三维弹性波有限频层析成像中的震源参数确定方法及其在龙门山地区的应用

发布时间：2020-06-06 12:06

【摘要】：三维弹性波有限频层析成像因其避免了射线理论无限高频假设的限制,可以获得更高分辨率的3D介质模型,目前已经在勘探领域和天然地震学结构成像中得到广泛应用。本文发展了三维弹性波弹性波有限频层析成像中中小震震源参数确定的有效方法,考虑了起伏地形对震源参数确定的影响,并在含强烈起伏地形的龙门山地区进行了三维弹性波弹性波有限频层析成像的初步应用。随着台站布设的加密和复杂速度结构反演方法的发展,基于高精度的3D地球模型计算格林函数反演震源机制成为可能。中小地震因其更好的事件覆盖和近似点源效应,在区域结构成像中具有广泛的应用。基于波形类的反演方法如波动方程有限频层析成像,全波形反演都需要震源机制解,而传统的震源机制解反演方法不能很好的应用于中小地震事件。本文采用可变网格同位网格有限差分方法构建应变格林张量(Strain Green Tensor)数据库,将合成波形和实际波形按震相截窗并滤波到不同的频带范围,先通过最小化互相关走时差来进行震源重定位,再通过最小化波形残差反演震源机制。合成数据测试证明了方法的正确性,我们将该方法应用于青藏高原东部边缘龙门山地区，反演了一系列Mw3.4-5.6的中小地震震源机制。另外,在本文中我们还详细讨论了最小化互相先走时差震源重定位对提高震源解精度的作用,并分析了地形对震源反演的影响。基于波动方程的有限频层析成像考虑了地震波的有限频带效应,三维有限频敏感核分布和大小反映了背景速度场上的速度扰动引起的散射波对波形上的某种观测量的影响大小。除了速度扰动可以引起散射,地形起伏也会造成显著的散射。剧烈地形起伏会对入射地震波造成强烈的散射,对沿地球表面传播的面波,可能会存在比较显著的改造作用。在地形起伏剧烈的地区,采用面波和噪音有限频层析成像研究三维精细结构,需要考虑地形对敏感核分布的影响,以及对波形观测量的影响。本文采用的可变网格同位网格有限差分法模拟地震波传播,该方法比传统的有限差分方法更好的适用于含地表起伏的情形,且在相同精度下由于采用了可变网格和并行计算提高计算效率,可准确模拟起伏地形对面波敏感核分布及面波互相关走时的影响。最后,将本文的部分震源定位结果,并考虑地形的影响,在龙门山地区得到了初步的3D弹性波有限频层析成像结果。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P315

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本文编号：2699650