不同構(gòu)造區(qū)固有吸收衰減和散射衰減相對(duì)強(qiáng)弱的對(duì)比研究

劉紅桂

1）中國地震局地球物理研究所，北京100081

2）江蘇省地震局，南京210014

不同構(gòu)造區(qū)固有吸收衰減和散射衰減相對(duì)強(qiáng)弱的對(duì)比研究

劉紅桂1，2）

1）中國地震局地球物理研究所，北京100081

2）江蘇省地震局，南京210014

Q值是表征地球介質(zhì)物理化學(xué)狀態(tài)、描述地震波衰減特征的重要參數(shù)。根據(jù)衰減機(jī)理的不同，可以把衰減分為固有吸收衰減和散射衰減。論文首先強(qiáng)調(diào)分離地球介質(zhì)的固有吸收衰減和散射衰減，進(jìn)而研究固有吸收衰減與散射衰減的相對(duì)強(qiáng)弱，對(duì)于揭示地球介質(zhì)不同的物理化學(xué)狀態(tài)和控制地震波能量衰減的機(jī)制有重要意義。論文選用S尾波記錄來研究介質(zhì)的固有吸收衰減和散射衰減。在對(duì)國內(nèi)外多種尾波衰減模型的優(yōu)缺點(diǎn)和適用性范圍進(jìn)行對(duì)比的基礎(chǔ)上，選用了尾波能量通量模型來分離介質(zhì)的固有吸收衰減和散射衰減。

為了揭示不同構(gòu)造地區(qū)固有吸收衰減與散射衰減相對(duì)強(qiáng)弱的差異，論文選用云南地區(qū)騰沖、思茅、通海、楚雄、永勝、麗江、鶴慶和中甸等8個(gè)地震臺(tái)記錄到的震中距不大于50 km的2.0≤ML≤5.0地震，汶川M 8.0地震前后油榨坪和仲家溝地震臺(tái)記錄到的震中距不大于50 km的2.0≤ML≤5.0地震，以及青島地區(qū)的即墨和黃島地震臺(tái)記錄到的震中距小于50 km的青島小震群。以1.5倍S波走時(shí)作為尾波的起始點(diǎn)，并分別按6 s、10 s、15 s窗長采集尾波數(shù)據(jù)，采用中心頻率分別為1.5 Hz、3.0 Hz、6.0 Hz和12.0 Hz的倍頻程Butterworth濾波器組進(jìn)行分頻濾波，根據(jù)尾波能量通量理論模型和論文研制的GEFM分離方法，計(jì)算得到了上述位于不同構(gòu)造區(qū)的12個(gè)臺(tái)站附近地區(qū)的尾波固有吸收衰減品質(zhì)因子和散射衰減品質(zhì)因子，進(jìn)而給出了不同尾波窗長、不同頻率的描述固有吸收衰減與散射衰減相對(duì)強(qiáng)弱的地震反照率B0值。得到以下幾個(gè)方面的結(jié)果：

（1）研制了分離固有吸收衰減與散射衰減的GEFM計(jì)算方法

根據(jù)尾波能量通量理論模型，研制了基于遺傳算法的分離介質(zhì)固有吸收衰減和散射衰減的計(jì)算方法（簡(jiǎn)稱GEFM）。論文詳細(xì)介紹了GEFM方法的計(jì)算公式、步驟，并通過正反演的對(duì)比，論證了該方法的可靠性。同時(shí)，論文還詳細(xì)介紹了地震波形資料的選用、濾波方法和計(jì)算結(jié)果的可靠性判定原則，并對(duì)論文所采用資料的尾波起始時(shí)間為1.5倍S波走時(shí)的合理性作了論證。

