Диплом Трехмерные скоростные модели земной коры Тянь-Шаня на основе би-сплайн параметризации (диссертация), номер: 50658

СОДЕРЖАНИЕ
СОКРАЩЕНИЯ, ТЕРМИНЫ И ОБОЗНАЧЕНИЯ.........................................................5
ВВЕДЕНИЕ ....................................................................................................................6
ГЛАВА 1 ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ТОМОГРАФИИ И
СУЩЕСТВУЮЩИЕ ТОМОГРАФИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ..............................................12
1.1 Предыстория создания первых трехмерных моделей скоростей сейсмических
волн ......................................................................................................................................12
1.2 Некоторые существующие трехмерные модели скоростей Р и S волн..................13
Выводы к главе ........................................................................................................................16
ГЛАВА 2 МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ РЕГИОНАЛЬНЫХ
ТОМОГРАФИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПО ДАННЫМ ВРЕМЕН ПРОБЕГА ОТ
ЛОКАЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ .............................................................................18
2.1 Томография по временам пробега объемных сейсмических волн от
землетрясений. Постановка задачи. Введение понятия параметризации функции..........18
2.2 Формулы для вычисления частных производных. Различные способы
параметризации модели. .........................................................................................................22
2.2.1 Блоковая параметризация. ..................................................................................23
2.2.2 Параметризация с использованием Би-сплайнов.............................................24
2.2.3 Параметризация модели с помощью тетраэдров, внутри которых скорость
меняется линейно непрерывно...........................................................................................27
2.2.4 Несколько слов о других способах параметризации модели..........................28
2.3 Используемые стандартные статистические характеристики для оценки качества
полученных результатов.........................................................................................................29
2.4 Алгоритмы построения сейсмических лучей ...........................................................30
2.4.1 Построение лучей в сферически-симметричной среде (одномерный луч) ...30
2.4.2 Построение лучей в горизонтально-неоднородных средах ............................31
2.5 Методы обращения матриц. Вычисление матрицы разрешения. Решение
обратной задачи .......................................................................................................................38
2.5.1 Нахождение решения уравнения (34) с помощью построения системы
нормальных уравнений .......................................................................................................43
2.5.2 Нахождение решения уравнения (34) с помощью сингулярного разложения
матрицы B ............................................................................................................................45
2.5.3 Нахождение решения уравнения (34) методом LSQR.....................................46
2.6 Методы локации землетрясений в одномерных скоростных моделях...................47
2.7 Различные способы введения весовых коэффициентов ..........................................52
2.8 Основные этапы любого сейсмотомографического исследования ........................54
2.8.1 Сортировка данных .............................................................................................54
2.8.2 Построение оптимальной одномерной модели и перелокация событий в
полученной одномерной модели. Вычисление станционных поправок........................57
2.8.3 Выбор алгоритма и его тестирование................................................................58
2.8.4 Построение трехмерной модели и перелокация событий, проверка
правильности проведенных расчетов. ...............................................................................59
Выводы к главе ........................................................................................................................61
3
ГЛАВА 3 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ И ОЦЕНОЧНЫЙ АНАЛИЗ ..................................62
3.1 Сравнение различных численных алгоритмов для расчета времени пробега луча
и вычисления траекторий сейсмических лучей....................................................................62
3.2 Сравнение различных способов параметризации модели.......................................68
3.3 Сравнение различных способов обращения матриц................................................72
3.4 Оценка влияния процедуры пересчета лучей и перелокации событий после
каждой итерации на значение RMSw. ....................................................................................73
3.5 Тестирование различных алгоритмов построения сейсмотомографических
моделей....................................................................................................................................75
Выводы к главе. .......................................................................................................................84
ГЛАВА 4 ОБЩАЯ ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЯНЬ-ШАНЯ. ......86
4.1 Расположение исследуемого региона на топографической и тектонической
картах.......................................................................................................................................86
4.2 История развития региона. .........................................................................................87
4.3 Магнитные аномалии. .................................................................................................90
4.4 Аномалии силы тяжести, изостатическое состояние земной коры, плотность
пород. ......................................................................................................................................91
4.5 Тепловое поле ..............................................................................................................93
4.6 Активные разломы, скорости современных деформаций. ......................................95
4.6.1 Скорости горизонтальных движений. ...............................................................95
4.6.2 Скорости вертикальных движений....................................................................97
4.7 Исследования Тянь-Шаня по сейсмологическим данным. .....................................97
4.7.1 Общая информация. ............................................................................................97
4.7.2 Сейсмичность.....................................................................................................102
4.7.3 Исследования методами глубинного сейсмического зондирования (ГСЗ). 104
4.7.4 Исследования земной коры всего Тянь-Шаня методом сейсмической
томографии по данным объемных волн..........................................................................107
4.7.5 Исследования земной коры Cеверного Тянь-Шаня методом сейсмической
томографии по данным объемных волн..........................................................................111
4.8 Детальное изучение зоны сочленения Чуйской впадины и Киргизского хребта. ....
