地震各向異性是反映地球內(nèi)部介質(zhì)特性的重要指針之一。常用的橫波分裂法和二維面波方位各向異性層析成像方法很難準(zhǔn)確反映各向異性隨深度的變化。將與周期相關(guān)的區(qū)域化面波方位各向異性轉(zhuǎn)換成與深度相關(guān)的一維橫波速度方位各向異性可以彌補(bǔ)深度信息不足的缺陷。現(xiàn)有三維橫波速度各向異性研究多是通過(guò)兩步方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的,即逐個(gè)周期二維面波方位各向異性層析成像以及逐個(gè)格點(diǎn)一維橫波速度方位各向異性反演。這種分步反演的方式既不利于三維先驗(yàn)約束的引入,也不利于利用原始觀測(cè)擬合誤差對(duì)三維模型進(jìn)行直接評(píng)估。因此本文開(kāi)發(fā)了基于面波頻散曲線的三維橫波速度方位各向異性層析成像方法,并編制了相關(guān)正演和反演程序。為了檢測(cè)方法和程序的有效性,我們對(duì)規(guī)律分布的三維檢測(cè)板模型進(jìn)行了模擬測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示:該方法可以很好地恢復(fù)各向同性波速異常、各向異性相對(duì)強(qiáng)度和快波方向等三維結(jié)構(gòu)信息;而且反演模型相對(duì)于參考模型明顯改善了對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的擬合,降低了對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的均方根誤差。但對(duì)各向同性理論模型進(jìn)行各向異性反演時(shí),在波速均勻區(qū)可產(chǎn)生小于0.5%的假各向異性幅值,在波速非均勻區(qū)該假的各向異性幅值會(huì)更大,淺部可達(dá)3.5%。因此在實(shí)際應(yīng)用中需要謹(jǐn)慎解釋（淺... 

【文章來(lái)源】：CT理論與應(yīng)用研究. 2020,29(04)

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地震波方位各向異性原理示意圖

CT理論與應(yīng)用研究29卷392在橫向結(jié)構(gòu)均勻區(qū)域（紅或藍(lán)區(qū)中心）能被很好地恢復(fù)，而在橫向結(jié)構(gòu)非均勻區(qū)域（即紅藍(lán)轉(zhuǎn)換帶）卻被明顯削弱。這是由于面波對(duì)各向同性和各向異性結(jié)構(gòu)的敏感度存在明顯的平衡作用（trade-off）。因此在分析三維層析成像中各向異性結(jié)果時(shí)，應(yīng)著重關(guān)注成片分布、強(qiáng)度較大的區(qū)域，而非零星的、強(qiáng)度較弱的區(qū)域。模擬輸入（55）反演輸出（55）=0.5深度=30km深度=90km深度=150km剖面A–A’（a）（b）注：（a）輸入模型（各向同性和各向異性異常均不為0）；（b）采用平滑權(quán)重為0.5的反演恢復(fù)模型。彩色影像為各向同性橫波速度擾動(dòng)。黑色短線長(zhǎng)度表示橫波速度各向異性強(qiáng)度，黑色短線方向表示橫波快波方位。圖6三維橫波速度方位各向異性理論模型反演測(cè)試結(jié)果Fig.6Synthetictestresultsfor3DS-waveanisotropicmodel

進(jìn)行了理論模型測(cè)試。3組測(cè)試通用參數(shù)如下：研究區(qū)南北和東西分別跨度50，垂向跨度0～180km；模型劃分為水平網(wǎng)格間距2，垂向網(wǎng)格間距10km；觀測(cè)數(shù)據(jù)為1250條大圓距離不小于5、方位隨機(jī)的瑞雷面波群速度頻散曲線，每條頻散曲線包含從5～100s以5s為間隔，100～200s以10s為間隔的周期信號(hào)；參考模型的地殼速度來(lái)自CRUST1.0[36]，地幔速度來(lái)自IASP91[37]。雖然實(shí)際觀測(cè)中每條頻散曲線包含的周期信號(hào)不完全一樣，但這里為了簡(jiǎn)化，模擬生成的每條頻散曲線含有相同的周期信號(hào)。所以任意周期的數(shù)據(jù)方位分布（圖2）是相同的。圖2中紅色短線所在方位表示面波數(shù)據(jù)測(cè)量方位（即面波傳播方位），紅色短線長(zhǎng)度表示每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)在該方位上的觀測(cè)數(shù)量。如前所述，Rayleigh波方位各向異性中2項(xiàng)（方位0～180）貢獻(xiàn)最大，而4項(xiàng)（方位180～360）幾乎可以忽略，所以圖2中的觀測(cè)數(shù)據(jù)量按0～180方位每5為間隔進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。觀測(cè)數(shù)據(jù)方位分布與方位各向異性層析成像結(jié)果的可靠性密切相關(guān)。理想的方位分布是每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)每個(gè)方位的觀測(cè)數(shù)量均不為0，且每個(gè)方位的觀測(cè)數(shù)量越多越好。從圖2中模擬數(shù)據(jù)分布可見(jiàn)，研究區(qū)中心區(qū)域的數(shù)據(jù)方位分布明顯優(yōu)于邊緣區(qū)域，在邊緣區(qū)域有些方位觀測(cè)數(shù)量為0，在中心區(qū)域也存在部分方位觀測(cè)數(shù)量明顯多于另一些方位的情況。這樣的模擬數(shù)據(jù)分布與實(shí)際研究的情況非常相似。在實(shí)際研究中，如果很多網(wǎng)格點(diǎn)存在觀測(cè)數(shù)據(jù)方位缺失的情況，可以通過(guò)增大網(wǎng)格間距的辦法來(lái)改善數(shù)據(jù)方位分布。4.1二維面波方位各向異性反演測(cè)試依據(jù)方程組（6），當(dāng)給定某周期面波方位各向異性模型（即該周期不同網(wǎng)格點(diǎn)的各向同性速度擾動(dòng)()0iu和各向異性系數(shù)(i)Ac,s），則可以通過(guò)正演?

【參考文獻(xiàn)】：
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