壳幔相互作用的地震响应研究

莫霍界面是反应壳幔相互作用的关键界面，且通常假定为一级强间断面。国内外大量人工源地震探测揭示出莫霍界面可能是壳幔过渡带。该壳幔过渡带结构特征可作为壳幔相互作用的重要地震学指示。由于壳幔相互作用的复杂性，我们拟对地壳、壳幔过渡带介质采用自组织结构方式建模，以自组织模式及其特征量来表征壳幔物质相互作用强度与方式，继而发展具有适应于变网格高精度、高保真能力的非均匀化多尺度方法的地震波场模拟技术，仿真不同自组织模式下不同特征量壳幔过渡带内地震响应，提取不同模式、不同特征量地震响应的时频特征。进而利用青藏高原实际观测宽角反射地震资料，在前人确定性地壳模型研究基础上，建立相应的壳幔过渡带自组织模型，为讨论青藏高原壳幔物质相互作用以及青藏高原的形成、演化过程提供地震特征约束。

壳幔相互作用是深部地球物理学和大陆动力学研究的重要和关键性的科学问题。利用地震学方法揭示壳幔过渡带有助于人们加深认识壳幔相互作用方式、强度及其与地壳增生和岩石圈融化的相互关联。认识壳幔过渡带介质自组织结构特征和各向异性特征可作为壳幔相互作用的地震学指示。本课题开展了壳幔相互作用的地震响应研究。建立了壳幔过渡带自组织介质模型和各向异性介质模型，理论分析了方位TTI介质弹性波速度和偏振特征。提出了非均匀化多尺度地震波仿真算法，有效地仿真了自组织介质中地震波的传播过程；实现了高阶有限差分正演模拟算法，有效地仿真了方位TTI介质中地震波的传播过程。认识了壳幔过渡带介质中地震波的传播规律，利用时频分析方法探讨了壳幔相互作用的地震响应特征，通过运动学/动力学特征分析，揭示了自组织性和各向异性对地震资料的影响，尝试应用到藏东北缘壳幔结构重构，对壳幔相互作用的理解提供有益的地震学证据。