地震各向異性是反映地球內(nèi)部介質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確反映各向異性隨深度的變化。將與周期相關的區(qū)域化面波方位各向異性轉換成與深度相關的一維橫波速度方位各向異性可以彌補深度信息不足的缺陷�，F(xiàn)有三維橫波速度各向異性研究多是通過兩步方法來實現(xiàn)的,即逐個周期二維面波方位各向異性層析成像以及逐個格點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約束的引入,也不利于利用原始觀測擬合誤差對三維模型進行直接評估。因此本文開發(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,并編制了相關正演和反演程序。為了檢測方法和程序的有效性,我們對規(guī)律分布的三維檢測板模型進行了模擬測試。測試結果顯示:該方法可以很好地恢復各向同性波速異常、各向異性相對強度和快波方向等三維結構信息;而且反演模型相對于參考模型明顯改善了對觀測數(shù)據(jù)的擬合,降低了對觀測數(shù)據(jù)的均方根誤差。但對各向同性理論模型進行各向異性反演時,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更大,淺部可達3.5%。因此在實際應用中需要謹慎解釋（淺... 

【文章來源】：CT理論與應用研究. 2020,29(04)

【文章頁數(shù)】：17 頁

【部分圖文】：

地震波方位各向異性原理示意圖

CT理論與應用研究29卷392在橫向結構均勻區(qū)域（紅或藍區(qū)中心）能被很好地恢復，而在橫向結構非均勻區(qū)域（即紅藍轉換帶）卻被明顯削弱。這是由于面波對各向同性和各向異性結構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果時，應著重關注成片分布、強度較大的區(qū)域，而非零星的、強度較弱的區(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）采用平滑權重為0.5的反演恢復模型。彩色影像為各向同性橫波速度擾動。黑色短線長度表示橫波速度各向異性強度，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試結果Fig.6Synthetictestresultsfor3DS-waveanisotropicmodel

進行了理論模型測試。3組測試通用參數(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；觀測數(shù)據(jù)為1250條大圓距離不小于5、方位隨機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；參考模型的地殼速度來自CRUST1.0[36]，地幔速度來自IASP91[37]。雖然實際觀測中每條頻散曲線包含的周期信號不完全一樣，但這里為了簡化，模擬生成的每條頻散曲線含有相同的周期信號。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)測量方位（即面波傳播方位），紅色短線長度表示每個網(wǎng)格點在該方位上的觀測數(shù)量。如前所述，Rayleigh波方位各向異性中2項（方位0～180）貢獻最大，而4項（方位180～360）幾乎可以忽略，所以圖2中的觀測數(shù)據(jù)量按0～180方位每5為間隔進行統(tǒng)計。觀測數(shù)據(jù)方位分布與方位各向異性層析成像結果的可靠性密切相關。理想的方位分布是每個網(wǎng)格點每個方位的觀測數(shù)量均不為0，且每個方位的觀測數(shù)量越多越好。從圖2中模擬數(shù)據(jù)分布可見，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)域有些方位觀測數(shù)量為0，在中心區(qū)域也存在部分方位觀測數(shù)量明顯多于另一些方位的情況。這樣的模擬數(shù)據(jù)分布與實際研究的情況非常相似。在實際研究中，如果很多網(wǎng)格點存在觀測數(shù)據(jù)方位缺失的情況，可以通過增大網(wǎng)格間距的辦法來改善數(shù)據(jù)方位分布。4.1二維面波方位各向異性反演測試依據(jù)方程組（6），當給定某周期面波方位各向異性模型（即該周期不同網(wǎng)格點的各向同性速度擾動()0iu和各向異性系數(shù)(i)Ac,s），則可以通過正演?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于背景噪聲研究青藏高原東北緣瑞利波相速度和方位各向異性[J]. 王瓊,高原.  地球物理學報. 2018(07)
[2]中國東北地區(qū)北部上地幔各向異性及其動力學意義[J]. 強正陽,吳慶舉.  地球物理學報. 2015(10)
[3]A method for inversion of layered shear wavespeed azimuthal anisotropy from Rayleigh wave dispersion using the Neighborhood Algorithm[J]. Huajian Yao.  Earthquake Science. 2015(01)
[4]秦嶺及周邊地區(qū)瑞雷波方位各向異性[J]. 李爽,馮梅,安美建,董樹文.  地震學報. 2014(04)
[5]基于背景噪聲研究云南地區(qū)面波速度非均勻性和方位各向異性[J]. 魯來玉,何正勤,丁志峰,王椿鏞.  地球物理學報. 2014(03)
[6]柴達木盆地東緣和祁連造山帶中段地震面波層析成像[J]. 馮梅,趙文津,薛光琦,宿和平,James Mechie,安美建.  國際地震動態(tài). 2014(01)
[7]中國大陸上地幔各向異性和殼幔變形模式[J]. 王椿鏞,常利軍,丁志峰,劉瓊林,廖武林,Lucy M FLESCH.  中國科學:地球科學. 2014(01)
[8]從殼幔地震各向異性初探華北地區(qū)殼幔耦合關系[J]. 高原,吳晶,易桂喜,石玉濤.  科學通報. 2010(29)
[9]青藏高原東部上地幔各向異性及相關的殼幔耦合型式[J]. 王椿鏞,常利軍,呂智勇,秦嘉政,蘇偉,Paul Silver,Lucy Flesch.  中國科學（D輯:地球科學）. 2007(04)



本文編號：3376242