Crustal P-wave velocity beneath the Loess Plateau and its surrounding region
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摘要: 利用地震波走时联合反演算法(改进型最短路径算法)进行三维弯曲地震射线追踪正演, 以及共轭梯度法求解带约束的阻尼最小二乘问题进行反演， 同时更新速度模型和地震震中位置, 结合地方震和区域地震走时资料得到了黄土高原(含汾渭断陷盆地)及邻区地壳三维P波速度结构. 其横向变化结果表明, 研究区地壳内的P波高速异常区与其内的地震活动构造带相一致, 地震多发生在P波高速异常区的边缘或高、 低速异常区的交汇处. 秦岭山区和鄂尔多斯块体东南区为P波低速异常区. 而垂向变化结果则表明研究区存在低速异常区.Abstract: A simultaneous travel time inversion procedure was developed in collaboration with a modified shortest path algorithm, which was applied to a bent ray tracing forward calculation. The conjugate gradient algorithm was used to solve a damped least square problem. The crustal P-wave velocity structure beneath the Loess Plateau and its surrounding regions of China were tomographically imagined down to the depth of 50 km by inverting P wave travel time data from local and regional earthquakes. The result indicates that lateral high velocity anomaly regions generally coincide with the seismically active zones, while vertical velocity variations show existence of a low velocity zone.
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图 1 研究区基本构造示意图
实线表示活动断层; 虚线表示不活动断层
Figure 1. Basic tectonic structure of the study region
Solid lines show active faults,dash lines denote inactive faults
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图 2 地震(实心圆)、 台站(十字)及随后展示剖面(虚线)分布图
Figure 2. Distribution of earthquakes (solid circles) and stations (crosses).Dash lines show position of vertical profiles analyzed in the following
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图 3 检测板试验. 十字表示台站; 虚线矩形表示最佳分辨区; 实线椭圆表示分辨空区
Figure 3. Checkerboard test result. Crosses stand for stations; dash square represents best resolution area; ellipse stands for a resolution gap
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图 4 原始数据时距曲线(a)和用Wiechert-Herglotz方法得到的一维速度模型(b)
Figure 4. Raw time-distance curve for P-wave arrivals (a) and the deduced 1-D velocity model from relocated dataset,which was used as the initial model in the following 3-D inversion (b)
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图 5 P波速度在Z=5 km水平面上相对于背景值的百分比变化空心圆表示台站所在地; 实线表示速度等值线; Δv/v0表示速度扰动
Figure 5. The percentage P-wave variation against the background velocity at the depth of 5 kmOpen circles represent stations; dash lines stand for equal velocity contours; Δv/v0 represents velocity perturbation
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图 6 P波速度在Z=20 km平面上相对于背景值的百分比变化空心圆表示台站所在地; 实线表示速度等值线; Δv/v0表示速度扰动
Figure 6. The percentage P-wave variation against the background velocity at depth of 20 kmOpen circles represent stations; dash lines stand for equal velocity contousr; Δv/v0 represents velocity perturbation
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图 7 P波速度在Z=30 km平面上相对于背景值的百分比变化空心圆表示台站所在地; 实线表示速度等值线; Δv/v0表示速度扰动
Figure 7. The percentage P-wave variation against the background velocity at depth of 30 kmOpen circles represent stations; dash lines stand for equal velocity contours; Δv/v0 represents velocity perturbation
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图 8 P波速度在Z=45 km平面相对于背景值的百分比变化空心圆表示台站所在地; 实线表示速度等值线; Δv/v0: 速度扰动
Figure 8. The percentage P-wave variation against the background velocity at depth of 45 kmOpen circles represent stations; dash lines stand for equal velocity contours; Δv/v0 represents velocity perturbation
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图 9 沿汾渭断裂带走向垂直剖面P波速度分布(图中附有速度等值线)
Figure 9. P-wave velocity vertical profile along the Fenwei belt. Lines represent equal velocity contours
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图 10 垂直汾渭断裂带走向垂直剖面P波速度分布(图中附有速度等值线)
Figure 10. P-wave velocity vertical profile perpendicular to the Fenwei belt. Lines represent equal velocity contours
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图 11 沿纬向(纬度为33.9°)垂直剖面P波速度分布(图中附有速度等值线)
Figure 11. Vertical profile of P-wave velocity map along the latitude of 33.9°. Lines represent equal velocity contours
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