地壳精细结构的宽角资料有限频波形反演及其应用

地震宽角资料是重建地壳速度等物性结构的重要约束。人们通常通过壳内震相识别对地壳速度结构进行走时反演或正演拟合，地震资料中的运动学和动力学信息未得到有效利用；由于地震射线方法近似效应的限制，基于走时反演只能得到一级近似下的地壳速度结构模型。地壳内部介质非均匀性对于理解地壳演化有重要意义，重建小尺度非均匀性愈发紧迫。为此，我们拟发展充分利用宽角资料全波信息的有限频波形反演方法，以提高精细地壳结构重建约束能力。考虑到波形拟合中壳内地层吸收引起的衰减，我们在地震波场正反演中将引入介质品质因子Q；考虑到宽角反射地震资料频带有限性的特点，拟进行频率域内波场正反演方法的研究，并将其尝试应用于华南地区连县-港口宽角反射地震剖面解释中。

波形反演能充分利用地震波的运动学和动力学信息来构建壳幔速度结构。我们分别在频率域和时间域开展了全波形反演方法研究；利用华南宽角地震数据，获得其反射结构特征并探讨了构造含义：.（1）频率域正演部分采用9点有限差分算子计算合成地震记录，反演过程基于观测波场和合成记录残差的L2范数构建目标函数，运用最速下降法进行迭代反演，低频输出模型作为高频的输入模型，由于只采用有限几个频率成分的数据参与反演，提升了计算效率。.（2）时间域全波形反演作为高度非线性最优化问题，我们分析了多种影响因素，如多尺度逐级反演策略，非线性共轭梯度法的更新参数、梯度类反演方法、步长公式、初始速度模型、多尺度策略等，从而选择出最为有效的反演算法。.（3）我们发展了基于互相关目标函数的时间域全波形反演方法，强调观测数据的相位信息和松弛振幅信息，不仅能够重建高分辨率的速度模型，同时具有很好的稳健性和抗噪性；同时，避免了实际资料中震源强度较难准确估计的困难。.（4）为了提供华南大陆陆内造山成因的深部结构约束，我们重新评估了“连县-港口”400公里剖面的地壳速度结构和地震反射结构特征，通过多尺度频率滤波后的宽角资料叠前深度偏移，显示郴州-临武断裂（CLF）以22°倾角深入到中地壳底部，以17°左右倾角深入到下地壳。地壳和岩石圈地震波速度、反射长度以及扩展因子等系统的变化差异，解释为可能是岩石圈变形或地幔挤出导致的岩浆入侵到深地壳中而产生的岩浆活动的地震学信号。