利用面波反演方位各向异性的新方法及其在喜马拉雅东构造结的应用

Seismic azimuthal anisotropy in crust and upper mantle provides important constraint on the deformation pattern of internal Earth. Surface wave phase velocity dispersion measurements are popularly used to invert for Earth's azimuthal anisotropy. Currently, a commonly used routine to study the azimuthal anisotropy in the crust and upper mantle includes following several steps: first, regional isotropic phase velocity map is obtained by inverting the path-averaged phase velocity maps; Second, the azimuthal anisotropic parameters are regarded as a perturbation respect to the isotropic parameters and the depth-dependent azimuthal anisotropic parameters are obtained by using the azimuthal period-dependent local phase velocity. This project aims to explore new methods to study weak azimuthal anisotropy in crust and upper mantle using surface wave data, i.e., to propose new methods to study seismic azimuthal anisotropy using surface wave data period ranging 5-40s, and apply the new methods to field data. (1) We will propose a new method for ray tracing in weak anisotropic media and implement corresponding inversion algorithm using finite-difference solver of anisotropic eikonal equation; (2) We will explore and propose theory and algorithms to use Rayleigh wave ZH ratio to study azimuthal anisotropy; (3) We will apply the new methods to data in the eastern Himalayan synstaxis to obtain the regional crustal anisotropy model.

地壳上地幔介质方位各向异性为研究地下形变特征提供重要约束。利用面波相速度频散研究弱方位各向异性是获得地壳上地幔介质方位各向异性的常用方法。当前，利用面波研究方位各向异性方法的一般步骤是，首先使用路径上的面波相速度频散曲线数据反演得到区域各向同性相速度分布；然后利用相速度的方位周期性，将弱方位各向异性看作各向同性介质的微扰，并将各向异性参数反演到深度域。本研究拟对利用面波研究地壳上地幔弱方位各向异性的方法做出探索，提出和实现一系列利用频率范围在5-40s附近的面波数据研究方位各向异性的新方法,并将新方法应用到实际数据:(1)发展基于各向异性程函方程有限差分解法，并应用于弱方位各向异性介质的射线追踪和相应的反演程序;(2)探索和发展利用瑞雷面波ZH振幅比数据的方位周期性研究介质方位各向异性的理论和反演方法;(3)应用新方处理实际数据，得到喜马拉雅东构造结地壳的各向异性结构。

地壳上地幔介质各向异性结构为研究地下形变和应力分布特征提供重要约束。利用面波相速度频散研究弱各向异性是获得地壳上地幔介质各向异性的重要方法。本研究利用面波研究地壳上地幔弱各向异性结构方法做出探索，发展了一系列利用频率范围5-40s面波数据研究各向异性的新方法，并将新方法初步应用于实际数据：（1）探索和发展利用瑞利面波椭圆率数据的方位周期性研究介质方位各向异性的理论和方法；（2）发展联合反演瑞利波和勒夫波直接反演三维径向各向异性的方法；（3）发展多分量频率-贝塞尔变换提取高阶瑞利波和勒夫波的方法；（4）发展基于各向异性程函方程的有限差分算法，应用于弱方位各向异性介质的射线追踪和相应反演程序。