近年来，巴颜喀拉块体东缘地区中、强地震频发，深部地壳结构是了解该地区地震构造环境和变形的关键因素。尽管已利用多种地球物理方法获得该地区的多个地壳结构认识，但由于研究数据和方法的不同，不同结构成果之间仍存在较大的差异。与常规重力反演技术相比，重力贝叶斯同化反演算法通过参数优化及不确定性量化策略，为解决不同数据和模型之间的差异提供了良好的解决方案，可有效提高重力反演结果精度。

中国地震局地球物理研究所陈石研究员团队引入重力贝叶斯同化反演策略，通过使用基于贝叶斯准则的超参数优化策略，成功将多源重力异常观测数据和多种地壳结构先验认识成果进行了有效整合，构建了巴颜喀拉块体东缘地区新的0-70km深度范围内0.2°×0.2°×5 km分辨率的高精度同化地壳密度模型。新的地壳密度模型不仅可以反映地壳密度的显著变化，而且还可以识别一些地壳结构的细微变化，对该地区主要断层结构形态和强震孕震环境进行了较为详细的刻画，如图1所示。

图1  不同位置的垂直密度剖面。 (a) 北纬30.9°、东经100-104°的垂直密度剖面；黄星表示汶川8.0级地震震源位置。 (b) 北纬 29-33°、东经 103.3°处的垂直密度剖面；黄星表示汶川8.0级地震震源位置。 (c) 北纬 30.3°、东经 100–104°的垂直密度剖面；黄星表示芦山7.0级地震震源位置； 红星表示芦山6.1级地震震源位置。 (d) 北纬 29-33°、东经 103.1°处的垂直密度剖面； 黄星表示芦山7.0级地震震源位置； 红星表示芦山6.1级地震震源位置。 (e) 北纬 32.3°、东经 100-104°的垂直密度剖面； 红星表示马尔康6.0级地震震源位置。 (f) 东经 101.9°、北纬 29-33°的垂直密度剖面； 红色表示马尔康6.0级地震震源位置。 (g) 北纬 29.5°、东经 100–104°的垂直密度剖面； 红星为泸定6.8级地震震源位置。 (h) 东经 102.1°、东纬 29-33°的垂直密度剖面； 红星为泸定6.8级地震震源位置。 黑色细实线显示剖面上的地形； 黑色粗实线显示剖面上的莫霍面

从图1可以看出，新的地壳密度模型给出了研究区中、强地震下方断裂清晰的形态展布特征，龙门山断裂中段的高角度深冲断特征、龙门山断裂前段的低角度中深冲断特征以及鲜水河断裂的垂直深俯冲特征等。此外，新的地壳密度结构中高低密度梯度带、密度凹凸体特征与该地区中、强地震震源位置存在较好的一致性，为该区地壳结构变形和中、强地震孕震构造研究提供了有价值的地壳结构模型资料。

本文以重力反演基本理论为基础，基于重力贝叶斯同化反演中参数优化策略，实现了巴颜喀拉块体东缘地区多种重力数据的有效利用和多种先验地壳结构认识的有效融合，获得了该地区高精度的地壳三维密度模型结构。研究获得的巴颜喀拉块体东缘地区新的地壳密度结构为判定该地区主要断裂形态展布特征和中、强地震孕震构造特征提供了新的依据。

研究成果2024年发表于学术期刊《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.），受国家国家自然基金（42004074, U1939205）、中国地震局地球物理研究所基本科研业务费专项（DQJB22R32）以及新疆维吾尔自治区重点研发计划（2020B03006-2）项目共同资助。

【作者简介】

第一作者：李红蕾：中国地震局地球物理研究所副研究员；研究方向：静态重力场处理、反演新方法及应用研究；

通讯作者：陈石：中国地震局地球物理研究所研究员；研究方向：高精度绝对重力观测技术，时变微重力信号处理与解释新技术及应用研究