地震波三維Q值成像

張元生 惠少興 陳九輝 李順成 秦滿忠郭 曉 劉旭宙 魏從信

1）中國地震局蘭州地震研究所，蘭州 730000

2）中國地震局地質研究所地震動力學國家重點實驗室，北京 100029

品質因子Q通常可表述為頻率f的函數由于地震波能提供地球內部物質組成、晶體結構和物態、溫度以及物質流動等信息，且地震波在地球介質中的衰減與Q值直接相關，因此，通過地震波研究地球介質Q值，已經成為研究地球內部結構及其動力系統的重要手段。

Q值計算涉及未知參數多，如震源函數、幾何衰減函數、場地響應函數和儀器響應函數等，在這些參數中除儀器響應函數外，其余3個函數都是統計關系式，無疑Q值計算比速度計算復雜。近年來，我們提出了一種全新Q值計算方法，該方法利用微震波形資料，分離出Pg和Sg波形，獲得其振幅譜，計算地震波路徑上的總Q值。再利用射擬追蹤計算三維塊模型的走時T矩陣，以總Q值為“觀測值”，用阻尼最小二乘法進行三維Q值反演計算，獲得P波和S波不同頻率的三維Q值結構。該方法嚴格消除了幾何衰減系數和反射透射系數，以及震源函數中?等參數對Q值的影響，方法對P波計算是嚴格的，而S波計算所涉及的場地響應采用Nakamura法求取。計算方法對提高Q值計算精度和促進三維Q值成像技術具有重要作用。

應用甘東南臺陣（150個流動臺，27個固定臺）近一年的3273個微震資料（資料時段為2009年11月13日至2010年11月1日），共65 486條Pg波和57 839條Sg波記錄，進行了地殼三維Q值成像。以一剖面為例（圖1）來說明P波速度、地震深度、P波Q值和S波Q值的變化特征及其關系。在該剖面上，地震密集區兩側速度分布存在差異；P波Q值和S波Q值分布形態基本一致；P波速度和Q值特征較一致，速度存在明顯差異的地方，Q值差異也明顯，說明Q值和速度平是介質結構的反映。