用散射體波隨機(jī)反演研究長(zhǎng)白山火山區(qū)介質(zhì)非均勻性

范小平

（中國(guó)地震局地球物理研究所，北京 100081）

用散射體波隨機(jī)反演研究長(zhǎng)白山火山區(qū)介質(zhì)非均勻性

范小平

（中國(guó)地震局地球物理研究所，北京 100081）

觀測(cè)和研究表明，地球內(nèi)部存在著不同程度的介質(zhì)非均勻性，由地震波所揭示的介質(zhì)非均勻尺度可達(dá)8個(gè)數(shù)量級(jí)。根據(jù)散射體與地震波長(zhǎng)之間的大小關(guān)系，將地球內(nèi)部介質(zhì)非均勻性分為兩類：即大尺度非均勻性（長(zhǎng)波長(zhǎng)非均勻性）和小尺度非均勻性（短波長(zhǎng)非均勻性）。在當(dāng)代地震學(xué)中，用確定性方法研究大尺度非均勻性已是眾所共知的事情，目前技術(shù)方法也已比較成熟；對(duì)小尺度非均勻性的研究則是一個(gè)全新的研究領(lǐng)域，其理論探索和方法研究還處于起步階段，本文重點(diǎn)對(duì)3D小尺度介質(zhì)非均勻性進(jìn)行了研究。

介質(zhì)非均勻性往往是地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物。研究地球內(nèi)部介質(zhì)的非均勻性，對(duì)于了解地球內(nèi)部非均勻結(jié)構(gòu)，特別是非均勻結(jié)構(gòu)邊界的產(chǎn)生過(guò)程、受力、變形及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等，對(duì)于研究地球動(dòng)力學(xué)、資源勘探、火山、地震觀測(cè)預(yù)報(bào)均有重要的意義。

論文主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下：

（1）利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)隨機(jī)介質(zhì)模型進(jìn)行了論述。論述了隨機(jī)介質(zhì)模型的建立方法、隨機(jī)介質(zhì)模型的類型及其特點(diǎn)；探討了描述隨機(jī)介質(zhì)模型的兩個(gè)主要參數(shù)（模型相關(guān)長(zhǎng)度a、b和擾動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)差ε）并對(duì)隨機(jī)介質(zhì)中的非均勻體之間的關(guān)系進(jìn)行了討論。

（2）論述了von Kármán型隨機(jī)介質(zhì)中S波包絡(luò)展寬理論?；陔p曲拋物線近似法研究了von Kármán型隨機(jī)介質(zhì)中S波包絡(luò)展寬現(xiàn)象；探討了von Kármán型隨機(jī)介質(zhì)非均勻性能量譜估計(jì)方法；分析了S波傳播距離、激發(fā)源頻率等對(duì)S波包絡(luò)展寬的影響。

（3）論述了多層非均勻介質(zhì)（非均衡隨機(jī)介質(zhì)）S波包絡(luò)延時(shí)與隨機(jī)介質(zhì)模型參數(shù)之間的關(guān)系。通過(guò)等效傳播長(zhǎng)度將多層隨機(jī)介質(zhì)（各層具有不同的速度擾動(dòng)率）轉(zhuǎn)換為等效單層隨機(jī)介質(zhì)模型，建立了S波包絡(luò)延時(shí)與隨機(jī)介質(zhì)模型參數(shù)之間的關(guān)系，為定量或定性描述介質(zhì)非均勻性奠定了基礎(chǔ)。

（4）采用有限差分法對(duì)二維von Kármán型隨機(jī)介質(zhì)中S波波場(chǎng)進(jìn)行正演模擬，分析von Kármán型隨機(jī)介質(zhì)中S波包絡(luò)線展寬現(xiàn)象，探討了激發(fā)源的頻率、介質(zhì)速度擾動(dòng)率及波傳播的距離對(duì)S波包絡(luò)線展寬的影響。

（5）采用S波包絡(luò)峰值延時(shí)定性研究了長(zhǎng)白山天池火山區(qū)3D介質(zhì)非均勻性。研究結(jié)果表明：長(zhǎng)白山天池火山口地區(qū)地殼介質(zhì)呈現(xiàn)強(qiáng)烈的橫向和縱向非均勻性；天池火山口地區(qū)介質(zhì)非均勻性具有多尺度特性或頻率特性；介質(zhì)非均勻性梯度帶，是地震頻發(fā)地帶。

（6）采用S波包絡(luò)延時(shí)定量研究了長(zhǎng)白山天池火山區(qū)3D介質(zhì)非均勻性。用Hurst指數(shù)κ和log（）（因模型速度擾動(dòng)率ε和模型特征尺度相關(guān)距離a并不解耦）對(duì)介質(zhì)非均勻性進(jìn)行了定量描述。研究結(jié)果表明：天池火山口地區(qū)地殼介質(zhì)呈現(xiàn)強(qiáng)烈的非均勻性；天池火山口地區(qū)介質(zhì)非均勻性具有明顯的多尺度特性；非均勻性梯度帶，是地震可能頻發(fā)地帶。

隨機(jī)介質(zhì)；3D介質(zhì)非均勻性；散射波S波；S波包絡(luò)展寬；S波包絡(luò)延時(shí)；長(zhǎng)白山天池火山區(qū)

（作者電子信箱，范小平：nj＿fxp＠163.com）

P315；

： A；

10.3969／j.issn.0235-4975.2010.02.016