地震波三维Q值成像

张元生 惠少兴 陈九辉 李顺成 秦满忠郭 晓 刘旭宙 魏从信

1）中国地震局兰州地震研究所，兰州 730000

2）中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室，北京 100029

品质因子Q通常可表述为频率f的函数由于地震波能提供地球内部物质组成、晶体结构和物态、温度以及物质流动等信息，且地震波在地球介质中的衰减与Q值直接相关，因此，通过地震波研究地球介质Q值，已经成为研究地球内部结构及其动力系统的重要手段。

Q值计算涉及未知参数多，如震源函数、几何衰减函数、场地响应函数和仪器响应函数等，在这些参数中除仪器响应函数外，其余3个函数都是统计关系式，无疑Q值计算比速度计算复杂。近年来，我们提出了一种全新Q值计算方法，该方法利用微震波形资料，分离出Pg和Sg波形，获得其振幅谱，计算地震波路径上的总Q值。再利用射拟追踪计算三维块模型的走时T矩阵，以总Q值为“观测值”，用阻尼最小二乘法进行三维Q值反演计算，获得P波和S波不同频率的三维Q值结构。该方法严格消除了几何衰减系数和反射透射系数，以及震源函数中Ω等参数对Q值的影响，方法对P波计算是严格的，而S波计算所涉及的场地响应采用Nakamura法求取。计算方法对提高Q值计算精度和促进三维Q值成像技术具有重要作用。

应用甘东南台阵（150个流动台，27个固定台）近一年的3273个微震资料（资料时段为2009年11月13日至2010年11月1日），共65 486条Pg波和57 839条Sg波记录，进行了地壳三维Q值成像。以一剖面为例（图1）来说明P波速度、地震深度、P波Q值和S波Q值的变化特征及其关系。在该剖面上，地震密集区两侧速度分布存在差异；P波Q值和S波Q值分布形态基本一致；P波速度和Q值特征较一致，速度存在明显差异的地方，Q值差异也明显，说明Q值和速度平是介质结构的反映。