....................................................................................................................................113
Выводы к главе ......................................................................................................................115
ГЛАВА 5 ОПИСАНИЕ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В РАБОТЕ ДАННЫХ И АНАЛИЗ
СЕЙСМИЧНОСТИ ТЯНЬ-ШАНЯ. .............................................................................117
5.1 Общие сведения об используемых данных.............................................................117
5.2 Анализ сейсмичности и месторасположения станций на территории Тянь-Шаня
по имеющимся данным.........................................................................................................125
5.3 Отбор данных для построения одномерных и трехмерных томографических
моделей..................................................................................................................................129
5.3.1 Отбор данных для территории Cеверного Тянь-Шаня (41.9-43.4 с.ш., 73.5-
76.5 в.д.).............................................................................................................................129
5.3.2 Отбор данных для всей территории Тянь-Шаня ............................................132
Выводы к главе ......................................................................................................................136
ГЛАВА 6 ПОЛУЧЕННЫЕ ОДНОМЕРНЫЕ И ТРЕХМЕРНЫЕ СКОРОСТНЫЕ
МОДЕЛИ ТЯНЬ-ШАНЯ .............................................................................................138
6.1 Скоростные модели Северного Тянь-Шаня............................................................138
4
6.1.1 Построение одномерных моделей, расчет станционных поправок и
перелокация событий в одномерной модели для территории Северного Тянь-Шаня .....
.............................................................................................................................138
6.1.2 Трехмерные модели Р и S волн для территории Северного Тянь-Шаня,
перелокация событий в трехмерной модели...................................................................146
6.1.3 Геологотектоническая интерпретация полученных результатов и сравнение
с существующими моделями для территории Северного Тянь-Шаня.........................165
6.2 Исследование всей территории Тянь-Шаня с использованием локальных данных.
....................................................................................................................................170
6.2.1 Построение одномерных моделей, расчет станционных поправок и
перелокация событий в одномерной модели для территории всего Тянь-Шаня ........170
6.2.2 Трехмерные модели Р и S волн для территории всего Тянь-Шаня,
перелокация событий в трехмерной модели...................................................................171
6.2.3 Геологотектоническая интерпретация полученных результатов и сравнение
с существующими моделями территории всего Тянь-Шаня. .......................................178
Выводы к главе. .....................................................................................................................181
ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ.....................................................................................183
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 СУЩЕСТВУЮЩЕЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ
РЕШЕНИЯ СЕЙСМОТОМОГРАФИЧЕСКИХ ЗАДАЧ..............................................186
1. Программа Velest [21] ...................................................................................................186
2. Программа Sphypit90 [43].............................................................................................186
3 Программа Simulps [55] ................................................................................................187
4 Программа Fatomo [19]. ................................................................................................188
ЛИТЕРАТУРА ............................................................................................................190"