地震环境噪声成像中的地形影响校正
发布时间：2021-02-17 05:18
以传统地震环境噪声面波成像方法研究地壳速度结构时,在一些极端的地形条件下,结果与真实结构会存在较大偏差.我们以地震波场三维正演模拟为基础,提出了一种地形校正方法.我们保留了传统噪声面波成像简单的两步反演法,在面波层析成像和一维速度结构反演的基础上,通过地震波场三维模拟近似估计地形和散射波场的影响,并据此校正瑞利波频散曲线,最终反演得到校正地形影响的S波速度结构.理论测试与在实际观测数据上的应用都证明了校正方法的有效性,同时也显示了地形校正的必要性.
【文章来源】：地球物理学报. 2020,63(10)北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
地形校正方法流程图
图2 (a) 以虚线划分的模型水平区域分块图,三个块体分别代表四川盆地(SC)、龙门山断裂带(LMS)、松潘高原(SP),灰色细线表示断层,黑色三角表示地震台站; (b) 不同区域给定的S波速度结构模型; (c) 零高程模型垂直剖面速度结构示意图,剖面位置如图2a黑色直线所示; (d) 三块式高程模型垂直剖面速度结构示意图; (e) 真实高程模型垂直剖面
基于给定的初始速度结构(图2b)建立三维模型后,分别以与真实观测台站位置相同的台站之一作为垂直点源位置,以其他台站作为接收点,就可以得到各台站间的模拟地震波数据.图4以真实高程模型(图2e)为例,给出了两个不同震源的地震波场数值模拟图.图5a绿色曲线所示为台站间的合成地震记录,我们将其视为原始观测数据.对于零高程模型、三块式高程模型与真实高程模型,获得原始观测数据方法相同.利用前文所述传统的面波成像方法,可以得到如图6b、图7b、图8b所示的分别对应于零高程模型、三块式高程模型与真实高程模型的不同深度S波速度分布.同时,三个模型对应深度的真实S波速度分布相同且如图6a、图7a、图8a所示.对于零高程模型,图6a、b在速度值大小上存在差异但不十分显著,同时区域分布特征清晰可见,说明通过三维模拟所得地震数据再次反演的结果虽然不能完全复原模型的速度结构,但也可以基本反映出模型的真实结构.对于三块式高程模型与真实高程模型,由图7b、图8b可见S波速度反演结果与真实速度分布都有较大差异.反演结果可以看出一定的区域分布特征但不够清晰.同时,速度值大小与真实情况有显著差异,速度值反演结果偏低.这两组对比反映出地形高程对噪声成像工作存在的不良影响.随后,我们对于这两种模型反演结果分别进行如第1节所述的地形校正,得到了如图7c、图8c所示的S波速度分布.虽然地形校正后的反演结果与真实速度模型仍然存在一定差异,最终获得的速度图像仍然存在着地表高程和散射效应等带来的干扰,但经过校正后的反演图像明显更接近真实速度模型,修正后的结果真实反映了真实模型的速度结构特征.并且,对于两种不同的地形高程情况,修正后都得到了较好的结果.这些试验显示了在地形高程影响较大的区域开展噪声成像工作时进行地形校正的必要性以及该校正方法的有效性.图3 对应于图2e的三维模型地表示意图(图3b在图3a基础上添加了吸收层)
【参考文献】：
期刊论文
[1]Crustal structure beneath the Qilian Orogen Zone from multiscale seismic tomography[J]. Biao Guo,JiuHui Chen,QiYuan Liu,ShunCheng Li. Earth and Planetary Physics. 2019(03)
[2]Topography effect on ambient noise tomography using a dense seismic array[J]. Shuang Wang,Xinlei Sun. Earthquake Science. 2018(Z1)
[3]面波频散与接收函数联合反演南北地震带北段壳幔速度结构[J]. 郑晨,丁志峰,宋晓东. 地球物理学报. 2018(04)
[4]青藏高原东北缘及周边地区基于程函方程的面波层析成像[J]. 钟世军,吴建平,房立华,王未来,范莉苹,王怀富. 地球物理学报. 2017 (06)
[5]南北地震带北段的远震P波层析成像研究[J]. 郭慧丽,丁志峰,徐小明. 地球物理学报. 2017 (01)
[6]龙门山断裂带中上地壳速度结构的短周期环境噪声成像[J]. 赵盼盼,陈九辉,刘启元,郭飚,李顺成,李昱. 地球物理学报. 2015(11)
[7]利用背景噪声研究壳幔结构发展综述[J]. 庞广华,张林行,刘婷婷,李君辉. 地球物理学进展. 2014(04)
[8]鄂尔多斯块体-华北地区地壳上地幔P波三维速度结构[J]. 陈兆辉,楼海,孟小红,王椿镛,石磊. 地球物理学进展. 2014(03)
[9]川西地区台阵环境噪声瑞利波相速度层析成像[J]. 李昱,姚华建,刘启元,陈九辉,Robert D.van der Hilst,李顺成,黄慧,郭飚,王峻,齐少华. 地球物理学报. 2010(04)
