首都圈及周边地区岩石圈体波速度与各向异性结构研究

Obtaining the high accuracy seismic body wave velocity and anisotropy structure of different depths of the lithosphere is a requirement for studying crust-mantle coupling characteristics of the capital and surrounding region. The quantity and quality of seismic data are the key factors restricting the resolution and accuracy of tomography study. This project plan to use the seismic data recorded by high dense stationary stations and temporary stations of the North China Seismic Array and North China Interior Structure Project, and apply the match and locate method to detect more small events and the double-difference tomography method to improve the seismic location accuracy. The new seismic data which improved both quantitatively and qualitatively are then used to obtain the high resolution and high accuracy seismic velocity and anisotropy structure of the capital and its surrounding region by employing the developed seismic velocity and anisotropy joint inversion method. This project will provide new seismic constraints for the study of lithosphere structure, crust-mantle coupling characteristics, and earthquake distribution.

获得岩石圈不同深度高精度体波速度与各向异性结构，是研究首都圈及周边地区岩石圈壳幔耦合特征的要求。地震数据的数量和质量是制约层析成像分辨能力和反演精度的关键因素。本项目计划基于固定地震台网、华北地震科学探测台阵以及中国科学院地震流动台阵记录的地震数据，利用模板识别匹配定位技术充分拾取微小地震记录，利用双差层析定位技术提高研究区域地震定位精度。使用数量和质量均极大提高的地震走时数据，利用新发展的优势震相速度与各向异性联合反演方法，获得首都圈及周边地区岩石圈不同深度高精度体波速度与各向异性结构。本项目将为研究该地区岩石圈深部构造、壳幔耦合特征及地震分布规律提供新的地震学依据。

首都圈地区作为华北克拉通的一部分，其岩石圈结构是在华北克拉通破坏和演化过程中形成的。在本项目的支持下，我们将发展的地震波速度和各向异性联合成像方法应用于包括首都圈在内的华北克拉通地区，获得了华北克拉通地区岩石圈高精度速度与各向异性结构。结果展示了克拉通内部结构的空间差异性，进一步揭示了青藏高原物质挤出作用和太平洋板块俯冲及地幔热物质上涌对华北克拉通壳幔结构的差异性影响。针对西北太平洋俯冲这一华北克拉通破坏的一级动力学因素开展的进一步研究，发现了板内火山下方热物质在地幔顶部分股上涌的形态特征，提出了太平洋俯冲带及弧后地区动力学过程的新模型。利用走时层析成像方法，我们获得了首都圈及周边地区、腾冲火山地区、达玛万德火山地区等复杂构造区的地壳P波速度与各向异性结构，揭示了壳内热物质的运移存储特征以及地震分布与速度结构的关系。本项目发展和使用的成像方法可应用于复杂构造区的壳幔结构研究，研究成果为认识克拉通构造演化过程以及西北太平洋俯冲带及弧后地区动力学过程等重要科学问题提供了新的地震学依据。相关成果共发表SCI论文5篇，其中Nature Index论文2篇。