点区域,也是研究大陆强震孕育过程的理想场所。壳内低速层和孕震构造是青藏高原东北缘构造与动力学研究的两个热点,至今存在较大的认识分歧。本文针对这两个研究热点,开展青藏高原东北缘地壳结构的地震与重力联合反演研究,为青藏高原东北缘地壳变形和孕震构造环境研究提供深部依据。本文主要研究工作和认识如下:(1)收集并整理了研究区71个固定地震台和“中国地震科学探测台阵-南北地震带北段”418个密集流动地震台所记录到的近震事件资料,以及地面布格重力异常数据,首先采用近震体波走时的双差层析成像方法获得了研究区地壳三维P波、S波速度结构和重定位结果,然后应用体波走时与重力联合反演方法进一步改善了研究区地壳三维P波速度和密度结构,质量评价表明本文反演有效。(2)研究区壳内速度和密度结构呈现较强的横向不均匀性。在5km深度,速度、密度结构特征与地表地质基本吻合。在10km-20km深度,阿拉善地块表现为高密度、高速度异常,松潘-甘孜地块、祁连构造带及西秦岭造山带显示为大范围低速、低密度异常,表明青藏高原块体与周围地质单元有显著不同的中地壳结构。在30km深度,研究区呈现以低值为主的高低相间的速度和密度结构,松潘-甘孜地块与西秦岭造山带低速、低密度异常明显且连续,反映了二者可能同属一个基底。在50km深度,青藏高原表现为低速、低密度异常,阿拉善地块呈现高速、高密度异常,说明两地块之间的海原断裂带的切割深度已达上地幔顶部。(3)松潘-甘孜地块和祁连构造带下方20km-40km深度范围表现为显著的低速、低密度异常,松潘-甘孜地块壳内低速层可能与地壳部分熔融有关;祁连构造带的壳内低速、低密度层集中分布在祁连构造带的西北部地区,可能与地壳增厚有关。(4)重定位后地震震源向断裂带靠拢,沿着断裂呈条带状或簇状分布,说明活动断裂与地震有着密切的关系。重定位后的岷漳Ms6.7地震和九寨沟Ms7.0地震震源深度都位于脆性的上地壳。震源区的壳内低速、低密度层可能处于部分熔融或易于蠕变的状态,脆性的上地壳部分更容易积累应变能,从而导致地震的发生。
...2.球坐标系视密度填图方法研究及其在中国大陆的应用
- 关键词:
- 重力正演;Tesseroid单元体;球坐标系;视密度填图;地表观测面
- 郝奥伟
- 指导老师:中国地质大学 郭良辉
- 0年
- 学位论文
视密度填图是区域重力资料解释的一个重要手段,服务于区域构造单元划分、构造边界圈划等,为区域大地构造研究提供重要依据。常规视密度填图方法采用笛卡尔坐标系,假定密度层和重力观测面为平坦的,在大尺度区域研究中,地球是曲形的,因此常规视密度填图方法的这种假设已不成立,需要研究应用球坐标系视密度填图方法。然而,前人球坐标系重力正反演方法仅适用于高空观测面领域,在地表观测面时产生“邻近效应”,精度低。本文在前人研究基础上,研究给出了球坐标系重力异常高精度正演算法和视密度填图方法,适用于区域地表观测面的高精度重力正反演,为区域地质构造研究提供技术支撑。本文在系统分析Tesseroid单元体正演的泰勒积分展开法和高斯勒让德法基础上,给出了改进的高斯勒让德算法和自适应剖分算法,以提高Tesseroid单元体在地表观测面的重力正演精度。然后,在本文改进的正演算法基础上,给出了密度层的球坐标系重力正演算法流程和视密度填图算法流程。在Tesseroid单元体正演方面,球壳模型多种测试表明本文改进的正演算法有效,适用于地表观测面的重力高精度正演。在区域密度层的正演和填图方面,理论模型试验表明本文方法结果接近理论值,适用于地表观测面的有效填图。本文将方法应用于中国大陆,获得了地壳视密度分布。结果表明中国大陆地壳视密度分布西低东高,由西向东依次递增,变化范围为2.45~2.81g/cm~3。其中,西部区域受欧亚板块和印度板块挤压,地壳厚度较大,视密度结果低于2.67 g/cm~3;中部区域为过渡区域,其视密度填图范围为2.52~2.75g/cm~3;东部区域受太平洋板块俯冲作用,地壳减薄,其视密度结果高于2.67 g/cm~3。中国大陆地壳视密度填图结果与区域的块体边界和构造走向有着很好的对应关系。
...3.深部探测重、磁三维快速成像和变密度界面反演方法研究
- 关键词:
- 重磁;频率域;三维成像;球坐标系;变密度界面反演
- 崔亚彤
- 指导老师:中国地质大学 郭良辉
- 0年
- 学位论文
重磁方法是探测深部结构和区域构造特征的两种常用方法。三维物性反演和密度界面反演是重磁资料解释的重要手段,在区域地质构造研究、矿产与能源勘查、防灾减灾等领域发挥重要作用。传统空间域三维物性反演方法对物理内存和计算需求较大,不适用于大规模数据的快速三维反演,而传统频率域三维成像方法可以实现大规模数据的快速成像评价,但其深度分辨率相对较低。传统笛卡尔坐标系密度界面反演方法不适用于大区域尺度,而传统球坐标系密度界面反演方法不适用于地表观测面,且未能考虑地下密度的纵横向变化。本文针对上述深部探测中的重磁反演技术问题,开展大规模数据的重磁快速三维成像方法和地表观测面的球坐标系变密度界面反演方法研究,为深部探测的快速三维地质评价和大区域构造界面研究提供技术支撑。本文主要的研究工作和成果如下:(1)通过理论推导,给出重磁异常及梯度频率域三维正演方法和拟三维正演方法,模型数据试验验证该方法正演精度与空间域解析式正演算法基本相当,正演效率远高于空间域算法,适用于大规模模型数据的快速正演。(2)通过理论推导及引入深度尺度因子、物性范围、界面等约束和采用迭代优化算法,给出重磁异常及梯度频率域三维成像方法,模型和实际数据试验验证该方法反演效率远高于常规空间域物性反演算法,深度分辨率比传统频率域成像方法有所提高,适用于大规模重磁数据的快速三维成像和评价。(3)通过理论推导和高斯-勒让德积分算法改进,给出球坐标系变密度界面正演方法,模型数据试验验证该方法有效提高地表观测面的正演精度,适用于大区域、地表观测面的变密度界面正演。(4)运用迭代优化算法而给出球坐标系变密度界面反演方法,模型数据试验验证该方法的有效性,适用于大区域、地表观测面的变密度界面反演。(5)应用球坐标系变密度界面正演和反演方法,获得中国大陆岩石圈底界面(LAB)深度分布,结果表明中国大陆岩石圈厚度整体呈现以110°E为界的“西厚东薄”趋势,厚度范围约60 km~260 km。
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