地震速度與衰減層析成像新方法及其應用.pdf

1、雙差地震層析成像方法因其高精度的特點，已被廣泛應用于斷層、火山、俯沖帶結構等各種研究中。本文首先利用雙差地震層析成像對蘆山地震震源區(qū)的速度及Vp/Vs結構進行了研究。2013年4月20日蘆山地震發(fā)生后，學者們對其斷層幾何結構、震源區(qū)速度結構以及破裂歷史等進行了各種研究。但因為分辨率的限制，其斷層幾何結構與震源區(qū)速度結構仍然沒有被精確地確定。從破裂歷史來看，在淺部地區(qū)（深度＜8km）破裂很小，甚至幾乎沒有破裂，而其原因仍然是個疑問。我們重

2、定位的余震結果清晰的揭示了斷層的幾何結構，為一“y“型的共軛斷層，蘆山主震發(fā)生在一盲逆斷層上，而對應的共軛斷層為反沖斷層。同時，我們確定了精細的速度及Vp/Vs結構。結果表明，在深度8km左右存在一明顯的速度間斷面，淺部表現(xiàn)為低速高Vp/Vs，而深部為高速低Vp/Vs，并且與地震的分布有著很好地對應。斷層面上速度與斷層滑移量的對比顯示，有一高速異常對應著高滑移量，推測為地震凹凸體的存在。在深度8km左右，三維Vp/Vs模型表現(xiàn)出了一高V

3、p/Vs異常帶，推測該異常帶阻止了破裂向淺部的擴展。
　　地下介質的衰減結構能夠提供速度結構不具備的一些信息，因此二者是互相補充的。一般來講，衰減層析成像是通過反演由頻譜計算得到的t*值來確定三維的Q值結構。然而，因為信噪比的限制，通常由頻譜計算得到的t*值數(shù)據(jù)量較少，不足以得到穩(wěn)定的反演系統(tǒng)。再者，由頻譜計算得到的t*值的質量無法保證，也不能有效的確定其誤差分布，這就導致了反演的結果會有很多人為的噪聲。考慮到真實地球模型在結構上

4、的一致性，我們提出了基于交叉梯度約束的地震衰減層析成像算法。通過使衰減結構與速度結構在結構上一致來確定最終的Q值模型。我們將該新方法應用在了對蘆山地震震源區(qū)的衰減結構研究中。與傳統(tǒng)的衰減成像方法相比，新方法得到的Q值模型更為平滑，消除了很多高頻的人為噪聲，同時得到的模型與速度模型也更為一致。
　　傳統(tǒng)的地震層析成像技術缺少在時間域的分辨率，因此對于地下介質速度變化的監(jiān)測仍然是個待解決的問題。在此，我們試圖實現(xiàn)一種實時的地震層析成像

5、算法，以實時地監(jiān)測速度的變化。在實時成像中，如果每次反演包含的地震事件太多，則會缺少時間域上的分辨率;而如果事件太少，則會導致成像系統(tǒng)不穩(wěn)定，產生一些人為的噪聲。為了解決這個問題，我們提出了一種基于小波變換的實時成像算法。通過結合小波變換的多尺度特性和代數(shù)重構法(SART)的快速收斂特性，我們實現(xiàn)了實時地確定不同尺度速度結構的方法。我們首先利用意大利Etna火山的合成數(shù)據(jù)對該方法進行了測試。接著，我們將該新方法應用在了Etna火山200