法在扬子克拉通东部的苏北盆地均表现为或向，这与该区域系列近地表向断裂的空间展布特征吻合当两者得到的快波方向致，则可以认为各向异性结构随垂向变化不大，反之岩石圈地幔垂直方向内存在各向异性层由此可见，波方位各向异性和波观测的各向异性是对地震各向异性的不同表现形式两种观测方法在苏北盆地的致性表明这里垂向各向异性不强，这也与该地区稳定地震零星分布的特征吻合而处不致的快波方向表明存在较强的垂向各向异性层，这附近中强震多发图我们选择和本文研究目标区交集各向异性研究成果较多的华北克拉通作为探讨对象渤海湾盆地天津市经度，纬度附近波快波优势方向呈现为近向，这与该区域壳内波分裂的平均偏振方向高原等吴晶等，和反映面以上整个地壳平均方位各向异性的接收函数结果杨妍等，致性较好，但是，其地幔各向异性结果显示为向展布常利军等高原等，由此可见界面及其以浅各向异性快波方向具有较好的整体上相对稳定的地块，最为明显的异常结构为苏北南黄海盆地带的高速异常，波速度达到，与前人汪素云等胥颐等顾勤平等吕子强等殷伟伟等，结果吻合大地热流结果图显示该片区大面积展现为低温区，表现出具有稳定克拉通的特征方位各向异性结果及与其他方法的对比方位各向异性结果图给出了郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区上地幔顶部波速方位各向异性的分布图像，图中白色细实线的方向和长短分别表示波各向异性的快波方向及强度大小由图可见，研究区内的波方位各向异性具有随着空间变化的差异性因岩石圈地幔各向异性反映的是最新次构造运动保留的岩石层形变痕迹，表明不同区域有着不同的构造运动背景和动力学机制总体而言，构造强烈活动的地区各向异性较强，如黄海海域渤海湾盆地鲁西隆起苏南隆起大别及苏鲁造山区构造稳定区各向异性较弱，如图中最为明显的河淮盆地，扬子板块南部地区等等波各向异性沿郯庐断裂带的展布特征相对速度而言具有更为详细却又复杂的分段特征按照后文小节给出的郯庐断裂带分段特征，段各向异性强度较大，其北部和南部快波方向分别表现为和向，南北部的分界点大致对应为北纬，这快波方向的拐点在前人的结果吕子强等殷伟伟等，中也得到了定程度的体现段北部和南部分别呈现为向和向，两者夹角近垂直年郯城地震震中位于北纬东经，该位臵正好处于快波方向的转折点，我们推测郯城地震的发生与方位各向异性快波方向的突变有关段快波方向相对单，表现为向各向异性强度较大，该段波速度结果图上虚线示意，如渤海湾盆地鲁西隆起及苏北南黄海盆地，尤其是考虑各向异性的结果图中效果更为理想些地震带和深大断裂带也被清晰地揭露了出来，如在渤海湾盆地中向展布的弱高波速异常带将华北平原地震带图中玫红色虚线椭圆清晰地勾勒了出来，值得注意的是该地震带在研究区的地震震中分布图上得到了清晰展示作为渤海湾盆地和胶辽隆起的边界郯庐断裂带，在考虑各向异性反演获得的结果图中表现为波高速和低速的线性边界特征清晰此外，商城麻城断裂为大别造山带东西段的分界构造线，断裂两侧岩石组合构造样式及成矿背景等都具有明显的差异性，本文结果显示该断裂作为波高低速的边界特征十分清楚，该特征在前人结果汪素云等殷伟伟等，中也得到了很好的展示值得注意的是，在南黄海西部高速区域内存在条方向展布的弱高波速异常带图中黑色虚线椭圆，该异常带被强震震中清晰地勾勒了出来，尤其是不考虑各向异性的反演结果图中更为突出，据此推测其下方存在着条切割面的幔源深大断裂综上所述，这些好的结果既能反映出本文所采用的数据和算法的有效性，同时，在求解速度横向非均匀性的同时，将方位各向异性考虑在内时获得的反演结果能够与地质构造特征吻合得更为贴切，由此，后文给出的结果均是基于考虑各向异性反演获得的图速度横向变化不含各向异性含各向异性图中白色实心圆为历史上发生的级以上的强震图中蓝色和红色分别表示高速和低速异常，平均速度为速度结果考虑各向异性图给出了利用时间项层析成像法，在考虑各向异性的情况下反演计算得到的郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区上地幔顶部波速度的分布图像，相对于的平均速度而言，其数值在关于波各向异性与地震各向异性的对比分析地质灾害论文求解各个网格内方位各向异性的强度大小及快波方向每条地震至台站的射线路径构成个方程，则公式最终将构建成如下式的个超大线性方程组公式中为系数矩阵，为待求的未知参数，为波走时残差的综合体由公式和可以看出，如有定数量的射线，即可同时求解出慢度和各向异性参数本文采用阻尼最小乘法，进行迭代求解公式，迭代次数为次为减小射线不均匀分布和数据随机误差导致的局部异常，在反演计算过程中使用两个阻尼因子分别约束慢度和各向异性扰动参数的求解，用它们去平衡解和分辨率的不确定性高阻尼虽能降低解的不确定性，但会使分辨率降低反之，低阻尼虽能提高分辨率，但解的不确定性也随之加大经过系列的试验，速度及方位各向异性的阻