一种接收函数和重力联合反演地壳厚度和波速比的方法技术

本发明专利技术属于地球动力学研究技术领域，具体涉及一种接收函数和重力反演地壳厚度和波速比的方法。该方法包括如下步骤：读入接收函数H‑κ叠加反演的H与κ及区域重力异常数据；选择待处理台站，设置窗口大小及网格间距；将窗口范围内的所有H、κ及重力数据网格化；求取密度参数及噪声参数；采用重力反演的似然估计法计算H‑κ似然谱；将接收函数H‑κ叠加图与重力H‑κ似然图归一化并点乘，得到新的H‑κ谱，从中拾取最优的H和κ作为联合反演结果；选择下一个待处理台站继续前述步骤。本发明专利技术通过重力似然图与接收函数叠加图相互加权实现最优H和κ的拾取，为解决复杂情况下接收函数反演的多解性问题提供有效途径。

【技术实现步骤摘要】
一种接收函数和重力联合反演地壳厚度和波速比的方法
本专利技术属于地球动力学研究
，具体涉及一种接收函数和重力反演地壳厚度和波速比的方法。
技术介绍
地壳厚度和波速比等参数是研究地壳结构和物质组成的重要参数,对研究地球动力学过程具有重要意义。20世纪80年代以来，随着宽频带地震台网观测技术的不断完善和发展，远震体波接收函数方法的发展与应用使地壳上地幔速度结构的认识得到了空前的提升。接收函数是由远震径向分量和垂直分量反褶积得到的时间序列，由于扣除了震源效应和传播路径的影响，因此更适合用来研究地壳和上地幔间断面的结构信息。接收函数的H-κ叠加法,用于估计地壳厚度与波速比参数，通过波速比与泊松比的关系式可换算地壳泊松比参数。该方法不用人工挑选震相走时,对间断面上的速度差敏感，简单快速，近年来已广泛用于研究全球多个地区的地壳厚度和波速比，是目前获取地壳厚度(H)和波速比(κ)参数的常用方法。然而实际应用中，有些地区往往会由于台基不稳定、地震数据质量差、台站下方构造复杂等问题，造成接收函数的多次反射震相不清晰、拾取困难，从而导致无法或很难从H-κ叠加图中拾取出合理的H和κ参数值。如图1(a本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种获取地壳厚度和波速比的方法，所述方法用于降低接收函数H‑κ叠加法的不确定性，提高获取地壳厚度H和波速比κ的精度和效率，其特征在于，所述方法基于接收函数和重力进行联合反演，所述方法首先利用布格重力异常反演获取地壳厚度H初值，进而获得波速比κ初值；然后，对选择的任意一个待反演地震台站为中心进行单一台站联合反演，得到单一台站的联合反演的H‑κ图，从而获取该地震台站的最佳估计的地壳厚度H和波速比κ值；最后，对研究区域内所有待反演站台进行上述单一台站联合反演过程，以获得研究区域内所有待反演地震台站的地壳厚度H和波速比κ；所述联合反演的H‑κ图中地壳厚度H和波速比κ拾取简单；所述方法能够为地壳增厚和地...

【技术特征摘要】
1.一种获取地壳厚度和波速比的方法，所述方法用于降低接收函数H-κ叠加法的不确定性，提高获取地壳厚度H和波速比κ的精度和效率，其特征在于，所述方法基于接收函数和重力进行联合反演，所述方法首先利用布格重力异常反演获取地壳厚度H初值，进而获得波速比κ初值；然后，对选择的任意一个待反演地震台站为中心进行单一台站联合反演，得到单一台站的联合反演的H-κ图，从而获取该地震台站的最佳估计的地壳厚度H和波速比κ值；最后，对研究区域内所有待反演站台进行上述单一台站联合反演过程，以获得研究区域内所有待反演地震台站的地壳厚度H和波速比κ；所述联合反演的H-κ图中地壳厚度H和波速比κ拾取简单；所述方法能够为地壳增厚和地壳变形机制模式的研究提供相对可靠的地壳厚度和波速比数值。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：利用布格重力异常反演研究区域内的莫霍面深度并转换成地壳厚度H，提取待反演台站的位置所对应的H作为联合反演的地壳厚度H初值；以所述地壳厚度H为引导，在接收函数H-κ叠加图中拾取与所有待反演地震台站的地壳厚度相对应的波速比κ，作为联合反演的波速比κ初值；选择任意一个待反演的地震台站为中心，搜索一定窗口内所有地震台站的地壳厚度H、波速比κ和布格重力异常数据；对上述选择的地震台站进行单一台站联合反演，使用单一台站联合反演中获得的最佳估计的H和κ值替换中心地震台站的原H和κ值；其中，所述单一台站联合反演基于重力反演的H-κ似然图与接收函数反演的H-κ叠加图；然后选择下一个待联合反演的台站，重复所述单一台站联合反演的过程，直到研究区域内所有待反演地震台站的H和κ被替换为最佳估计的H和κ值，从而获得研究区域内所有待反演地震台站的地壳厚度H和波速比κ。3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述单一台站联合反演的过程具体为：(1)将以所述待反演地震台站为中心的一定窗口内的所有地震台站的地壳厚度H、波速比κ和布格重力异常数据，分别网格化成相同大小的网格数据；(2)用步骤(1)获得的网格化后的地壳厚度H、波速比κ和布格重力异常，结合线性迭代算法计算出莫霍面上下密度差ΔρMoho和地壳密度随波速比的变化率(3)利用求得的所述莫霍面上下密度差ΔρMoho和地壳密度随波速比的变化率计算出模型理论重力异常；(4)将布格重力异常与所述模型理论重力异常作差，求得异常残差，采用似然估计法分别计算出异常残差的均值μ与方差σ2，再计算似然函数值；(5)以接收函数H-κ叠加图相同的范围和步长选取H和κ值，重复步骤(3)和(4)，形成重力反演的H-κ似然图；(6)将接收函数反演的H-κ叠加图与重力反演的H-κ似然图相乘，得到联合反演的H-κ图，从联合反演的H-κ图中拾取最佳估计的H和κ值。4.根据权利要求2所述方法，其特征在于，利用布格重力异常反演研究区域内的莫霍面深度并转换成地壳厚度H，具体为：用频率域滤波法对研究区域内的布格重力异常作异常分离获得莫霍面重力异常，再应用密度界面反演方法获得研究区域内的莫霍面深度分布，并加上地形换算为地壳厚度分布，提取研究区内所有待反演台站的位置所对应的地壳厚度值作为联合反演的地壳厚度H初值。5.根据权利要求3所述方法，其特征在于，步骤(2)中，所述布格重力异常由莫霍面重力异常与地壳重力异常组成，所述地壳密度随波速比的变化率的计算使用以下公式：ΔgB＝ΔgMo...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭良辉，马亚伟，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11