基于不同參考深度模型下的南北帶中段密度界面重力反演研究

汪 健 申重陽（中國地震局地震研究所，武漢 430071）

基于不同參考深度模型下的南北帶中段密度界面重力反演研究

汪 健 申重陽
（中國地震局地震研究所，武漢 430071）

（1）南北帶中段深部構造特征研究的意義。南北帶中段區域范圍大、界面起伏劇烈，按照傳統統一參考深度模型（Parker-Oldenburg迭代反演方法）所得重力反演結果與實際地質情況不符，且與地震測深等結果差異較大，如何提高反演精度和準確度，獲取南北帶中段殼幔深部界面展布模型，成為迫切需要解決的問題。引入不同參考深度模型到重力界面反演方法中，結合地震測深等結果對反演過程進行約束控制。該研究成果可提供適合結構差異大、大區域的界面反演方法。

（2）方法。傳統重力反演算法統一參考深度，對整個區域進行去平均場效應。該處理方法適用于較小范圍，且界面變化較平緩區域（一般小于3°×3°），對于界面起伏大且區域跨度大的南北帶地區，結果有失偏頗，尤其對偏離參考深度較大的區域結果影響越大，與地震測深結果偏差較大。由圖1可見，相比南北帶北段和南段地區，南北帶中段界面起伏更劇烈，重力反演結果與地震測深結果間的差距也較大，其中穿越南北帶中段核心區的竹巴籠-資中剖面的莫霍面標準差達到了6 km，其中最大差異處超過了10 km，如此大的差異顯然不能反映實際地質情況，統一參考深度的重力反演方法需要改進。

圖1　重力反演結果分別與南北帶北段、中段、南段的4條地震測深剖面結果對比情況

良好的先驗模型是獲得高精度反演結果的重要保障，考慮改善初始模型，引入不同的參考深度：首先利用待反演區域的統一參考深度獲得初始參考模型，將其作為參考深度再次進行反演計算，同時去平均場效應時，只針對測點周邊一定區域（界面形態相似，起伏狀況可比擬）進行，更符合實際情況。

（3）結果與討論。從改進后的重力反演結果情況（與測深結果標準差）可知（表略），引入不同參考深度模型對南北帶南段和北段的深部界面反演作用明顯，提高了反演準確度；但對結構差異較大的南北帶中段，問題仍未解決。究其原因：一是以往用重力反演深部界面時大多采用常密度模型，但這只是一種近似的密度模型，南北帶中段密度差異大，根據以往地震測深、地質等結果構建變密度模型引入反演過程中，所得結果應該更接近于實際地質情況；二是在正反演計算過程中采用分解模型計算，對界面的起伏分解成底界面的平移和頂界面的起伏層，且底界面的起伏層是針對大區域進行，消除平板層效應時，效果依然欠佳，有待對方法進行改進。