监测地壳介质随时间的变化是现代地震学的主要方向之一(陈颙等,2007)。相比于波速变化的研究,地震波衰减研究较为滞后。主要原因之一是离散的天然地震波振幅受几何扩散、折射、反射、不均匀散射等多种因素影响,导致反演得到的衰减结果不稳定(陈海潮等,2012)。利用重复天然地震观测是解决介质衰减结果不稳的非常重要的有效途径(裴顺平等,2010)。但是重复天然地震源相对少,且严格重复的天然地震更少。主动源是一个非常好的选择,其震源、传播路径、接收台站相对固定条件下,Q值估算中不确定性大大减小,这样介质衰减变化的探测也就可以获得较高精度(陈海潮等,2012)。如果进一步发展能够适合于主动源观测特点的衰减估计方法,就可以更大程度地克服天然地震计算衰减的不足,更稳定、更灵活地实现主动源Q值的稳健约束估计。
基于气枪主动源的观测技术特点,结合天然地震多台—多源的区域Q值反演的Atkinson方法(Atkinson et al,1992),对其进行适当改进,以便形成更适合于主动源观测资料的Q值反演的方法。经过反演模型的改进,可以获得单源—单台气枪源的Q值估算方法(也可以单源—多台组合,计算主动源区域的平均Q值时间序列)。该改进方法固定了其它不变的基本因素,可以有效减少待反演的未知参量,增强Q值反演模型的稳健性,突出了Q值的相对变化量。
基于此方法,我们估计了宾川气枪源激发信号的Q值序列,计算结果稳定。与频谱法相比,变化趋势也基本一致,存在年变现象。通过综合分析初步获得以下主要结论:
(1)实际反演和数据处理证明改进的方法是可行,对单、多台均适用,可以满足气枪源Q值估计。将其用于气枪源记录反演介质衰减参量Q值,可以保证反演结果的稳定,并突出衰减的相对变化,适合气枪主动源探测地下介质衰减变化的研究;
(2)Q值时间变化具有一定的年变,但在中等地震前的演化特征主要表现是局部增大趋势,或震时增大,而震后降低的一个过程,二者具有一定的关联性,可能反应了孕震区域地壳介质属性发生了一定变化,而这种过程可以为地震预测提供连续的介质变化依据,有利于孕震过程的研究和分析。
陈海潮, 葛洪魁, 王宝善, 等. 利用主动震源监测地下介质衰减特性变化[J]. 地震学报, 2012, 34(6): 804-817. |
陈颙, 张先康, 丘学林, 等. 陆地人工激发地震波的一种新方法[J]. 科学通报, 2007, 52(11): 1 317-1 321. |
裴顺平, 刘杰, 马宏生, 等. 川滇地区横波Q值动态变化[J]. 地球物理学报, 2010, 53(7): 1 639-1 652. |
Atkinson G M, Mereu R F. The shape of ground motion attenuation curves in sourtheastern Canada[J]. Bulletin of the Seismological Society of America, 1992, 82(5): 2 014-2 031. DOI:10.1785/BSSA0820052014 |