[发明专利]基于单台、双台和双事件数据二维Lg波Q值层析成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地震Lg波Q值测量技术，具体是一种基于单台、双台和双事件数据二维Lg波Q值层析成像方法。可应用于地下核爆地震学监测。

背景技术

近些年来，在我国周边地区的一些国家，例如印度、巴基斯坦、朝鲜相继进行了地下核试验。这些试验区至我国地震台网的距离在区域地震范围内。虽然这些国家核试验的当量较小，仍可激发可明显观测到的Lg波。利用地震记录快速地识别地下核爆事件，并准确地测定其爆炸当量，对于我国国土安全具有重要意义。准确估计核爆当量需要获得高精度的事件震级。再利用Lg波振幅测量震级时，需要知道台站到事件路径上Lg波Q值的大小。现有欧亚大陆地区Lg波Q值分布图像的分辨率很低，尤其是台站分布较为稀疏的区域，无法用于高精度的Lg波体波震级测定。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于单台、双台和双事件数据二维Lg波Q值层析成像方法，使得能够利用中国数字地震台网宽频带地震仪的记录，测定中国东北及邻近地区的Lg波Q值，可以为该地区区域震级的测定提供基础数据。

本发明的技术方案是这样实现的：基于单台、双台和双事件数据二维Lg波Q值层析成像方法，包括如下步骤：(a)地震资料预处理，获得Lg波真振幅和信噪比，设定信噪比的门限值，选择用于LgQ层析成像的Lg谱数据体；(b)从单台数据中提取双台和双事件数据；(c)基于振幅数据的Lg波Q值层析成像。

本发明的有益效果是：本发明的基于单台、双台、双事件的二维Lg波Q值层析成像方法，使得能够利用中国数字地震台网宽频带地震仪的记录，测定中国东北及邻近地区的Lg波Q值，可以为该地区区域震级的测定提供基础数据。另外，中国东北地区富含丰富的油气、矿产、热液资源，这些都与地壳Q值有一定的对应关系；地壳与上地幔的物质交换对地壳衰减的影响强烈，反过来，利用Q值成像模型可进一步研究中国东部岩石圈减薄。

附图说明

图1-1LgQ成像区域为深色的地形部分，扩展的地图显示了CNDSN(方块)和GSN(三角)的地震台站的位置。图中的十字丝表示所用事件的震中位置。图中还标出了大兴安岭(DMs)，长白山(CMs)和渤海湾盆地(BBB)的所在区域。

图1-2a射线数与震中距离的关系；事件总数为125，射线总数为1720。

图1-2b射线数与台站的关系。

图1-3显示Lg波传播的示例地震图。这些地震记录来自事件20040324的地表速度记录。归一化的垂直分量速度记录以台站到震中距离为序排列，台站代码，震中距和最大振幅标注在记录左端，图中短棒标出了典型的视群速度值。内附地图显示了Lg波传播路径。

图1-4模拟的20040324事件的WWSSN短周期垂直分量地表位移记录图。归一化的垂直分量位移记录以台站到震中距离为序排列，台站代码，震中距和最大振幅标注在记录左端，图中短棒标出了典型的视群速度值。

图1-5a-g Lg波振幅谱确定示例：(a)实际观测的地震记录图；(b)除去仪器响应的地表速度记录；阴影部分标出了截取的Lg波列及等时间长度的P波前噪声；(c)Lg波地表位移；(d)P波前噪声；(e)Lg波列与噪声时间序列的振幅谱；(f)参考频率点上的信噪比；(g)参考频率点上的真振幅值。

图1-6a-e LgQ层析成像的分辨率分析示例。(a)由中国东北及邻近区域的1HzLg谱所确定的事件-台站几何，图中绘出了射线，标出台站(白色三角)及事件(十字丝)；(b)基于1°×1°网格剖分的正、负相间Q值扰动叠加的初始Q值模型；(c)输入的任意的源函数；(d)重建的源函数；(e)重建的Q值扰动量。

图1-7a-d不同网格尺度的Q值重建分辨率。从a至d，网格单元分别为0.7°×0.7°,1°×1°,1.5°×1.5°,2°×2°。

图1-8a-b(a)在0.05至10Hz之间的参考频率上的射线数；(b)迭代误差曲线。

图1-9中国东北及邻近地区大地构造分布图(改自Xie,2000and Ge and Ma,2007)。研究区域包含3个大型板块：西伯利亚克拉通(I)，中国东北拼贴板块(II)，和华北克拉通(III)。拼贴板块由褶皱带(II1～7)和抽板块构成(II8～14)。

图1-10a-f典型的Lg波Q值分布及其分辨率。图中标出了参考频率。Q值分布图像采用统一的色标，列于最下端。