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基于震源扫描算法的震源破裂过程反演方法研究

杨海波  
【摘要】: 理想的震源破裂过程反演方法,其结果应具备分辨率高、稳定性强和客观性好的优势,同时要兼顾计算效率。而现有的方法给出的结果,并不能同时满足这些要求。 如果把震源破裂过程看作若干小震源连续发震的过程,那么其反演就可以等同于对这些小震源进行时空定位。这样,便可以利用震源扫描算法(Source-Scanning Algorithm,简称SSA)进行震源破裂过程反演。该方法于2004年由Kao和Shan提出,是一种通过波形对震源分布进行定位成像的方法。它不需对震源进行先验假设,仅利用从波形数据算出的“亮度函数”,来检测在给定的时间和位置是否有地震震源。通过扫描一个给定时空范围,可以探索其中的整个震源序列分布。整个过程不需要人工干预,最大程度地保证了结果的客观性和稳定性。 为了提高SSA算法的分辨率,引入了τ-p变换对原方法加以改进,用以分离面波。利用面波低速、匀速的特点,以及面波在τ-p变换下对发震时刻的明确指示效果,实现对破裂过程的精确刻画。 为了检验改进后的SSA方法用于震源破裂过程反演的效果,构造了一个理论模型并试算。模型由一条地震破裂带和一个台网构成,破裂带被离散化为9个子事件,由8个台站组成的台网提供面波记录。这些面波记录数据由面波模拟方法生成,经过波形脉冲化处理后,用SSA方法进行扫描计算,精确地恢复了所有子事件的发震时刻、震中位置和初始位错。计算中没有加入任何人为干预,在保证了结果客观性的前提下,显示出了该算法良好的计算稳定性。 改进后的SSA算法得到的“亮度函数”即各个子事件的初始位错,即相当于直接给出了破裂带各段的滑动位移分布信息,预示该算法可用以进行震源破裂过程反演,且具有分辨率高、稳定性强和客观性好的特点。


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