基于变密度模型的位场界面反演

第21卷 第3期地 球 物 理 学 进 展Vol .21 N o .32006年9月(页码:825～829)

PROGRE SS I N GEOPHYS ICS

Sep t . 2006

基于变密度模型的位场界面反演

柯小平1,2, 王 勇1

, 许厚泽1

(1.中国科学院测量与地球物理研究所,武汉430077; 2.中国科学院研究生院,北京100039)

摘 要 在波数域中用重力反演莫霍面深度时通常假定壳幔密度差为一常数,但这只是一种近似的密度模型,本文采用了密度随深度呈指数变化的变密度模型来反演莫霍面深度,给出了利用指数密度模型在波数域中计算重力异常的正演公式及界面深度的反演公式.利用指数密度模型及重力资料反演了青藏高原莫霍面的深度,分析了莫霍面的特征.结果表明,青藏高原莫霍面呈现出边缘浅、中部深的特点,边缘变化快、梯度大,中间变化梯度趋缓.中心地带的羌塘地体莫霍面深度达74k m,向四周慢慢变浅至67k m 左右,边缘地区突然变浅至50km 左右.通过常密度模型、变密度模型及地震反演得到的莫霍面的比较,证实变密度模型更适合于莫霍面结构的反演.关键词 变密度,重力反演,莫霍面,青藏高原

中图分类号 P312 文献标识码 A 文章编号 1004-2903(2006)03-0825-06

I n te rfac e d ep th s in v e rs ion o f po ten t ia l fie ld da ta w ith v ariab le d en s ity m od e l

KE X iao -p ing

1,2

, WA NG Yong 1, XU Hou -ze

1

(1.I nstit ute of Geodes y and G eophysics ,Chinese Acade m y of S ciences ,W uhan 430077,C hi na ;

2.G ra dua t e School of t he Chinese Acade my of S ci ences ,B eiji ng 100039,C hi na)

Ab s tra c t The constan t dens ity m odel for conventiona l M oho depths invers ion in wave -num ber do m a in fro m grav ity da ta is j ust an approx i m a te dens ity m ode l .A variab le dens ity m ode l w ith exponen tia l dens ity contrast is used for in -verting M oho depths instead of constan t dens ity m ode l .The m ethod is introduced and so m e for m u la e a re derivated for for wa rd ca lcu la ting grav ity ano m a ly and M oho depths invers ion.The M oho dep ths of T ibet p la teau a re inverted fro m grav ity da ta w ith exponentia l density m ode l .The invers ion resu lt de m onstra tes tha t the M oho dep ths of Tibet p la teau a re sha llow around the edges ,and deep a t the cen ter.The g rad ients a t the edges are steeper than a t the center.The M oho depth of Q iang tang b lock situated a t the cen tra l T ibet p la teau is 74km,and changed to 67kms lo w ly out w ard ,bu t changed to 50k mrap id ly a t the m a rg ins.The va riab le dens ity m ode l is m ore su itab le f or invers ion of M oho depths structu res than constant dens ity m ode l by co m pa rison of M oho depth fro mseis m ic inversion.K e yw ord s variab le dens ity ,grav ity invers ion ,M oho ,T ibetan P la teau

收稿日期 2005-11-10; 修回日期 2006-02-20.

基金项目 中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX3-S W -153)和国家自然科学基金项目(40574033)联合资助.作者简介 柯小平,男,1970年生,湖北阳新人,博士研究生,主要从事重震联合反演研究.(E -m a il :xiaopke @163.co m ).

0 引 言

利用重力资料反演界面深度时,可以在空间域或频率域中进行,空间域由于计算速度慢,只适合于局部异常体的研究,频率域中的Pa rker-O ldenburg 位场迭代反演方法

[1,2]

具有快速计算的优势,因此

被广泛采用.但在利用Pa rker-O ldenburg 方法进行界面反演时,层间物性只能为常数或呈水平二维变化,未涉及物性随深度变化的情况.冯锐将二维物性

分布的Parker 公式推广到物性可随深度变化的三维情况

[3]

.本文进一步将O ldenburg 的界面迭代反

演公式推广到物性可随深度变化的情况.同时考虑物性在平面上的不均匀性及纵向变化在实际应用中很难实现.本文采用密度随深度呈指数变化的变密度模型来反演莫霍面的深度.作为实例,反演了青藏高原三维莫霍面深度分布,在此基础上进一步探讨了青藏高原莫霍面结构特征.