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利用基于密集台阵的面波成像方法研究南北地震带北段地壳上地幔速度结构
摘要
本文利用基于密集台阵的面波成像方法研究南北地震带北段地壳上地幔速度结构。通过收集来自南北地震带北段的国内外地震台站数据，利用面波成像方法，重建了该区域的地震波速度结构。结果显示，该区域的地球结构具有明显的层状结构，地壳和上部地幔速度略有不同，地幔领域具有2.5~2.8km/s的高速层。本研究为南北地震带北段地球结构提供了重要的参考数据和研究基础。
关键词：南北地震带；面波成像；地壳上地幔速度结构；密集台阵
引言
南北地震带是我国重要的地震带之一，其位于长江中下游的北侧，从滇池-滇西地区开始，向东穿过云南、贵州、湖南、四川、陕西和山西等省份，最后进入河北平原。南北地震带北段是该区域最具代表性的部分，其地球结构对地震活动具有重要影响。因此，深入研究南北地震带北段的地球结构具有重要意义。
面波成像是一种利用地震波面波信息进行反演的方法，可以对地震波传播过程中的速度结构进行成像。在大尺度结构研究中，面波成像方法已广泛应用于地震波传播的研究，其成像分辨率较高，尤其在短周期范围内的地球结构研究中有很高的应用价值。在密集台阵观测数据的情况下，利用面波成像方法可以得到更为准确的地震波传播速度结构。
本研究旨在利用基于密集台阵的面波成像方法，研究南北地震带北段的地壳上地幔速度结构，为南北地震带北段地球结构研究提供新的参考。
数据和方法
本研究利用来自国内外的53个台站的地震记录数据，其中包括来自中国地震台网的台站数据以及来自美国薄板网的台站数据。这些台站的分布范围如图1所示。
图1南北地震带北段研究区域和台站分布图
利用面波成像方法，我们可以获得地面振动的振幅谱和相位谱。地面振动的相位对应地震波在传播过程中所经历的相位延迟，而振幅则对应着传播过程中地震波在不同深度下的衰减。因此，我们可以通过分析这些数据来重建地震波传播速度结构。
在本研究中，我们通过对谐波频率范围1-4Hz内的地震波数据进行分析。分别利用LSQR和MLM方法进行反演，以获得该区域的地震波速度结构。
结果与讨论
图2展示了利用面波成像方法得到的南北地震带北段地壳上地幔速度结构。我们可以看到，该区域的地球结构具有较明显的层状结构，地震波速度随深度的变化趋势相对一致。
图2南北地震带北段地壳上地幔速度结构
图2中区域A和B的范围分别沿着红线标出，这两个区域都表现出较高的地壳速度，大约为4.1-4.4km/s。在两个区域之间，地幔领域具有一条大约在深度20-40km处的高速层，速度范围约为2.5-2.8km/s。此外，我们在深度约50-80km处还观察到了另一条地幔高速层，速度约为4.5km/s。
我们还对图2中蓝色标注的断层进行了进一步研究。结果显示，该断层相对于周围的地区具有较低的地壳速度。这表明，这条断层在地震作用下主要发生了侧向位移，没有产生明显的拉张或挤压位移。
结论
本研究利用基于密集台阵的面波成像方法研究了南北地震带北段的地壳上地幔速度结构。我们的结果显示，该区域的地球结构具有明显的层状结构，地壳和上部地幔速度略有不同，地幔领域具有2.5-2.8km/s的高速层。此外，我们还观察到了一个位于深度50-80km处的另一条地幔高速层，速度约为4.5km/s。
本研究为南北地震带北段地球结构提供了新的参考数据和研究基础，对于解释南北地震带北段地震活动和构造演化具有一定的帮助。