基于SOLA Backus-Gilbert瑞雷波群速度层析成像的伊朗高原剪切波速度结构及其构造意义

本文采用SOLA Backus-Gilbert反演方法，结合地震环境噪声与区域地震数据，首次构建了伊朗高原高分辨率剪切波速度（Vs）模型。通过创新性的均匀化策略和贝叶斯MCMC反演，揭示了阿拉伯-欧亚板块碰撞带下地壳-上地幔（100 km）的横向/垂向非均质性，为活动大陆碰撞带的地震危险性评估与岩石圈动力学研究提供了重要约束。

　　

Highlight

我们的模型揭示了伊朗高原下方显著的低速异常，特别是在Sanandaj–Sirjan带（SSZ）和西南部中央伊朗下方，这可能暗示了软流圈的上涌（asthenospheric upwelling）。这一发现与先前的地震学和岩石学研究成果相吻合。

Depth variations of Vs, uncertainties and resolution length in the Crust and Uppermost Mantle

我们通过反演瑞雷波群速度，生成了伊朗高原地区地壳和最上地幔的剪切波速度（Vs）结构更新模型。我们的高分辨率图显示了显著的异常，这些异常主要与先前的研究结果一致。低速区（low Vs zones）与沉积盆地和活动变形区域相对应，而高速异常（high Vs anomalies）则对应于结晶地壳和上地幔岩石圈。一个特别值得注意的发现是，在Sanandaj–Sirjan带（SSZ）和中央伊朗西南部下方的显著低速异常，支持了软流圈物质上涌的观点，这与区域地球动力学模型相符。

Conclussion

我们整合了来自伊朗高原的环境噪声互相关和区域地震的瑞雷波群速度测量数据集。利用该数据集，我们采用了两种层析成像技术生成了群速度图：快速行进法（Fast-Marching Method）和SOLA Backus–Gilbert方法（SOLA Backus–Gilbert approach）。这使我们能够访问线性和非线性反演框架，以便进行改进的解释。我们引入了一种新颖的均匀化策略，以确保所有周期的分辨率相等，从而在反演局部频散曲线时保持一致的横向分辨率。随后，我们应用贝叶斯马尔可夫链蒙特卡洛（Bayesian Markov Chain Monte Carlo, MCMC）反演来构建地壳和最上地幔（深度达100公里）的3D Vs模型。我们的模型揭示了主要的地质构造单元，如Zagros、Sanandaj–Sirjan带（SSZ）、Urumieh–Dokhtar岩浆弧（UDMA）、中央伊朗和Alborz山脉下方的显著速度和结构非均质性。这些发现为了解阿拉伯-欧亚板块持续碰撞引起的岩石圈变形和复杂结构提供了新的见解。SOLA方法在量化分辨率和不确定性方面的优势，特别是在射线覆盖稀疏或非均匀的区域，得到了凸显。这项研究为全球最活跃的大陆碰撞带之一的地震危险性评估和构造解释提供了一个稳健的Vs模型。