[科普中國]-地震波速度成像

地震波速度成像是指利用天然地震波的非凡穿透能力，以及地震波包含著其傳播過程中所穿越地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的豐富信息等特性，研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主要方法技術(shù)。經(jīng)過近30多年的快速發(fā)展，地震學(xué)已成為研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主要手段，是深部地球物理探測技術(shù)中首選技術(shù)。地震波速度成像技術(shù)常見有三種，即波形擬合反演，接收函數(shù)方法，地震波層析成像。

簡介經(jīng)過近30多年的快速發(fā)展，地震學(xué)已成為研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主要手段，是深部地球物理探測技術(shù)中首選技術(shù)。天然地震波的非凡穿透能力，同時地震波包含著其傳播過程中所穿越地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的豐富信息，使得天然地震學(xué)研究是當(dāng)今地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主要方法技術(shù)之一。地震波速度成像技術(shù)常見有三種，即波形擬合反演，接收函數(shù)方法，地震波層析成像。1

波形擬合反演自Woodhouse and Dziewonski(1984)首先利用波形擬合方法分析了全球數(shù)字化臺站數(shù)據(jù)后，波形擬合方法得到了廣泛運用。目前波形擬合反演技術(shù)充分利用從震源至臺站間的全波形信息，既可以對震源結(jié)構(gòu)也可以對接收臺站區(qū)域反演，或二者同時反演獲取其目標(biāo)區(qū)域的速度結(jié)構(gòu)特征，甚至還可以模擬地震破裂過程等。波形擬合方式可以直接分析地震波在傳播過程中受介質(zhì)的影響，且直觀地給出擬合波形與實際波形記錄的對比結(jié)果。盡管最近十年計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，為波形擬合廣泛運用提供了基礎(chǔ)，但由于計算量非常大，利用波形擬合反演獲取區(qū)域性的三維速度結(jié)構(gòu)仍不是首選。

接收函數(shù)方法自Vinnik于1977年介紹用P-SV轉(zhuǎn)換波接收函數(shù)方法研究地幔結(jié)構(gòu)(Vinnik，1977)以來，利用接收函數(shù)方法獲取接收臺站下方的速度結(jié)構(gòu)信息現(xiàn)已成為天然地震學(xué)研究中又一手段，特別適合于對臺站下方界面的研究。目前這種方法在國內(nèi)已經(jīng)普遍運用于小區(qū)域布置密集臺陣剖面研究當(dāng)中。但由于臺站分布、多次波影響和方法本身限制，接收函數(shù)方法獲取的速度結(jié)構(gòu)只是臺陣下方局部二維結(jié)構(gòu)，除非臺站分布密度較大，否則還不大適合于三維結(jié)構(gòu)反演。

地震波層析成像與上述兩種不同的是，自地震波層析成像技術(shù)(Akiand Lee，1976)出現(xiàn)以來，地震波層析成像技術(shù)很快成為獲取地殼/上地幔速度結(jié)構(gòu)的最有力的技術(shù)手段。地震波在傳播過程中受到地球內(nèi)部物性的影響，記錄到的地震波包含了其所穿越地球內(nèi)部區(qū)域的速度結(jié)構(gòu)等信息，據(jù)此可以獲取大尺度范圍內(nèi)的地球非均勻速度結(jié)構(gòu)，進而研究地球地幔內(nèi)部物性特征。因此，地震波層析成像是當(dāng)今研究地球內(nèi)部基本圈層三維結(jié)構(gòu)最有利的技術(shù)手段之一。2

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

張勇 - 副教授 - 西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院