地震速度與衰減層析成像新方法及其應(yīng)用.pdf

1、雙差地震層析成像方法因其高精度的特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于斷層、火山、俯沖帶結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。2013年4月20日蘆山地震發(fā)生后，學(xué)者們對其斷層幾何結(jié)構(gòu)、震源區(qū)速度結(jié)構(gòu)以及破裂歷史等進(jìn)行了各種研究。但因?yàn)榉直媛实南拗疲鋽鄬訋缀谓Y(jié)構(gòu)與震源區(qū)速度結(jié)構(gòu)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(gè)疑問。我們重

2、定位的余震結(jié)果清晰的揭示了斷層的幾何結(jié)構(gòu)，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(yīng)的共軛斷層為反沖斷層。同時(shí)，我們確定了精細(xì)的速度及Vp/Vs結(jié)構(gòu)。結(jié)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(yīng)。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(yīng)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(kuò)展。
　　地下介質(zhì)的衰減結(jié)構(gòu)能夠提供速度結(jié)構(gòu)不具備的一些信息，因此二者是互相補(bǔ)充的。一般來講，衰減層析成像是通過反演由頻譜計(jì)算得到的t*值來確定三維的Q值結(jié)構(gòu)。然而，因?yàn)樾旁氡鹊南拗?，通常由頻譜計(jì)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(jì)算得到的t*值的質(zhì)量無法保證，也不能有效的確定其誤差分布，這就導(dǎo)致了反演的結(jié)果會(huì)有很多人為的噪聲?？紤]到真實(shí)地球模型在結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)與速度結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上一致來確定最終的Q值模型。我們將該新方法應(yīng)用在了對蘆山地震震源區(qū)的衰減結(jié)構(gòu)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(shí)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(shù)缺少在時(shí)間域的分辨率，因此對于地下介質(zhì)速度變化的監(jiān)測仍然是個(gè)待解決的問題。在此，我們試圖實(shí)現(xiàn)一種實(shí)時(shí)的地震層析成像

5、算法，以實(shí)時(shí)地監(jiān)測速度的變化。在實(shí)時(shí)成像中，如果每次反演包含的地震事件太多，則會(huì)缺少時(shí)間域上的分辨率;而如果事件太少，則會(huì)導(dǎo)致成像系統(tǒng)不穩(wěn)定，產(chǎn)生一些人為的噪聲。為了解決這個(gè)問題，我們提出了一種基于小波變換的實(shí)時(shí)成像算法。通過結(jié)合小波變換的多尺度特性和代數(shù)重構(gòu)法(SART)的快速收斂特性，我們實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)地確定不同尺度速度結(jié)構(gòu)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(jìn)行了測試。接著，我們將該新方法應(yīng)用在了Etna火山200