基于三维速度模型的多尺度有限频远震体波走时层析成像研究及其应用

Considering the finite-frequency of seismic waves, finite-frequency body-wave traveltime tomography was introduced in recent years. A more accurate correspondence, between traveltime residuals and velocity anomalies at different frequency band, was established by finite-frequency traveltime tomography. However, in the actual applications, there is generally one single inversion for 1-D initial velocity model according to the each band observational data. The tomography results are too dependent to the initial model. In this application we want to achieve the multi-scale finite-frequency tomography based on the 3-D velocity model by calculating the sensitive kernel in 3-D velocity medium. We can use the research consensus, which are got by other researcher's study in the Northeast China, to test the new method's practicality and reliability.

针对地震波频带的有限性，近年兴起了有限频体波走时层析成像，建立了不同频段内走时残差和速度异常间更为真实的对应关系。但在实际应用中，一般只将一维初始速度模型在各个频段的观测数据中进行单次反演，使成像结果过于依赖初始速度模型。本申请拟通过求解三维速度介质中的灵敏度算核，实现基于三维速度模型的多尺度有限频远震体波走时层析成像，并依前人已在中国东北地区所取得的研究共识检验本申请拟发展方法的实用性和可靠性。

目前，在有限频走时层析成像的应用中，反演多是基于一维初始速度模型，将各个频段的观测数据进行单次反演，这意味着其反演结果对初始模型的依赖性较大，也就是说只有在采用非常逼真的初始速度模型的前提下才可能得到可靠的结果。有限频层析成像中不同频段的观测走时残差反应不同尺度的速度异常体，低频段的观测数据揭示大尺度的速度异常体，高频段的观测数据揭示小尺度的速度异常体。在本研究中，我们就是将观测数据从低频至高频依次进行反演，并把依据较低频观测数据反演出的模型做为较高频观测数据反演的初始模型，这就是本研究所发展的多尺度有限频体波走时层析成像。我们使用本项目所编制的有限频走时层析成像程序在外蒙古地区开展体波走时层析成像研究，并将成像结果与洪淑蕙编制程序的结果相比较，两者结果一致，说明本项目编制的程序是可靠的。另外，我们还使用此程序在中国东北地区开展多尺度的有限频体波走时层析成像研究，成像结果并未在长白山下方的地幔转换带中显示出连续的板片状高速异常，而是显示为非连续相接的高速异常区块。