地震体波速度与各向异性层析成像研究进展

摘要

地震层析成像被称为地球CT,是利用地震观测资料反演获得地球深部的结构.利用体波走时反演速度结构是最稳定、最重要的层析成像方法,成功地揭示了地球的深部结构,推动了地球科学的发展.近年来,随着地震数据的快速积累与计算机能力的大幅度提升,地震体波成像的理论与应用均取得了显著的进步,在揭示地球内部的物质循环与动力学、大地震的孕震与发震构造等领域均发挥了重要的作用.本文总结了21世纪以来地震体波成像的新方法和取得的重要进展,特别详细描述了各向异性层析成像的原理和方法.结合东亚、东南亚地区的研究,本文总结了地震层析成像在揭示俯冲板片的形态、结构的应用,发现东亚地区俯冲太平洋板片大规模滞留在地幔转换带中,但在东南亚大量的俯冲印度—澳大利亚板片直接穿过转换带进入下地幔;地震波各向异性进一步约束了俯冲板片及其上覆地幔的变形特征,东亚地区存在强烈的大地幔楔对流,东南亚的上地幔对流相对复杂,并可能受到青藏高原演化的影响.在大地震构造区,地震层析成像揭示了明显的速度和结构异常,陆内大地震的震源附近常常发现低速异常,可能指示了流体对大地震的重要影响;在板块边界,发生在俯冲带逆冲断层面的板间大地震与高速异常的分布密切相关,各向异性反映了断层面的应力状态,可以用来研究逆冲断层面的地震构造.最后,本文探讨了地震体波层析成像存在的问题,展望了该方法如何在地球内部结构演化与动力学领域进一步发挥更大、更重要的作用.