（2）上地殼內(nèi)具有低速巖漿囊且現(xiàn)今無巖漿噴發(fā)的火山地區(qū)，散射衰減可能強(qiáng)于固有吸收衰減

歷史上發(fā)生過巖漿噴發(fā)的騰沖火山區(qū)，各尾波窗長在各頻段的地震反照率B0都顯著大于0.50，且隨勘探深度的增加，B0值相應(yīng)增大。騰沖火山區(qū)的B0值特征有別于現(xiàn)今仍時(shí)有巖漿噴發(fā)的Hawaii活火山，而與諸如Campi Flegrei和Long Valley等潛在著再度發(fā)生巖漿噴發(fā)的火山區(qū)相似。且騰沖與Campi Flegrei、Long Valley等火山區(qū)一樣，其上地殼內(nèi)都存在著可能為巖漿囊的低速體。結(jié)果指出，可能意味著現(xiàn)今散射衰減強(qiáng)于固有吸收衰減且上地殼內(nèi)具有低速巖漿囊的騰沖火山地區(qū)具有潛在再度發(fā)生巖漿噴發(fā)危險(xiǎn)的可能性。

（3）地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及地震活動(dòng)強(qiáng)度不同的地區(qū)，衰減特征明顯有別

青島地區(qū)6 s窗長的尾波勘探橢球體大部分位于地殼，其余10個(gè)臺(tái)站地區(qū)6 s窗長的尾波勘探橢球體均位于地殼內(nèi)。根據(jù)6 s窗長的結(jié)果，只有青島地區(qū)兩個(gè)臺(tái)站的B0值約為0.20，與朝鮮半島南部的低B0值現(xiàn)象類似。這兩個(gè)地區(qū)的地震反照率均顯著低于云南地區(qū)和龍門山斷裂帶的結(jié)果。結(jié)果指出，這是由于朝鮮半島南部、青島地區(qū)現(xiàn)今地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)較弱、地震活動(dòng)水平較低，地殼介質(zhì)的非均勻度相對(duì)較低，介質(zhì)的散射衰減明顯較弱，固有吸收衰減對(duì)地震波的衰減起了控制作用。

（4）固有吸收衰減與散射衰減的相對(duì)強(qiáng)弱與現(xiàn)今地震活動(dòng)歷程有關(guān)

云南地區(qū)和龍門山斷裂帶的9個(gè)非火山臺(tái)站地區(qū)，由6 s尾波窗長所給出的B0值大致可分為兩類：其一，5個(gè)臺(tái)站（麗江、永勝、鶴慶、中甸、思茅）和汶川M 8.0地震前的油榨坪、仲家溝臺(tái)，各頻段都呈現(xiàn)0.30≤B0≤0.40。其二，通海-楚雄地區(qū)和汶川M 8.0地震后的油榨坪、仲家溝地區(qū)。這4個(gè)臺(tái)站在各頻段的B0≥0.40，尤其是位于龍門山斷裂帶的兩個(gè)臺(tái)站，有些頻段的B0＞0.50，其平均值都接近于0.50。通海和楚雄兩個(gè)臺(tái)站的B0≥0.40，可能與1970年通海M 7.7強(qiáng)震等有關(guān)。永勝和鶴慶兩個(gè)臺(tái)站的B0值都在0.30～0.40之間，雖然永勝-鶴慶之間1515年曾發(fā)生過強(qiáng)震，但至今已有500多年。這些觀測(cè)事實(shí)表明，B0值的大小可能與地震活動(dòng)尤其是強(qiáng)震活動(dòng)歷程有關(guān)。一次M≥7.7強(qiáng)震的發(fā)生及大量余震活動(dòng)使長達(dá)100 km以上的區(qū)域地殼介質(zhì)高度破碎，導(dǎo)致散射衰減顯著增強(qiáng)。由于強(qiáng)震破裂后，斷層面的重新膠結(jié)聚合經(jīng)歷漫長的歷程，因此，在強(qiáng)震后的不同時(shí)期B0值可能有別。

固有吸收衰減；散射衰減；地震反照率；尾波能量通量模型；GEFM分離

（作者電子信箱，劉紅桂：hg Liu88＠163.com）

P315.3；

A；

10.3969/j.issn.0235-4975.2012.01.010