岩石圈和上地幔的热—化学结构概率反演——以LitMod1D为例

本文介绍了一种一维联合多种地球物理数据的概率反演方法 Lit Mod1D的基本原理及应用。该联合反演方法结合了地球物理学与岩石学的正演模拟,将岩石学、矿物物理学、地球化学、以及地球物理学等观测数据限定在一个自适应的热—动力学框架下,通过解热传导、热力学、重力势、流变学和地壳均衡等方程,获得岩石圈及上地幔深部(地表到410 km不连续面)的热、组分及地震波速度等结构。Lit Mod1D基于贝叶斯框架进行反演,使用马尔可夫链蒙特卡洛(Markov Chain Monte Carlo,MCMC)随机搜索方法,最终得到的岩石圈及上地幔深部的热—化学结构不仅能够很好的拟合各种地球物理数据,同时,由于不同的地球物理观测数据对于不同深度的组分或/和热结构异常有着不同的敏感度,因此相比于单独反演降低了反演的不确定性。我们选取了华北克拉通的阳原和狼山测点作为介绍该方法的应用实例,其中克拉通东部的阳原测点之下显示了一个热的、薄的岩石圈地幔,而西部的狼山测点则显示了一个冷的、相对较厚的岩石圈地幔,对应了华北克拉通岩石圈地幔减薄的空间变化。反演的Mg#值与相应地区的捕虏体有很好的一致性,两处均不存在亏损岩石圈地幔,说明其岩石圈地幔已被新生饱满地幔置换了。