基于程函方法的多数据联合反演海原大地震震源区速度结构
批准号:
42064004
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
33.0 万元
负责人:
汪文帅
依托单位:
学科分类:
地球内部物理和地球动力学(含地热学)
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
汪文帅
中文摘要
1920年海原地震是近代中国罕见的毁灭性地震之一,针对海原震源区深部精细结构的研究对于认识强震的深部构造背景和孕震机制具有重要意义。射线走时型地震层析成像技术是当前深部结构探测的有力工具之一,其中基于程函方程的成像方法,因可获得全局最小走时场,且具有无条件稳定性等优点,适用于三维非均匀介质反演中。Moho面、岩石圈与软流圈边界(LAB)等地球间断面的精确刻画,对于认识区域构造演化至关重要,而且可为高精度层析成像反演提供初始模型。所以本项目首先利用P波和S波接收函数联合反演Moho、LAB等间断面;然后结合程函方程的体波走时层析成像方法,发展区域地震与远震多震相联合反演地壳-上地幔速度结构算法;最后用宁夏及周边固定台和部分喜马拉雅二期流动台数据,反演出海原地震震源区地壳-上地幔速度结构。该研究不仅得到海原地震震源区地壳-上地幔的高分辨三维速度结构模型,也将发展一种有效的地震成像联合反演方法。
英文摘要
Haiyuan Earthquake in 1920 is one of the rare devastating earthquakes in modern China. It is of great significance to study the deep and fine structure of Haiyuan Earthquake area to understand the deep structural background and seismogenic mechanism of strong earthquake. Currently, ray tomography is one of the powerful tools to detect the deep structure of the focal area, among which, the imaging method based on the peikonal equation is suitable for 3D inhomogeneous medium inversion thanks to its advantages of the global minimum traveltime field and the unconditional stability. The accurate characterization of earth discontinuities such as Moho, lithosphere and asthenosphere boundary (LAB) is essential to understand the regional tectonic evolution, and can provide the initial model for high-precision tomographic inversion. Therefore, in this study, the P-wave and S-wave receiver functions are firstly used to jointly invert the Moho, LAB and other discontinuities, then in combination with the body wave traveltime tomographic method of the eikonal function method, the algorithm of joint inversion of crust and upper mantle velocity structure by regional earthquake and teleseismic earthquakes is developed. Finally, the data of Ningxia and its surrounding fixed stations and part of the Chinarray II seismic stations are used to perform the inversion of velocity structure of crust and upper mantle in the source area of Haiyuan Earthquake. This study not only builds the high-resolution 3D velocity structure model of crust and upper mantle in Haiyuan Earthquake source area, but also will develop an effective joint inversion technique for seismic imaging.
海原断裂带是一条重要的活动断裂带,位于青藏高原东北缘与阿拉善板块、鄂尔多斯板块的交汇处,其地下结构复杂,地震活动性强,是研究青藏高原构造演化、发震机制的关键区域。本项目针对深部结构反演,发展了基于程函方程的正演模拟和反演参数优化的三维复杂非均匀地球介质的成像方法,该方法因可获得全局最小走时场,且具有无条件稳定性等优点,适用于三维非均匀介质反演。首先,发展了基于波形自相关搜索的震相拾取方法,实现了P波、S波、sPg和PmP等震相的有效拾取。其次,发展了非均匀模型中三震相走时地震定位方法,利用初至P、sPg和PmP震相三种震相走时开展地震定位,共同约束震源位置,做到震源位置的精确测定。再次,发展了基于程函方程的联合成像的方法,能有效利用三维区域地震与远震的P波和S波联合反演成像。最后基于发展的成像方法,用宁夏及周边台网数据,反演出青藏高原东北/南缘(包括海原大地震区域)地壳-上地幔速度结构。.主要结论有:1.在秦岭带中部,中下地壳存在低速异常,上地幔发现了强烈的低速异常。在南秦岭带,汉南-米仓和神农-黄陵圆顶下方的上地壳存在显著的高速异常,表明存在机械强度较大的上地壳,可能是大巴山褶皱的弧形变形的原因。2.松潘-甘孜地块东北部和秦岭褶皱带西部下地壳存在明显的低速异常和正径向各向异性,表明该区域下方中下地壳存在水平流动物质;该地区上地幔顶部表现为明显的低速异常和正径向各向异性,表明其下方具有弱的岩石圈,且存在地幔流;3.鄂尔多斯地块和四川盆地上地幔顶部均为高速异常和明显的负径向各向异性,表明其下方岩石圈具有较强的力学强度。祁连造山带东部的下地壳和岩石圈上地幔显示出高速异常,与阿拉善地块下方的高速体相连。这可能是阿拉善地块正在俯冲到祁连造山带东部之下。4.海原大地震发生在高速异常边界上,震源区的快波方向发生了剧烈变化;1927年发生的7.9级古浪地震发生在上地壳内强烈的低速异常体上。
第十届全国数学文化论坛
-
批准号:12026503
-
项目类别:数学天元基金项目
-
资助金额:12.0万元
-
批准年份:2020
-
负责人:汪文帅
-
依托单位:
地震数值模拟中模型粗化方法研究
-
批准号:11561055
-
项目类别:地区科学基金项目
-
资助金额:36.0万元
-
批准年份:2015
-
负责人:汪文帅
-
依托单位:
全球尺度地震波传播的保结构算法研究
-
批准号:41204041
-
项目类别:青年科学基金项目
-
资助金额:25.0万元
-
批准年份:2012
-
负责人:汪文帅
-
依托单位:
国内基金
海外基金