远震体波接收函数偏移成像方法及其应用

The northeastern (NE) Tibet records the Paleozoic Kunlun orogeny and far field effects of collision and convergence occurring between the Indian and Eurasian plates, which can be viewed as a miniature, young and on-growing Tibetan plateau. The Kunlun fault is a large strike-slip system that marks the northern boundary of the Tibetan plateau for nearly 1500 km along strike, which has a vital significance on the Tibetan plateau growth. The crust-mantle structure of the eastern end of the Kunlun fault indicates different deformation patterns of the Tibetan plateau. The receiver function method is an important approach to the study of crust-mantle structure. Based on the assumption of horizontal multi-layered medium, traditional common conversion point (CCP) stacking method has limited imaging precision on complex structures. Being widely used in prospecting seismology, inverse scattering migration method and inverse time migration method are introduced into receiver function imaging. We focus on the normalized correlation imaging condition and the stable excitation amplitude imaging condition, and utilize the elastic wave migration method of full wave field information to obtain high-precision crust-mantle structure image. A combination dataset of permanent network and portable seismographic stations are applied to study the crust-mantle structure of the Kunlun orogenic belt in order to provide constraints on the lateral growth of Tibetan plateau and the crust-mantle deformation mechanism.

青藏高原东北缘记录了古生代昆仑造山和印度-欧亚大陆板块碰撞和汇聚的远场效应，代表了高原早期的生长阶段。昆仑断裂为长达1500km的大型走滑断裂，对高原生长有重要意义，昆仑断裂东端的壳幔构造形态，意味着不同的高原形变模式。远震体波接收函数成像是研究壳幔结构的重要途径。传统的共转换点(CCP)叠加方法基于水平分层介质假设，对存在水平速度间断面等复杂结构，成像精度有限。本项目拟将勘探领域广泛应用的逆散射偏移成像和逆时偏移成像技术引入到接收函数成像，重点研究归一化互相关和稳定的激发振幅成像条件，利用全波场信息的弹性波偏移成像技术获得高精度的壳幔结构成像。尝试利用固定台网和流动台站数据，进行东昆仑造山带域壳幔结构成像，为高原侧向生长和壳幔形变机制提供深部约束。

青藏高原东北缘记录了古生代昆仑造山和印度-欧亚大陆板块碰撞和汇聚的远场效应，代表了高原早期的生长阶段。昆仑断裂为长达1500km的大型走滑断裂，对高原生长有重要意义，昆仑断裂东端的壳幔构造形态，意味着不同的高原形变模式。为此，本项目通过地震勘探领域中波场插值技术恢复由于台站间距过大造成的地震波场信息的缺失，并切实有效压制了噪声和抑制空间假频；通过设置不同的模型参数采用交错网格有限差分进行了散射波场数值模拟，然后以正演波场为实际数据进行了逆散射偏移成像研究；基于一阶速度-应力的二维弹性波方程采用混合方法进行了远震波场正传、检波器波场逆传计算，并重点研究了归一化的互相关成像条件和稳定的激发振幅成像条件；最后将逆散射偏移成像及逆时偏移成像方法应用于东昆仑造山带域跨昆仑断裂宽频带流动台站及附近固定台网数据的研究，获得了跨昆仑造山带域22台宽频带流动台站下方莫霍面形态及泊松比，结果显示剖面下方的莫霍面形态为自南西至北东方向，莫霍面从松潘-甘孜块体下方的64公里，逐渐变化到祁连、柴达木-昆仑块体下方的60-62公里。综合东北缘已有的宽频带探测结果，显示沿昆仑断裂自西向东莫霍面存在横向不均匀性，西侧位于昆仑造山带与柴达木盆地结合带下方莫霍面存在约10-15km的突然抬升，而盆地东侧位于昆仑断裂带下方莫霍面无错断，自南向北平缓抬升。接收函数反演剖面下方的S波速度结构显示，昆仑断裂以南的松潘-甘孜块体，中下地壳存在明显低速异常，综合该剖面人工源宽角反射获得的P波速度偏低及接收函数获得的纵、横波速度比偏高，认为该低速异常的原因可能为部分熔融，可能与松潘-甘孜块体下方可能地壳流有关。但低速异常止于昆仑断裂，没有向北延伸入柴达木-昆仑块体，且柴达木-昆仑块体的地壳平均纵、横波速度比偏低，泊松比较小，指示地壳组分偏长英质，可能为上地壳增厚所致，这些成像结果为高原侧向生长和壳幔形变机制提供了深部约束。