面波非大圆路径传播研究进展

传统面波层析成像多基于射线理论,并假定面波沿大圆路径传播.由于地球介质的横向非均匀性,面波有时会偏离大圆路径传播,引起面波入射方位角异常和多路径传播效应.本文通过总结面波非大圆路径传播的研究成果,分析了面波非大圆路径传播的主要特点及成因:面波非大圆路径传播效应随着周期的减小而增强,在短周期的非大圆路径传播效应非常明显,地壳上地幔结构的横向非均匀性是导致面波偏离大圆路径传播的主要因素.接着,介绍了测量面波入射方位角异常的两类方法——单台三分量偏振分析和台阵分析方法,其中台阵分析方法相对于单台三分量偏振分析更为可靠和稳定.讨论了面波非大圆路径传播对于面波频散测量和面波层析成像的影响.由于面波的非大圆路径传播,采用天然地震双台法测量的面波频散会高于真实值,而利用背景噪声测量的双台频散会低于真实值.因此,基于大圆路径假设的面波层析成像结果会与真实值出现偏差,特别是各向异性快波方向可能受到的影响更大.最后,本文对面波非大圆路径传播的研究方向进行了展望:在天然地震面波层析成像中,可以利用面波入射方位角异常改正双台面波相速度测量,然后再进行面波层析成像;利用谱元法模拟地震波是研究面波非大圆路径传播的一种有效手段,既需要考虑全球大尺度地壳上地幔结构,也需要考虑研究区内部精细三维结构对于面波非大圆传播的影响.