论文部分内容阅读
地震背景噪音的相关研究是近年来地球物理学研究的热点问题,其中,从地震背景噪音中提取面波频散信息进而反演地下结构更是受到广泛关注,从地震背景噪声中提取面波频散信息建立在背景噪声互相关恢复格林函数的基础之上。同时地震面波成像的方法从20世纪50-70年代就开始频繁使用,随着近十来年间背景噪声互相关成像技术的发展,将更短周期的高频信息也引入到面波成像的研究中去。一般来说,面波成像的关键是频散曲线的提取,频散曲线是不同频率成分在不同速度下的连线,频散曲线与地下介质的模型一一对应,并且这种对应关系是非线性的。通过这种非线性的对应关系可以对地下结构进行反演,获取地球内部介质的结构信息。最常见的频散曲线的提取方法是广泛应用在背景噪声面波成像中的双台法,即利用两个台站间计算并叠加得到的互相关函数做为经验格林函数,通过窄带滤波的方法,分离不同频段的面波,根据台站间的距离以及经验格林函数的走时信息,求取不同频段面波的速度。除此之外,还有许多基于台阵方法的提取频散曲线的方法被提出,例如FTAN,τ-p变换,MASW,高分辨率线性拉东变换等。本文所研究采用也是一种基于台阵资料的提取地下介质包含高阶模式的频散信息的方法,频率-贝塞尔变换方法。
首先本文推导了均匀分层水平介质中面波频散理论以及频率-贝塞尔变换方法,同时基于广义反射/透射系数方法以及有限差分方法,计算并合成了水平均匀层状介质以及地下界面存在起伏的介质中不同震源分布的背景噪声记录,通过对不同参数环境的背景噪声记录应用频率-贝塞尔变换方法提取频散信息,验证了较大展布的台网中使用频率-贝塞尔变换方法有效性和适用性。基于多种参数环境的频散恢复能力的讨论,本文提出将研究区域划分为更小尺度的子分区域,在多个互相重叠的子分区域中应用频率-贝塞尔变换方法来研究反演地下介质,从而获取整个研究区域的地下介质在空间上的变化特征。
其次,针对中国东北地区较为复杂的地质条件,基于近十年间在该地区布设的不同规模的流动台网记录以及固定台网的记录,本文采用了更短时间窗且滑动重叠的互相关计算、叠加方法来获得更高信噪比的经验格林函数。对近40个子分区域提取了高质量的包含高阶模式的频散信息,最多可以提取到基阶和4阶高阶模式,频率从0.02Hz到0.45Hz,并分别进行了多初始模型输入的拟牛顿法反演地下介质横波速度结构。同时在反演过程中,本文通过设置不同初始模型范围以及高阶频散信息是否参与反演的讨论,通过不同阶频散模式的敏感核函数的分析,证实了在地下介质横波速度结构的反演中,高阶频散信息的不可或缺,说明了这种可以提取可靠高阶频散模式的方法:频率-贝塞尔变换方法的重要性。最后,本文还将获取的子分区域的横波速度结构组合得到中国东北地区的三维横波速度模型,并在大兴安岭地区以及松辽盆地西侧发现了一个中地壳中的层状低速区域。
首先本文推导了均匀分层水平介质中面波频散理论以及频率-贝塞尔变换方法,同时基于广义反射/透射系数方法以及有限差分方法,计算并合成了水平均匀层状介质以及地下界面存在起伏的介质中不同震源分布的背景噪声记录,通过对不同参数环境的背景噪声记录应用频率-贝塞尔变换方法提取频散信息,验证了较大展布的台网中使用频率-贝塞尔变换方法有效性和适用性。基于多种参数环境的频散恢复能力的讨论,本文提出将研究区域划分为更小尺度的子分区域,在多个互相重叠的子分区域中应用频率-贝塞尔变换方法来研究反演地下介质,从而获取整个研究区域的地下介质在空间上的变化特征。
其次,针对中国东北地区较为复杂的地质条件,基于近十年间在该地区布设的不同规模的流动台网记录以及固定台网的记录,本文采用了更短时间窗且滑动重叠的互相关计算、叠加方法来获得更高信噪比的经验格林函数。对近40个子分区域提取了高质量的包含高阶模式的频散信息,最多可以提取到基阶和4阶高阶模式,频率从0.02Hz到0.45Hz,并分别进行了多初始模型输入的拟牛顿法反演地下介质横波速度结构。同时在反演过程中,本文通过设置不同初始模型范围以及高阶频散信息是否参与反演的讨论,通过不同阶频散模式的敏感核函数的分析,证实了在地下介质横波速度结构的反演中,高阶频散信息的不可或缺,说明了这种可以提取可靠高阶频散模式的方法:频率-贝塞尔变换方法的重要性。最后,本文还将获取的子分区域的横波速度结构组合得到中国东北地区的三维横波速度模型,并在大兴安岭地区以及松辽盆地西侧发现了一个中地壳中的层状低速区域。