青藏高原东北缘地壳厚度、视密度和泊松比的接收函数-重力数据联合优化估计

Crustal thickening and deformation mechanism is one of the key scientific questions in tectonic and evolution studies of the northeastern margin of Tibetan Plateau, and has been debated for a long time. Crustal thickness, apparent density and Poisson's ratio are three important crustal parameters for revealing crustal structure and composition, consequently benefiting in understanding the crustal thickening and deformation mechanism. In this research, we study joint inversion of receiver function and the Bouguer gravity anomaly data for optimally estimating these three crustal parameters. This joint technique will reduce uncertainties produced by each single method and improve reliability of the estimation. Then we assemble the waveform data recorded from the newly dense seismic stations in the northeastern margin of Tibetan Plateau, together with high-resolution Bouguer gravity anomaly data. We then apply the joint technique on these data to obtain more reliable parameters of crustal thickness, apparent density and Poisson's ratio in the research area. Our research will provide technique support for effectively estimating the crustal parameters of thickness, apparent density and Poisson's ratio, and also provide new evidences and references for promoting the understanding of crustal thickening and deformation mechanism in the northeastern margin of Tibetan Plateau.

青藏高原东北缘地壳增厚和变形机制是其构造演化研究的关键科学问题，长期存在认识分歧。地壳厚度、视密度和泊松比参数是揭示地壳结构和物质组成的重要参数，对青藏高原东北缘地壳增厚和变形机制研究具有重要意义。本项目研究接收函数与布格重力异常联合估计地壳厚度、视密度与泊松比的方法技术，降低传统单一方法估计的不确定性，提高可信度；收集青藏高原东北缘最新密集地震台站观测数据和高分辨率布格重力异常数据，应用联合估计方法获取研究区较可靠的地壳厚度、视密度与泊松比分布，为有效估计地壳厚度、视密度、泊松比参数提供技术支撑，为促进青藏高原东北缘地壳增厚和变形机制研究提供重要依据。

青藏高原东北缘地壳增厚和变形机制是其构造演化研究的关键科学问题，长期存在认识分歧。本项目开展频率域变密度界面反演、接收函数与重力联合优化估计和起伏层视密度填图等方法研究，并将这些方法应用到青藏高原东北缘，获取研究区地壳厚度、视密度和泊松比等参数，为深化青藏高原东北缘地壳增厚和变形机制研究提供新依据。.本项目取得的主要成果如下：.(1) 将抛物线变密度模型的空间域界面反演推广到频率域。推导出抛物线密度模型界面正反演的频率域表达式，给出反演算法流程。通过数据试验验证方法有效性和高效性，同时评价了正反演相关参数的选取机制，促使该方法能以先验信息为约束并实用化。.(2) 基于前人研究工作，研究改进接收函数与重力联合优化估计方法。依据重力异常与地壳厚度和波速比的关联式，对布格重力异常采用似然估计法反演地壳厚度与波速比，并以此约束接收函数H-κ叠加结果。给出联合优化估计的算法流程，通过数据试验验证方法有效性，同时评价了反演中可选参数的影响。.(3) 应用上述方法获得研究区地壳厚度、波速比、泊松比和视密度分布。结果表明内青藏块体平均地壳厚度约56km，波速比约1.7，视密度约2.64g/cm3，主要为长英质酸性岩组成；阿拉善块体平均地壳厚度约46km，视密度约2.7 g/cm3，中亚造山带平均地壳厚度约43km，视密度约2.68g/cm3，两者波速比都约1.77，主要由酸性岩和基性岩的混合体组成；鄂尔多斯地块平均地壳厚度约43km，波速比约为1.96，视密度约2.72g/cm3，表现出古老克拉通块体的结构特征，地壳组成主要为镁铁质的基性岩。.(4) 研究区内松潘-甘孜块体、西秦岭造山带和西祁连构造带的视密度与泊松比都低于正常地壳平均值，推测主要变形模式为上地壳增厚；阿拉善块体和中亚造山带的视密度与泊松比基本与平均值一致，推测主要变形模式为垂直连续变形；鄂尔多斯块体的视密度和泊松比都大于平均值，推测主要变形模式为下地壳增厚。东祁连构造带结构复杂，表现为视密度增加，而泊松比减小，可能是两种或以上变形模型相互作用的结果。