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三维地球模型 朱介寿曹家敏蔡学林严忠琼 (成都理工大学610059成都) 1．三维地球模型研究现状 地球物理学的一个终极目标是建立一个为地学界及其它学科领域广泛接受和使用的三维地 球模型。这个模型将用地球内部多组物理及化学参数(如密度、速度、弹性、粘滞性、温度、压力、化 学元素、矿物成份等)--维分布所描述。要完成这一科学使命，必须要有地球形状学、地球物理学、 地球化学、矿物学、岩石学、高温高压物理、地质学、海洋学等多学科研究人员长期努力。在目前阶 段主要采用地震波速度等参数建立三维的”参考地球模型”。以拟合现今各种观测到的约束条件。 (PREM)，它是由一组仅随深度变化的平均物理参数组成。90年代又出现了类似的IASP91及 AKl35等一维参量化模型。 上世纪60年代到80年代，全球地震台网特别是宽频带数字地震台网的建立，以及日益增多 的区域和流动数字地震仪台网。为研究地球三维结构奠定了良好基础。利用体波、面波、自由震荡 的多种震相及各阶振型，对全球或区域地球三维结构进行层析反演，发表了大量的地球速度结构 模型，其分辨率也由开始时的数千公里达到目前的数百甚至数十公里。近年来发表的全球三维速 度模型一般都以2。×2。或1。×1。的网格表达。与此同时，世界各国在大陆或海域开展了人工地震 (反射或折射)观测，对地壳及岩石圈的结构有了更精确的了解。建立三维地球模型的任务已提上 日程。 1991年，国际岩石圈计划提出了全球构造圈三维结构计划，拟以地震波多阶振型反演建立全 球深达400km的地球三维结构图像。我国不少研究人员曾参加这一工作组，并在成都、福州举行 过国际讨论会及学习班。1997年，以美国圣迭戈大学地球物理与行星物理研究所Laske及Mas- ter为首的地震学家，建立了REM(参考地球模型)网站，成立了面波多阶振型。体波及走时、地形 (陆地高程及海底深度)、地热、地球化学、矿物学、地球动力学几个工作组，拟建立多参数地球三维 模型。但目前仍以地震波速度结构为主要研究内容，搜集并综合现有成果进行交流和研讨。 在国家自然科学基金金委的支持下，我们从1991年以来与国内有关单位积极开展了有关地 球三维模型的研究工作，于1997年发表了中国及邻近区域初始三维地球模型。并广泛搜集了国 内外已发表的三维结构模型进行对比。 2．东亚及西太平洋边缘海三维地球模型的建立 东亚及西太平洋边缘海位于欧亚板块、印度一澳大利亚板块及太平洋板块接合处，是全球构 造最复杂，现今地球动力过程最强烈的地区。其地表地形从全球最高峰(珠穆朗玛峰8848m)到海 底最深处(马里亚纳海沟一11020m)。地震活动频繁，数字地震台网分布密集，是进行三维结构理 想地区之一，历来受到全球地震学家的重视，这一地区已发表了大量的区域性或局部的三维成像 成果。 12000个数字地震波形记录。用面波频散及波形反演进行1。×1。层析成像反演，得到中国及相邻 陆域及西太平洋边缘海的高分辨率面波三维速度图像。搜集地震体波走时数据1000万个，对庞 大的原始数据进行了筛选，对东亚及西太平洋深达成2890km的地球结构的高分辨率体波层析成 。4’ 像。利用中国13条地学大断面及60余条A．Ii也震测深剖面作为地壳速度基准值，并根据的高分 辨率面波及体波三维速度层析成像成果，完成了中国及相邻地区岩石圈三维精细模型及数据库的 建立。给出0。～50。N、60。～150。E范围1。×1。网格结点详细的分层参数(包括深度H、密度D、纵波 速度Vp、横波速度Vs等)。 对中国及邻近陆域及海域结构最复杂、横向变化最大的地壳上地幔圈层三维结构进行研究， 给出了0～400 km高分辨率三维速度结构的及图像，从浅到深反映了地壳(Crust)、岩石圈盖层及 软流圈的速度结构。给出了地壳厚度(莫霍面深度)、岩石圈、软流圈厚度及速度分布特征等主要 图件。其主要特征如下： (1)莫霍界面从西太平洋边缘海约8～15 km，到东亚大陆架20～28km。从大陆边缘30km 到大兴安岭一太行山一武陵山的40 km，以西的盆山区约为40～56 km，青藏高原从边缘52km到 内部的70km(最