不同構造區固有吸收衰減和散射衰減相對強弱的對比研究

劉紅桂

1）中國地震局地球物理研究所，北京100081

2）江蘇省地震局，南京210014

不同構造區固有吸收衰減和散射衰減相對強弱的對比研究

劉紅桂1，2）

1）中國地震局地球物理研究所，北京100081

2）江蘇省地震局，南京210014

Q值是表征地球介質物理化學狀態、描述地震波衰減特征的重要參數。根據衰減機理的不同，可以把衰減分為固有吸收衰減和散射衰減。論文首先強調分離地球介質的固有吸收衰減和散射衰減，進而研究固有吸收衰減與散射衰減的相對強弱，對于揭示地球介質不同的物理化學狀態和控制地震波能量衰減的機制有重要意義。論文選用S尾波記錄來研究介質的固有吸收衰減和散射衰減。在對國內外多種尾波衰減模型的優缺點和適用性范圍進行對比的基礎上，選用了尾波能量通量模型來分離介質的固有吸收衰減和散射衰減。

為了揭示不同構造地區固有吸收衰減與散射衰減相對強弱的差異，論文選用云南地區騰沖、思茅、通海、楚雄、永勝、麗江、鶴慶和中甸等8個地震臺記錄到的震中距不大于50 km的2.0≤ML≤5.0地震，汶川M 8.0地震前后油榨坪和仲家溝地震臺記錄到的震中距不大于50 km的2.0≤ML≤5.0地震，以及青島地區的即墨和黃島地震臺記錄到的震中距小于50 km的青島小震群。以1.5倍S波走時作為尾波的起始點，并分別按6 s、10 s、15 s窗長采集尾波數據，采用中心頻率分別為1.5 Hz、3.0 Hz、6.0 Hz和12.0 Hz的倍頻程Butterworth濾波器組進行分頻濾波，根據尾波能量通量理論模型和論文研制的GEFM分離方法，計算得到了上述位于不同構造區的12個臺站附近地區的尾波固有吸收衰減品質因子和散射衰減品質因子，進而給出了不同尾波窗長、不同頻率的描述固有吸收衰減與散射衰減相對強弱的地震反照率B0值。得到以下幾個方面的結果：

（1）研制了分離固有吸收衰減與散射衰減的GEFM計算方法

根據尾波能量通量理論模型，研制了基于遺傳算法的分離介質固有吸收衰減和散射衰減的計算方法（簡稱GEFM）。論文詳細介紹了GEFM方法的計算公式、步驟，并通過正反演的對比，論證了該方法的可靠性。同時，論文還詳細介紹了地震波形資料的選用、濾波方法和計算結果的可靠性判定原則，并對論文所采用資料的尾波起始時間為1.5倍S波走時的合理性作了論證。

（2）上地殼內具有低速巖漿囊且現今無巖漿噴發的火山地區，散射衰減可能強于固有吸收衰減

歷史上發生過巖漿噴發的騰沖火山區，各尾波窗長在各頻段的地震反照率B0都顯著大于0.50，且隨勘探深度的增加，B0值相應增大。騰沖火山區的B0值特征有別于現今仍時有巖漿噴發的Hawaii活火山，而與諸如Campi Flegrei和Long Valley等潛在著再度發生巖漿噴發的火山區相似。且騰沖與Campi Flegrei、Long Valley等火山區一樣，其上地殼內都存在著可能為巖漿囊的低速體。結果指出，可能意味著現今散射衰減強于固有吸收衰減且上地殼內具有低速巖漿囊的騰沖火山地區具有潛在再度發生巖漿噴發危險的可能性。

（3）地殼構造運動及地震活動強度不同的地區，衰減特征明顯有別

青島地區6 s窗長的尾波勘探橢球體大部分位于地殼，其余10個臺站地區6 s窗長的尾波勘探橢球體均位于地殼內。根據6 s窗長的結果，只有青島地區兩個臺站的B0值約為0.20，與朝鮮半島南部的低B0值現象類似。這兩個地區的地震反照率均顯著低于云南地區和龍門山斷裂帶的結果。結果指出，這是由于朝鮮半島南部、青島地區現今地殼構造運動較弱、地震活動水平較低，地殼介質的非均勻度相對較低，介質的散射衰減明顯較弱，固有吸收衰減對地震波的衰減起了控制作用。

（4）固有吸收衰減與散射衰減的相對強弱與現今地震活動歷程有關

云南地區和龍門山斷裂帶的9個非火山臺站地區，由6 s尾波窗長所給出的B0值大致可分為兩類：其一，5個臺站（麗江、永勝、鶴慶、中甸、思茅）和汶川M 8.0地震前的油榨坪、仲家溝臺，各頻段都呈現0.30≤B0≤0.40。其二，通海-楚雄地區和汶川M 8.0地震后的油榨坪、仲家溝地區。這4個臺站在各頻段的B0≥0.40，尤其是位于龍門山斷裂帶的兩個臺站，有些頻段的B0＞0.50，其平均值都接近于0.50。通海和楚雄兩個臺站的B0≥0.40，可能與1970年通海M 7.7強震等有關。永勝和鶴慶兩個臺站的B0值都在0.30～0.40之間，雖然永勝-鶴慶之間1515年曾發生過強震，但至今已有500多年。這些觀測事實表明，B0值的大小可能與地震活動尤其是強震活動歷程有關。一次M≥7.7強震的發生及大量余震活動使長達100 km以上的區域地殼介質高度破碎，導致散射衰減顯著增強。由于強震破裂后，斷層面的重新膠結聚合經歷漫長的歷程，因此，在強震后的不同時期B0值可能有別。

固有吸收衰減；散射衰減；地震反照率；尾波能量通量模型；GEFM分離

（作者電子信箱，劉紅桂：hg Liu88＠163.com）

P315.3；

A；

10.3969/j.issn.0235-4975.2012.01.010