强速度反差介质中的基尔霍夫衍射成像

在不均匀介质中进行走时计算,有限差分方法优于射线追踪方法。然而,当将这些方法应用到基尔霍夫偏移,在出现强速度反差时就会产生严重问题。如果采用有限差分走时方法计算初至,由于大量的地下信息通常由直达体波所携带,那么,就会产生不完整的图象。我们提出一个计算续至走时的新方法,解决了上述问题,并将初至和续至走时都应用到基尔霍夫衍射成像算法中。反差显示,在基尔霍夫偏移中兼用初至和续至波能够明显改善强速度反差介质的成像。

上地幔顶部高频波的传播

使用北俄罗斯深地震测深剖面上记录到的和平利用核爆炸的地震波场的短周期、三分量记录(Quartz和Ruby-I,分别在1984和1988收集),来约束可以被3000km以外的传感器观测到的高频远震Pn震相的特征。这个震相是由上地幔内的速度波动造成的,这里的速度波动被看作是散射体。为了检验这个假设和确定上地幔散射体的特征,用弹性反射率法(一维各向同性模型)模拟高频远震Pn震相的尾波。通过细查远震Pn震相在5Hz时的尾波衰减率,分析了观测数据和合成记录。对一些不同的模型都计算了合成地震波。这些不同的模型是以恰好在壳幔边界下面具有一个随机分布的速度波动的附加带(薄层)的全球模型IASP91为基础的。这些模型也许可以用散射层厚度L、垂直不均匀性相关长度α和不均匀标准偏差σ来表征。这些模型中波传播的数字化模拟产生了具有明显长尾波的高频远震Pn震相。模拟与观测结果的比较清晰地显示出,在上地幔中包含速度波动的模型可以方便地解释高频远震Pn震相的出现。我们试图通过比较合成与观测地震图的衰减率,来约束上地幔速度波动性质L,α和σ。在超出1300km的非干涉高频远震Pn震相的距离范围内,我们拟合的最佳模型的尾波衰减率和观测结果是相似的。这个最佳模型在莫霍面下有75km厚的散射体带,包含一个平均2km厚的速度波动带和5％的RMS速度扰动。模拟结果还显示出两个其他可能的模型,即沿着壳幔边界的低音走廊(低速带)震相和下地壳的散射现象,单取其一不能解释高频远震Pn震相的尾波性质。