基于等矩反投影方法的地震破裂过程研究

张 旭 许力生（中国地震局地球物理研究所，北京 100081）

基于等矩反投影方法的地震破裂过程研究

张 旭 许力生
（中国地震局地球物理研究所，北京 100081）

随着地震观测技术的进步，人们对地震震源的认识也在不断深入。当所考虑的地震波特征波长小于震源的总的特征尺度时，整个地震可以看成是多个“子事件”组成，每个“子事件”可以看成一个点源，随着破裂的传播，点源的位置发生移动，地震仪记录到的地面运动是所有这些点源引起的运动的延时叠加，这就涉及到地震的破裂过程问题。地震破裂过程是一个非常复杂的问题，由于构成断层的物质的非均匀性，能量辐射源传播的速度不断发生变化，所用的地震波波长越短，越有可能得到震源破裂过程的细节。目前，主要采用等时间窗的反投影方法，利用远场区域台阵的高频P波资料来对破裂过程进行成像。

对于传统的等时间窗反投影方法而言，其对地震震源破裂过程的能量辐射源的空间分辨能力取决于采用的台阵分布以及选取的P波波形资料的有效频率成分。一般而言，基于传统的等时间窗的反投影方法，高频的P波对于地震震源破裂过程的空间分辨能力较好，而低频资料对于地震震源破裂过程的空间分辨能力较差。而已有的研究表明，对于一次大地震而言，震源破裂过程中高频能量源和低频能量源的位置不完全重合，甚至有不同的空间拓展分布。鉴于此，为了成像地震破裂过程中低频能量辐射源位置，我们发展了一种新的等矩反投影方法。

首先，我们利用PLD算法（Projected Landweber Deconvolution）从波形资料中去除路径效应，提取对应台站的视震源时间函数，其次对提取的每个台站的视震源时间函数进行标量矩归一化，然后对每条视震源时间函数按等矩规则分割成若干份子视震源时间函数，最后对分割的子视震源时间函数进行偏移叠加进而搜索出对应的地震震源破裂过程中的每个能量辐射源位置。

基于新发展的等矩划分的反投影方法，我们设计了不同的数值试验，结果表明：

（1）对于单侧破裂而言，传播速度较快的体波（P波和S波）与传播速度较慢的面波（基阶Rayleigh波和基阶Love波）对于地震震源破裂过程的能量辐射源位置的分辨能力均较好，能够较为准确地搜索到震源破裂过程中能量辐射源的位置。

（2）对于非对称的双侧破裂而言，传播速度较快的体波（P波和S波）与传播速度较慢的面波（基阶Rayleigh波和基阶Love波）相比，具有更好的空间分辨能力。

（3）对于对称的双侧破裂而言，搜索到的震源破裂过程中的能量辐射源位置始终位于初始破裂点处，无法搜索到准确的能量辐射源位置。

所以，为了更加全面地分析一次大地震正演破裂过程中的能量辐射情况，可以考虑联合传统的等时间窗反投影方法和新发展的等矩反投影方法来对地震震源破裂过程中的高频和低频能量辐射源位置进行更为详细的成像分析。