尼因子分别选为和，既能有效压制噪声又能获取尽可能高的横向分辨率反演结果可靠性分析年美国斯坦福大学教授提出了方法，其基本思想是在原始数据的范围内作有放回的再抽样，样本容量仍然为，原始数据中每个观察单位每次被抽到的概率相等，为，所得样本称为样本尔后，对重采样的数据反演计算速度和各向异性，得到结果重复进行次试验就能够获得个结果对这些结果进行统计求得解的标准差即解的误差为本文采用方法，计算了每个网格内波速度和方位各向异性反演解的误差分布图和分别给出了波速度和方位各向异性的误差分布由图可见，经次反演，研究区内大部分地区波速扰动的标准误差小于，有些地区可能涉及，但因研究的目的和对象不同，圈选研究范围的限制或分辨率的不足导致难以对郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区这特定区域上地幔顶部的波速度和各向异性展开讨论，尤其是对郯庐带岩石圈地幔顶部的分段特征揭示得仍然不是很清楚近期，殷伟伟等针对郯庐断裂带及邻区开展了波层析工作，但是，上地幔顶部速度与地形地貌及地质构造特征等吻合不佳本次工作在前文顾勤平等，的基础上，将研究目标区范围扩大的同时，增加了年以来研究区内积累的震相资料，着重分析了郯庐断裂带在上地幔顶部这特殊区域的分段特征，对比分析了区内波速度和地形地貌大地热流强震活动及地壳厚度的关系，讨论了波各向异性与地震各向异性其他观测手段结果的异同点，为郯庐带鲁苏皖段及邻区的深部构造背景强震孕育和发震机理提供了地震学依据资料和方法因震相具有近乎水平地沿上地幔顶部传播的这特殊路径，它在上地幔顶部这个特殊区域能够较其他震相获得更为密集的射线分布，开展天然地震层析成像结果的分辨率和精度相对更高，从而成为开展上地幔顶部波速度和方位各向异性层析成像的首选震相前文顾勤平等，收集的震相观测报告时间节点为年底，本文补充了年至年底间最新记录的震相数据此外，为更好地分析郯庐断裂带在上地幔顶的分段特征，不仅扩大了研究目标区的范围，而且增添了郯庐断裂带渤海湾段及周缘的数据，即扩充了北京天津及辽宁等省属地震台网年积累的震相数据按照前文所述的震相筛选原则，经过反复试验共挑选出满足条件的个地震及个地震台站，总计条地震射线符合本文研究的条件较密集的路径覆盖和合理的路径分布为获得高分辨率和可靠的反演结果奠定了基础图是本文所用台站地震震中及射北段肇兴昌图中段昌图嘉山及南段嘉山广济北段结构较简单且地震活动水平最低，有史记载以来发生过最大地震的震级为级中段结构复杂新活动性强许汉刚等，于年发生了郯城级特大地震南段地震活动强度也不大，但较北段略高些本文的研究对象主要是针对活动性较强的局部中段和南段郯庐断裂带鲁苏皖段开展科学探索研究工作近年来，地球物理工作者围绕郯庐断裂带活动性较强的鲁苏皖段及邻区展开了地学断面马杏垣等，和深浅地震反射刘保金等许汉刚等，大地电磁测深肖骑彬等叶高峰等，天然地震层析成像汪素云等李志伟等顾勤平等殷伟伟等，接收函数郭震等，及各向异性高原等，等研究这系列非常宝贵的科研成果提高了对郯庐断裂带鲁苏皖段深浅部结构的认知水平，帮助我们认识到郯庐带的产生与华北地块和扬子地块的碰撞挤压及深俯冲密切相关但是，对地壳和岩石圈地幔顶部的分界面却鲜有涉及然而，它是地壳和地幔物质交换和能量传递的重要区域郯庐断裂带切穿面已成为地学界的共识并得到了深地震反射剖面的支撑刘保金等，上地幔顶部波速度从种意义上而言能够体现出岩石圈的强度，而地震活动的深部构造背景与岩石圈的强度密切相关此外，上地幔各向异性特征记录和保留了岩石形变的历史痕迹由此可见，开展郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区上地幔顶部波速度结构及方位各向异性的研究有助于研究该区强震的发震机理深部孕震环境及深部构造的变形和运动力学研究表明在地球内部不同深度域均存在着地震各向异性的现象，其研究已成为推断大陆深部结构与演化以及大陆下部地壳上地幔形变模式等的有效途径之易桂喜等，摘要为着重探讨郯庐断裂带鲁苏皖段的分段特征及其深部结构特征，本研究搜集增加了研究区内近几年的震相数据经挑选后采用了由个地震和个台站构成的条射线，重新反演构建了郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区上地幔顶部波速度及方位各向异性分布尔后，将速度反演结果与地形地貌大地热流强震活动及地壳厚度等进行了综合对比和分析此外，还将波各向异性与地震各向异性其他观测手段的结果展开了对比和讨论反演结果的可靠性和分辨能力较前文有所提高，研究区上地幔顶部的非均匀性特征揭露得更为清楚，尤其是由波速度揭露的郯庐断裂带分段特征与地质构造特征吻合得更佳结果表明波高低速的分布与地形地貌呈负相关的关系，即山地隆起区呈低速分布，而平原地区表现为高速异常波速度沿郯庐断裂带的分布具有明显的分段特征，本