报告题目:基于主被动源的密集台阵地壳浅层结构成像
报告人简介:姚华建

中国科学技术大学地球和空间科学学院教授、博士生导师,研究生院副院长。2001和2004年分别获得中科大地球物理学本科和硕士学位,2009年获得美国麻省理工学院博士学位。2011年首批青年千人入选者,2012年国家自然科学基金委首批“优秀青年基金”获得者。主要从事地震波和背景噪声成像、岩石圈结构与变形、大地震破裂过程、地球物理反演等领域的研究。现已发表100余篇学术论文,包括PNAS、Nature Geoscience、JGR、GRL、GJI 等多篇论文,SCI引用2400多次。主要学术兼职:《Geophysical Journal International》editor(2018年-现今),《Seismological Research Letters》副主编(2014-2018年), 《中国科学:地球科学》、和《Earth and Planetary Physics》等期刊的编委;Science、Nature Geoscience等学术期刊以及中国、美国自然科学基金委的项目评审人;教育部地球物理教指委委员,中国地震局第八届科技委委员,中国地震学会理事等。
报告内容简介:
地壳浅层速度结构对于认识区域构造演化、油气矿产资源勘探、地震灾害模拟等问题具有十分重要的意义。本报告将主要介绍以下三个方面的研究工作:(1)基于背景噪声面波的地壳浅层精细结构成像方法研究,以及在合肥地区和郯庐断裂带区域的应用,并探讨地壳浅层精细结构对地震强地面运动模拟的影响;(2)基于2015年地学长江实验(安徽段)激发的气枪震源信号的高频面波数据,发展气枪面波数据分析方法,反演获得长江中下游成矿带区域的地壳浅层横波速度结构模型,并讨论结构异常与区域成矿带分布之间的关系;(3)基于2018年福建平潭岛实验的气枪主动震源体波数据及背景噪声面波数据,反演获得平潭岛区域地壳浅层速度结构及方位各向异性模型,并进一步探讨了结构模型所反映的构造特征及区域变形特征。
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1. 论文拟解决科学问题及其意义:
长江中下游地区位于华北板块、扬子板块以及秦岭-大别造山带交界,在特有构造背景下,形成了世界著名的长江中下游成矿带。为了进一步认识和研究该区域的构造特征和成矿分布,中国地震局于2015年10月在该区域开展了大型气枪震源实验—地学长江实验(安徽段)。前人在该区域开展了大量体波和面波成像工作,获得了较为可靠的地壳上地幔速度结构模型,但缺乏对地壳浅层三维横波速度结构的约束。此外,气枪震源被广泛应用于海洋地球物理勘探领域,但都局限于利用其体波信号,由于其面波成分相对较弱,未能得到充分利用,因此如何利用气枪震源产生的高频面波信号开展三维结构成像具有重要意义。
2. 研究方法简介:
我们使用时频分析方法成功提取了气枪震源到布设的密集短周期台站、周期0.1-1.6s的瑞利面波群速度频散曲线。由于气枪震源面波成分较弱,我们通过分析其时频能量图和质点运动轨迹(逆进椭圆)的方法来甄别真实可靠的瑞利面波成分。基于提取的高频面波频散曲线,使用三维面波直接反演方法(Fang, Yao et al., 2015)获得了地壳浅部1公里以内的高精度三维横波速度结构模型。该方法基于射线追踪理论,考虑了因速度异常导致的不同周期面波射线路径的弯曲效应,在速度结构变化更剧烈的地壳浅部可以获取更准确的三维速度模型。
3. 研究结果及讨论
反演获取的精细地壳浅层三维横波速度结构模型(下左图所示)与该区域的地质构造有着较好对应。在安庆(M1)、庐枞(M2)、铜陵(M3)、宁芜(M4)四个多金属矿集区(下右图所示),横波速度结构呈现明显高速异常。沿江区域尤其是河道转弯剧烈的地方由于存在较厚河道沉积物,以及长江下方长江断裂的存在,而呈现明显低速异常。本研究获得的浅层地壳速度模型可以为今后隐伏矿床的地球物理勘探提供重要信息,同时也有助于我们更好地了解该地区的浅层构造特征。

4. 研究成果发表于:期刊名。(此处键入参考文献及其doi链接)
She Y., Yao H., Zhai Q., Wang F., Tian X., 2018. Shallow crustal structure of the middle-lower Yangtze River region in eastern China from surface wave tomography of a large volume airgun shot experiment, Seismological Research Letters, 89 (3), 1003-1013, doi:10.1785/0220170232