近年來，巴顏喀拉塊體東緣地區(qū)中、強(qiáng)地震頻發(fā)，深部地殼結(jié)構(gòu)是了解該地區(qū)地震構(gòu)造環(huán)境和變形的關(guān)鍵因素。盡管已利用多種地球物理方法獲得該地區(qū)的多個(gè)地殼結(jié)構(gòu)認(rèn)識，但由于研究數(shù)據(jù)和方法的不同，不同結(jié)構(gòu)成果之間仍存在較大的差異。與常規(guī)重力反演技術(shù)相比，重力貝葉斯同化反演算法通過參數(shù)優(yōu)化及不確定性量化策略，為解決不同數(shù)據(jù)和模型之間的差異提供了良好的解決方案，可有效提高重力反演結(jié)果精度。

中國地震局地球物理研究所陳石研究員團(tuán)隊(duì)引入重力貝葉斯同化反演策略，通過使用基于貝葉斯準(zhǔn)則的超參數(shù)優(yōu)化策略，成功將多源重力異常觀測數(shù)據(jù)和多種地殼結(jié)構(gòu)先驗(yàn)認(rèn)識成果進(jìn)行了有效整合，構(gòu)建了巴顏喀拉塊體東緣地區(qū)新的0-70km深度范圍內(nèi)0.2°×0.2°×5 km分辨率的高精度同化地殼密度模型。新的地殼密度模型不僅可以反映地殼密度的顯著變化，而且還可以識別一些地殼結(jié)構(gòu)的細(xì)微變化，對該地區(qū)主要斷層結(jié)構(gòu)形態(tài)和強(qiáng)震孕震環(huán)境進(jìn)行了較為詳細(xì)的刻畫，如圖1所示。

圖1  不同位置的垂直密度剖面。 (a) 北緯30.9°、東經(jīng)100-104°的垂直密度剖面；黃星表示汶川8.0級地震震源位置。 (b) 北緯 29-33°、東經(jīng) 103.3°處的垂直密度剖面；黃星表示汶川8.0級地震震源位置。 (c) 北緯 30.3°、東經(jīng) 100–104°的垂直密度剖面；黃星表示蘆山7.0級地震震源位置； 紅星表示蘆山6.1級地震震源位置。 (d) 北緯 29-33°、東經(jīng) 103.1°處的垂直密度剖面； 黃星表示蘆山7.0級地震震源位置； 紅星表示蘆山6.1級地震震源位置。 (e) 北緯 32.3°、東經(jīng) 100-104°的垂直密度剖面； 紅星表示馬爾康6.0級地震震源位置。 (f) 東經(jīng) 101.9°、北緯 29-33°的垂直密度剖面； 紅色表示馬爾康6.0級地震震源位置。 (g) 北緯 29.5°、東經(jīng) 100–104°的垂直密度剖面； 紅星為瀘定6.8級地震震源位置。 (h) 東經(jīng) 102.1°、東緯 29-33°的垂直密度剖面； 紅星為瀘定6.8級地震震源位置。 黑色細(xì)實(shí)線顯示剖面上的地形； 黑色粗實(shí)線顯示剖面上的莫霍面

從圖1可以看出，新的地殼密度模型給出了研究區(qū)中、強(qiáng)地震下方斷裂清晰的形態(tài)展布特征，龍門山斷裂中段的高角度深沖斷特征、龍門山斷裂前段的低角度中深沖斷特征以及鮮水河斷裂的垂直深俯沖特征等。此外，新的地殼密度結(jié)構(gòu)中高低密度梯度帶、密度凹凸體特征與該地區(qū)中、強(qiáng)地震震源位置存在較好的一致性，為該區(qū)地殼結(jié)構(gòu)變形和中、強(qiáng)地震孕震構(gòu)造研究提供了有價(jià)值的地殼結(jié)構(gòu)模型資料。

本文以重力反演基本理論為基礎(chǔ)，基于重力貝葉斯同化反演中參數(shù)優(yōu)化策略，實(shí)現(xiàn)了巴顏喀拉塊體東緣地區(qū)多種重力數(shù)據(jù)的有效利用和多種先驗(yàn)地殼結(jié)構(gòu)認(rèn)識的有效融合，獲得了該地區(qū)高精度的地殼三維密度模型結(jié)構(gòu)。研究獲得的巴顏喀拉塊體東緣地區(qū)新的地殼密度結(jié)構(gòu)為判定該地區(qū)主要斷裂形態(tài)展布特征和中、強(qiáng)地震孕震構(gòu)造特征提供了新的依據(jù)。

研究成果2024年發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《Geophysics Journal International》（Honglei Li, Shi Chen, Bei Zhang, Yongbo Li and Jiancang Zhuang. Bayesian inversion for modelling 3-D density structures in the eastern margin of Bayan Har block and its tectonic implications, Geophysical Journal International.），受國家國家自然基金（42004074, U1939205）、中國地震局地球物理研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)（DQJB22R32）以及新疆維吾爾自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2020B03006-2）項(xiàng)目共同資助。

【作者簡介】

第一作者：李紅蕾：中國地震局地球物理研究所副研究員；研究方向：靜態(tài)重力場處理、反演新方法及應(yīng)用研究；

通訊作者：陳石：中國地震局地球物理研究所研究員；研究方向：高精度絕對重力觀測技術(shù)，時(shí)變微重力信號處理與解釋新技術(shù)及應(yīng)用研究