[10]华北地区基于噪声的瑞利面波群速度层析成像[J]. 房立华,吴建平,吕作勇. 地球物理学报. 2009(03)
本文编号：3037488
【文章来源】：地球物理学报. 2020,63(10)北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
地形校正方法流程图
图2 (a) 以虚线划分的模型水平区域分块图,三个块体分别代表四川盆地(SC)、龙门山断裂带(LMS)、松潘高原(SP),灰色细线表示断层,黑色三角表示地震台站; (b) 不同区域给定的S波速度结构模型; (c) 零高程模型垂直剖面速度结构示意图,剖面位置如图2a黑色直线所示; (d) 三块式高程模型垂直剖面速度结构示意图; (e) 真实高程模型垂直剖面
基于给定的初始速度结构(图2b)建立三维模型后,分别以与真实观测台站位置相同的台站之一作为垂直点源位置,以其他台站作为接收点,就可以得到各台站间的模拟地震波数据.图4以真实高程模型(图2e)为例,给出了两个不同震源的地震波场数值模拟图.图5a绿色曲线所示为台站间的合成地震记录,我们将其视为原始观测数据.对于零高程模型、三块式高程模型与真实高程模型,获得原始观测数据方法相同.利用前文所述传统的面波成像方法,可以得到如图6b、图7b、图8b所示的分别对应于零高程模型、三块式高程模型与真实高程模型的不同深度S波速度分布.同时,三个模型对应深度的真实S波速度分布相同且如图6a、图7a、图8a所示.对于零高程模型,图6a、b在速度值大小上存在差异但不十分显著,同时区域分布特征清晰可见,说明通过三维模拟所得地震数据再次反演的结果虽然不能完全复原模型的速度结构,但也可以基本反映出模型的真实结构.对于三块式高程模型与真实高程模型,由图7b、图8b可见S波速度反演结果与真实速度分布都有较大差异.反演结果可以看出一定的区域分布特征但不够清晰.同时,速度值大小与真实情况有显著差异,速度值反演结果偏低.这两组对比反映出地形高程对噪声成像工作存在的不良影响.随后,我们对于这两种模型反演结果分别进行如第1节所述的地形校正,得到了如图7c、图8c所示的S波速度分布.虽然地形校正后的反演结果与真实速度模型仍然存在一定差异,最终获得的速度图像仍然存在着地表高程和散射效应等带来的干扰,但经过校正后的反演图像明显更接近真实速度模型,修正后的结果真实反映了真实模型的速度结构特征.并且,对于两种不同的地形高程情况,修正后都得到了较好的结果.这些试验显示了在地形高程影响较大的区域开展噪声成像工作时进行地形校正的必要性以及该校正方法的有效性.图3 对应于图2e的三维模型地表示意图(图3b在图3a基础上添加了吸收层)
【参考文献】：
期刊论文
[1]Crustal structure beneath the Qilian Orogen Zone from multiscale seismic tomography[J]. Biao Guo,JiuHui Chen,QiYuan Liu,ShunCheng Li. Earth and Planetary Physics. 2019(03)
[2]Topography effect on ambient noise tomography using a dense seismic array[J]. Shuang Wang,Xinlei Sun. Earthquake Science. 2018(Z1)
[3]面波频散与接收函数联合反演南北地震带北段壳幔速度结构[J]. 郑晨,丁志峰,宋晓东. 地球物理学报. 2018(04)
[4]青藏高原东北缘及周边地区基于程函方程的面波层析成像[J]. 钟世军,吴建平,房立华,王未来,范莉苹,王怀富. 地球物理学报. 2017 (06)
[5]南北地震带北段的远震P波层析成像研究[J]. 郭慧丽,丁志峰,徐小明. 地球物理学报. 2017 (01)
[6]龙门山断裂带中上地壳速度结构的短周期环境噪声成像[J]. 赵盼盼,陈九辉,刘启元,郭飚,李顺成,李昱. 地球物理学报. 2015(11)
[7]利用背景噪声研究壳幔结构发展综述[J]. 庞广华,张林行,刘婷婷,李君辉. 地球物理学进展. 2014(04)
[8]鄂尔多斯块体-华北地区地壳上地幔P波三维速度结构[J]. 陈兆辉,楼海,孟小红,王椿镛,石磊. 地球物理学进展. 2014(03)
[9]川西地区台阵环境噪声瑞利波相速度层析成像[J]. 李昱,姚华建,刘启元,陈九辉,Robert D.van der Hilst,李顺成,黄慧,郭飚,王峻,齐少华. 地球物理学报. 2010(04)
[10]华北地区基于噪声的瑞利面波群速度层析成像[J]. 房立华,吴建平,吕作勇. 地球物理学报. 2009(03)
本文编号：3037488
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