范小平

（中國地震局地球物理研究所，北京 100081）

用散射體波隨機反演研究長白山火山區(qū)介質非均勻性

范小平

（中國地震局地球物理研究所，北京 100081）

觀測和研究表明，地球內部存在著不同程度的介質非均勻性，由地震波所揭示的介質非均勻尺度可達8個數量級。根據散射體與地震波長之間的大小關系，將地球內部介質非均勻性分為兩類：即大尺度非均勻性（長波長非均勻性）和小尺度非均勻性（短波長非均勻性）。在當代地震學中，用確定性方法研究大尺度非均勻性已是眾所共知的事情，目前技術方法也已比較成熟；對小尺度非均勻性的研究則是一個全新的研究領域，其理論探索和方法研究還處于起步階段，本文重點對3D小尺度介質非均勻性進行了研究。

介質非均勻性往往是地質構造運動的產物。研究地球內部介質的非均勻性，對于了解地球內部非均勻結構，特別是非均勻結構邊界的產生過程、受力、變形及運動狀態(tài)等，對于研究地球動力學、資源勘探、火山、地震觀測預報均有重要的意義。

論文主要研究內容及結論如下：

（1）利用統(tǒng)計學方法對隨機介質模型進行了論述。論述了隨機介質模型的建立方法、隨機介質模型的類型及其特點；探討了描述隨機介質模型的兩個主要參數（模型相關長度a、b和擾動標準差ε）并對隨機介質中的非均勻體之間的關系進行了討論。

（2）論述了von Kármán型隨機介質中S波包絡展寬理論。基于雙曲拋物線近似法研究了von Kármán型隨機介質中S波包絡展寬現象；探討了von Kármán型隨機介質非均勻性能量譜估計方法；分析了S波傳播距離、激發(fā)源頻率等對S波包絡展寬的影響。

（3）論述了多層非均勻介質（非均衡隨機介質）S波包絡延時與隨機介質模型參數之間的關系。通過等效傳播長度將多層隨機介質（各層具有不同的速度擾動率）轉換為等效單層隨機介質模型，建立了S波包絡延時與隨機介質模型參數之間的關系，為定量或定性描述介質非均勻性奠定了基礎。

（4）采用有限差分法對二維von Kármán型隨機介質中S波波場進行正演模擬，分析von Kármán型隨機介質中S波包絡線展寬現象，探討了激發(fā)源的頻率、介質速度擾動率及波傳播的距離對S波包絡線展寬的影響。

（5）采用S波包絡峰值延時定性研究了長白山天池火山區(qū)3D介質非均勻性。研究結果表明：長白山天池火山口地區(qū)地殼介質呈現強烈的橫向和縱向非均勻性；天池火山口地區(qū)介質非均勻性具有多尺度特性或頻率特性；介質非均勻性梯度帶，是地震頻發(fā)地帶。

（6）采用S波包絡延時定量研究了長白山天池火山區(qū)3D介質非均勻性。用Hurst指數κ和log（）（因模型速度擾動率ε和模型特征尺度相關距離a并不解耦）對介質非均勻性進行了定量描述。研究結果表明：天池火山口地區(qū)地殼介質呈現強烈的非均勻性；天池火山口地區(qū)介質非均勻性具有明顯的多尺度特性；非均勻性梯度帶，是地震可能頻發(fā)地帶。

隨機介質；3D介質非均勻性；散射波S波；S波包絡展寬；S波包絡延時；長白山天池火山區(qū)

（作者電子信箱，范小平：nj＿fxp＠163.com）

P315；

： A；

10.3969／j.issn.0235-4975.2010.02.016