以傳統(tǒng)地震環(huán)境噪聲面波成像方法研究地殼速度結構時,在一些極端的地形條件下,結果與真實結構會存在較大偏差.我們以地震波場三維正演模擬為基礎,提出了一種地形校正方法.我們保留了傳統(tǒng)噪聲面波成像簡單的兩步反演法,在面波層析成像和一維速度結構反演的基礎上,通過地震波場三維模擬近似估計地形和散射波場的影響,并據(jù)此校正瑞利波頻散曲線,最終反演得到校正地形影響的S波速度結構.理論測試與在實際觀測數(shù)據(jù)上的應用都證明了校正方法的有效性,同時也顯示了地形校正的必要性. 

【文章來源】：地球物理學報. 2020,63(10)北大核心

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

地形校正方法流程圖

圖2 (a) 以虛線劃分的模型水平區(qū)域分塊圖,三個塊體分別代表四川盆地(SC)、龍門山斷裂帶(LMS)、松潘高原(SP),灰色細線表示斷層,黑色三角表示地震臺站; (b) 不同區(qū)域給定的S波速度結構模型; (c) 零高程模型垂直剖面速度結構示意圖,剖面位置如圖2a黑色直線所示; (d) 三塊式高程模型垂直剖面速度結構示意圖; (e) 真實高程模型垂直剖面

基于給定的初始速度結構(圖2b)建立三維模型后,分別以與真實觀測臺站位置相同的臺站之一作為垂直點源位置,以其他臺站作為接收點,就可以得到各臺站間的模擬地震波數(shù)據(jù).圖4以真實高程模型(圖2e)為例,給出了兩個不同震源的地震波場數(shù)值模擬圖.圖5a綠色曲線所示為臺站間的合成地震記錄,我們將其視為原始觀測數(shù)據(jù).對于零高程模型、三塊式高程模型與真實高程模型,獲得原始觀測數(shù)據(jù)方法相同.利用前文所述傳統(tǒng)的面波成像方法,可以得到如圖6b、圖7b、圖8b所示的分別對應于零高程模型、三塊式高程模型與真實高程模型的不同深度S波速度分布.同時,三個模型對應深度的真實S波速度分布相同且如圖6a、圖7a、圖8a所示.對于零高程模型,圖6a、b在速度值大小上存在差異但不十分顯著,同時區(qū)域分布特征清晰可見,說明通過三維模擬所得地震數(shù)據(jù)再次反演的結果雖然不能完全復原模型的速度結構,但也可以基本反映出模型的真實結構.對于三塊式高程模型與真實高程模型,由圖7b、圖8b可見S波速度反演結果與真實速度分布都有較大差異.反演結果可以看出一定的區(qū)域分布特征但不夠清晰.同時,速度值大小與真實情況有顯著差異,速度值反演結果偏低.這兩組對比反映出地形高程對噪聲成像工作存在的不良影響.隨后,我們對于這兩種模型反演結果分別進行如第1節(jié)所述的地形校正,得到了如圖7c、圖8c所示的S波速度分布.雖然地形校正后的反演結果與真實速度模型仍然存在一定差異,最終獲得的速度圖像仍然存在著地表高程和散射效應等帶來的干擾,但經(jīng)過校正后的反演圖像明顯更接近真實速度模型,修正后的結果真實反映了真實模型的速度結構特征.并且,對于兩種不同的地形高程情況,修正后都得到了較好的結果.這些試驗顯示了在地形高程影響較大的區(qū)域開展噪聲成像工作時進行地形校正的必要性以及該校正方法的有效性.圖3 對應于圖2e的三維模型地表示意圖(圖3b在圖3a基礎上添加了吸收層)

【參考文獻】：
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