多地震学参数面波综合成像方法研究及其在中国东部岩石圈结构成像的应用

Specially for the data from large-scale, densely-deployed seismic arrays, we are devoted to develop a new surface wave tomography method of jointly inverting for velocity, anisotropic, and intrinsic attenuation structures. Based on the basic ideas of the Helmholtz tomography, we plan to update the solution of the 2D surface wave equation, revise the surface fitting and spatial filtering method for phase front tracking and amplitude mapping, and find the way to recover the “true” amplitude information of the surface wave signals derived from ambient noises. The new method is proposed to image the velocity, anisotropy, and Q maps of both Rayleigh and Love waves. Using these kinds of seismic observations, we plan to study the approach for inverting for the hexagonal- anisotropic shear wave velocity and shear modulus attenuation with the arbitrary-direction symmetric axis based on the constitutive equation of linear elasticity. The suite of new tomography approaches will be applied to study the lithospheric structure of East China because of the dense arrays and long-lasting seismic recording there. The resultant isotopic, anisotropic, attenuation lithospheric structures are respected to be more sensitive to the geodynamic and thermal status in the East China’s lithosphere than the isotopic velocity models are, and will shed light on the geodynamic processes and mechanism of both the destruction of the Eastern Block of the North China Craton and the reworking of the South China blocks. By comparing the deep structures and geological evolution between the North China Craton and the South China blocks, we suppose to achieve some common knowledge on the evolution of the continents.

针对大尺度、密集地震台阵的面波资料，本项目拟扩展面波成像方法，开展多地震学参数面波综合成像方法研究。基于亥姆霍兹面波成像方法的研究思路，重新推导二维波场方程，开发波场精确重建的曲面拟合方法和空间域滤波方法，探索背景噪声的面波“真”振幅提取方法，使之能够综合成像相速度，各向异性，Q值等多地震学参数。利用面波成像结果，基于对称轴倾斜的横向各向同性模型，探索对称轴方位与倾角、两种横波速度及Q值三维图像的反演方法。新成像方法将被应用于地震台阵密集，连续观测时间长的中国东部地区。多地震学参数综合成像结果比单纯的地震波速度图像能更准确地反映中国东部岩石圈的动力学与热状态，为深入理解华北克拉通东部破坏以及华南大陆再造的动力学过程与成因提供更全面的深部约束，为进一步对比华南、华北深部结构与构造演化的异同，探索大陆演化的一般规律提供可靠的观测证据。

针对大尺度、密集地震台阵的面波资料，本项目拟扩展面波成像方法，开展多地震学参数面波综合成像方法研究。新成像方法将被应用于地震台阵密集，连续观测时间长的中国东部地区。项目基本完成了预定的研究计划，通过系统收集与整理近年来的海量地震观测数据，完成了中国东部岩石圈结构三维，高分辨率成像工作，发现了克拉通岩石不均匀破坏的观测证据。此外，选择了青藏高原东北缘作为新的研究区域，获得了该地区岩石圈三维，高分辨率岩石圈图像，研究结果显示青藏高原东北缘可能没有大规模地幔物质挤出，高原东北缘增长的动力学过程可能存在东西差异，在此基础上我们提出了新的高原增长模型。最后，在综合成像方法的研究方面进行了有意义的探索，取得了一定的进展，为未来进一步的研究奠定了良好的基础。