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1、东亚及西太平洋地壳上地幔P 波和S 波三维速度结构 瞿辰周蕙兰 ( 中国科学院研究生院计算地球动力学重点实验室北京1 0 0 0 4 9 ) 本文研究的区域是东亚及西太平洋地区，为经度6 0 。E 至1 4 0 。E 、纬度1 0 。s 至6 0 。N 范围内的区域。该 区域内的地貌和地质构造以其复杂多样性而倍受研究者关注。同时，这种浅部的复杂性与深部复杂性的关联程度， 或浅部的复杂性延伸到了多大深度，更是引起很多学者的兴趣。而深部的复杂性的研究目前还主要靠地震波。地 震波给出的三维速度结构，在一定程度上可以揭示出介质弹性性质的不均匀性，进而被用来推断物性和温度的变 化，以及探讨引起这些变化的
2、更深入的原因。该区域深部的结构复杂性及其它多方面的研究工作虽已有不少成果， 但关于其地壳上地幔结构的区域性地震层析成像仍需要进一步做工作。本文收集了最新的P 波和s 波的到时资料， 采用地震走时层析成像方法，反演该地区深度从0 至8 0 0 k m 范围内的三维V ，V 。和V 。，V 。结构。 本文共收集了三组地震数据：I S C 报告中1 9 6 4 2 0 0 2 年间、地震和台站位于0 。E 1 8 0 。E ，4 0 。s 8 0 。N 范 围内的P 波和s 波到时数据。蓬) E H B 数据中1 9 6 4 2 0 0 2 年间、地震和台站位于0 。E 1 8 0 。E ，4 0
3、。S 8 0 。N 范围内的 P 波到时数据。中国基本测震台网和N E I C 台网1 9 8 5 1 9 9 7 年间、地震和台站位于0 。E 1 8 0 。E ，4 0 。s 8 0 。N 范围内的P 波和S 波到时数据。其中E H B 数据是由由E n g d a h l ，V a l ld e rH i l s t 和B u l a n d ( 1 9 9 8 ) 对I S C 报告数据进 行地震重新定位后得到的，其震源基本参数更加准确。因此本文使用E H B 提供的震源参数，I S C 报告、中国基本测 震台网和N E I C 台网提供的台站信息，并剔除I S C 报告和中国台网报告
4、中重叠的地震记录。这样，得到P 波震相数据： 在0 。E 1 8 0 。E ，4 0 。S 8 0 。N 范围内由3 0 2 0 个台站记录到2 I l ，6 4 2 个事件的7 ，1 2 8 ，6 5 l 条地震记录。 在同一个震源点，在不同时间可能发生多次地震，而这些地震都可能被相同的台站接收。所以，实际地震记 录中存在大量重复射线。在迭代解法中这些重复射线会造成对相同网格节点的波速多次修改，进而造成反演结果 中的局部奇异点；同时占用了大量内存和计算时间，影响计算速度。所以，必须进行射线的归并。本文将地震记 录中震源和接收台站位置相近的射线归类，选取其中走时残差最小的记录。因此最后归并的结
5、果既保证了尽可能 多的地震射线被使用，又大大减少了路径几乎相同的射线。归并后得到由2 9 4 6 个台站记录到1 3 2 3 0 2 个事件的 1 6 6 8 1 3 3 条P 波数据。 S 波的数据处理方法与P 波完全相同。 本文主要采用Z h a o 等人( 1 9 9 4 ) 的层析成像方法( 嗍D ) 。该崩壁绷j 网格节点侈鲤参数化，正演计算采用近似弯曲 快速射缀醵亲i 去；反演采用D L S Q R 法。首先将研究区速度摸型参数从地袭至8 0 0 虹深度，设置了3 维网格节氨水平 方向上以2 。X2 。划分，垂宜方向以0 、i 0 、3 0 、5 0 、7 0 、9 0 、1 2
6、0 、1 6 0 、2 1 0 、3 0 0 、4 0 0 、。5 0 0 、6 0 0 和8 0 0l 血深度划 分。模型中只设置了两个间断爵一康氏界面和莫霍界面。初始速度模型取自i a s p 9 1 速度模型，E 述两个间断面深度取自 B a s s i n 等人( 2 0 0 0 ) 的2 。2 。的全球地壳模型C R U S T 2 0 。 因为在东巫及西太平洋地区莫霍晃面的起伏非常大，所以本文的初始模型中某些水平向节点层不可避免的与间 断面相交。在同一深度层上的节点( 如3 0 k m 、6 0 k m 、7 0 k 击深度的节点) 可能处在地壳地幔的不同位置，故它们的 初始速度值
7、也不同。据此，初始速度模型放置成为简单的三维模型。 从初始三维模型起算，使用近f 以弯曲快速射线追踪法C Z h a o ，1 9 9 2 ) 计拿陆擞路径和理论走时，用D L S O R ( P a i g e ， S a u d e r s 。1 9 8 2 ) 方法求解反演方程，分别得到P 波和S 波的速度模型，并计算V r v 。的分布。 结果的可靠性分析主要从检测板分辨率实验结果、节点周阑的射线分布和反演结果中的速度误差分布等兰个方面进行分 析。从得到的结构模型沿横向和纵向截取速度剖面，并对各们塞度剖面进行解释，综合地质学，地球物理，地球化学等多学 科多手段对层析成像结果进行解释，进步研究东亚及西太平洋地区速度结构及其地质地球物理意义。 本项目得到国家自然科学基金资助( 项目批准号4 0 2 3 4 0 4 7 、4 0 3 7 4 0 0 9 ) 3 8 7
