地壳Lg波衰减模型在中国川滇地区的应用

来源 :中国地震局地球物理研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sure565372
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地震波的衰减可以用品质因子Q表示。本文使用高频区域波Lg波来获得川滇地区及其邻近地区的Q层析成像。Lg波的振幅衰减对地壳的温度、部分熔融和孔隙流体等物理属性非常敏感,因此借助Lg波Q值可以为地壳的横向差异的构造解释提供新的约束。中国川滇地区及其邻近地区主要由松潘-甘孜褶皱带、四川盆地、滇中地块、印支地块和扬子克拉通组成,其中青藏高原物质东向逃逸的模式一直处在争论之中。通过研究Lg波振幅衰减可以获得川滇地区地壳衰减的横向差异特征并进一步探讨青藏高原物质东向逃逸的动力学机制。因此论文通过构建川滇地区及其邻近地区高分辨率宽频带Lg波Q值模型,解决了与Q层析成像有关的两个基本问题,开展了Q值模型对川滇地区的构造意义的讨论,获得了以下成果。Lg Q的层析成像反演通常使用修正了一维几何扩散并取对数后的“折衷振幅数据”作为输入数据,所以“折衷振幅数据”误差的统计分布对于能否使用最小二乘意义下的反演非常重要。论文通过收集2007年7月至2013年5月期间川滇地区262个地震台站记录到的震级范围3.5至6.5级共133个地震事件的垂直分量波形资料,开展了衰减层析成像反演的输入数据中建模误差的统计分析工作。在一阶近似下,我们用一个随机变量?来表示建模误差,将“折衷振幅数据”误差分析的统计分析的复杂任务转化为更为容易处理的对?样本的统计分析工作。通过多种统计学检验方法的检验结果发现,?的分布主要由一个模拟正态分布的峰主导,辅以向峰值两侧扩散的长尾状弱离群值。通过开发的数据筛选准则剔除异常分布的数据后,可以产生一个接近完美正态分布的新数据集用于最小二乘意义下的反演。与求解Q模型的迭代方法不同,论文使用的是基于奇异值分解(SVD)的Q层析成像方法。迭代方法是从一个初始的Q模型开始,并交互地改进模型以获得更好的数据拟合。但是各种迭代方法不能对模型分辨率和误差进行定量估计。通过PROPACK软件包开发的Q层析成像方法,可以克服SVD不能应用于庞大数据量建模的缺点,从而可以在数据核矩阵上执行奇异值分解,求得模型分辨率矩阵和协方差矩阵,并求得了中国川滇地区及其邻近地区的1Hz宽频带高分辨率地壳Lg波衰减模型,在射线覆盖较好的模型分辨率可达100km,最后通过可靠的Q值模型恢复特征来推断地壳属性。论文得到的QLg模型可以看出,松潘-甘孜褶皱带、三江断层区域和川西地区具有显著的Lg波Q值特征,与先前观测到的低速、高电阻率和高泊松比相关,可能表明地壳内存在高温和部分熔融。四川盆地东侧和扬子克拉通Lg波Q值较高,可能说明四川盆地阻挡了青藏高原物质的东向逃逸,转而向南移出。滇中地块的峨眉山大火成岩省有一处Q值较高区域,两侧的Lg波Q值较低,可能表明峨眉山大火成岩省迫使地壳内物质继续向东西两侧运移。另外,通过我们的结果与其他地球物理观测结果对比,提出了一个动力学模型,它将刚性块体挤出模型、塑性形变模型和地壳管道流模型结合起来,解释青藏高原地壳物质的逃逸模式。
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