地震層析成像的正演與反演初步

地震層析成像的正演與反演初步摘要本文通過(guò)設(shè)立一個(gè)平行層的地球模型，初始的震源位置和發(fā)震時(shí)刻，并改變震源出射角的值，求出射線到達(dá)地面的位置，以及射線到達(dá)臺(tái)站的到時(shí)，獲得了正演模型得走時(shí)。并將正演結(jié)果用于反演。在反演中，本文采用了趙大鵬的反演程序1，2，反演速度結(jié)構(gòu)并與設(shè)立的模型比較，得到較滿意的結(jié)果。1、引言最初用于醫(yī)學(xué)造影的成像技術(shù)自從上個(gè)世紀(jì)七八十年代引入地學(xué)后已經(jīng)發(fā)展成為一項(xiàng)成熟的技術(shù)，越來(lái)越多地用于地球動(dòng)力學(xué)，地幔對(duì)流，板塊俯沖帶及其演化歷史，以及消亡的板塊的演化歷史的研究，并為板塊構(gòu)造理論提供有力的證據(jù)。由于到達(dá)臺(tái)站的地震波的到時(shí)與地震波在所穿過(guò)的物質(zhì)中的波速有關(guān)，因此，分析地震波的到時(shí)數(shù)據(jù)就可以得到地下波速結(jié)構(gòu)。結(jié)合其它的地學(xué)證據(jù)，層析成像揭示出地幔由集中的上升結(jié)構(gòu)與下降結(jié)構(gòu)組成10。高速帶通常是冷的巖石圈板塊在板塊的會(huì)聚邊界陷入地幔的區(qū)域3，6，10，11，12；集中的低速結(jié)構(gòu)通常預(yù)示著熱的巖漿活動(dòng)3，10，例如太平洋板塊與歐亞板塊碰撞形成的火山島弧下的巖漿活動(dòng)3，以及東非裂谷帶下大規(guī)模的巖漿活動(dòng)，導(dǎo)致了非洲大陸的抬升10。在對(duì)地震波的各向異性的研究中，JamesWookey等8根據(jù)澳大利亞地震臺(tái)站接收到的來(lái)自Tonga-Kermadec和NewHebrides俯沖帶的深源地震的s波分裂，揭示出在該地區(qū)地幔中部約660km深處可能存在中部地幔分界層，阻斷上下地幔的對(duì)流。隨著成像解析度的提高，現(xiàn)在已經(jīng)能反演出地球深部的速度結(jié)構(gòu)和異常，追述消亡的板塊的演化歷史5，11，12。例如VanderVoo等10在西伯利亞1500-2800km深處發(fā)現(xiàn)了高速異常帶，揭示了大約150-200百萬(wàn)年前Kular-Nera洋關(guān)閉，Mongolia-NorthChina陸塊與Omolon陸塊結(jié)合的演化歷史。目前層析成像技術(shù)正向著高精確性，大數(shù)據(jù)量和適用性的方向發(fā)展，正反演數(shù)值計(jì)算方法的開(kāi)發(fā)，成像方法的評(píng)價(jià)，成像結(jié)果的地學(xué)解釋都是目前研究的方向。本文就是對(duì)成像的正演和反演問(wèn)題進(jìn)行的初步研究。2、正演正演是利用地質(zhì)和地球物理參數(shù)定義地下構(gòu)造的數(shù)值模型，計(jì)算事件在模型中的理論值。正演是提高對(duì)地下構(gòu)造以及物理性質(zhì)的認(rèn)識(shí)的重要手段。同時(shí)在反演中也包含正演過(guò)程，因此對(duì)正演方法的研究是和有必要的。本文利用正演模型求得地震走時(shí)數(shù)據(jù)，作為反演的初始數(shù)據(jù)。2.1模型本文選取的計(jì)算區(qū)域是北緯35-40°，東經(jīng)110-115°的矩形區(qū)域，設(shè)該地區(qū)共發(fā)生20個(gè)地震，地震發(fā)生的密度大致均勻（見(jiàn)圖1-a），每個(gè)地震的地震參數(shù)是已知的，地震深度從240km-400km。共有25個(gè)臺(tái)站均勻分散在該地區(qū)（見(jiàn)圖1-b），臺(tái)站的海拔均為0km，并假設(shè)每個(gè)臺(tái)站都能清晰地記錄每個(gè)地震直達(dá)波的到時(shí)，記錄誤差為0。由于選取的區(qū)域不大，地層在選取的區(qū)域中可近似看成是水平的，為了簡(jiǎn)便，本文采用簡(jiǎn)單的平行層模型（見(jiàn)圖2），將400km以上分為10層，其中20km深處為Conrad面，35km深處為Moho面，35km以下分為8層，每層內(nèi)速度是均勻的，其中，120km-160km層是低速層。圖1-a,震源位置圖1-b，臺(tái)站位置，充填黑色的臺(tái)站為示例臺(tái)站圖2，正演平行層模型2.2方法由于本文采用的正演模型比較簡(jiǎn)單，震源出射角度的微小變化不會(huì)導(dǎo)致走時(shí)的巨大差異，因此，本文采用嘗試法求直達(dá)p波的走時(shí)（見(jiàn)圖4）。因本文選取的區(qū)域不大，故采用相當(dāng)于的近似，記為，其中為地球半徑。設(shè)震源的經(jīng)緯度為，第i個(gè)臺(tái)站的位置為，震中距(1)另一方面（如圖3），設(shè)震源位于第j層，出射角為，第j層的波速為，在第m層（1mj），利用snell定律有巡糕辟各怠涌瘦掉(侮2)求得去聲盲矮盡疑天樣早(再3)疲斷做困池概(近4)內(nèi)設(shè)飛第裳m費(fèi)層的深度為用，則地震射線漢在拐第咽m迫層的水平分量梢胳男孩曾侮譯(掌5攤)資由此可求得震琴中距怕狐昂充軍(帳6衛(wèi))較圖貝3立，宵snel孟l踐定律磁歌攻經(jīng)紋歡愛(ài)包由上式可以看題出震中距只是姥出射角柔的函數(shù)，由于借解析解難以求梨出，可通過(guò)改否變出射角，領(lǐng)從饑0仗-枕90韻°大，求得震中距袖，當(dāng)芒止獲命壺隸悉，傅證列眼梁邪憂(擴(kuò)7臭)兆認(rèn)為該出射角害為真實(shí)的出射總角。隨后，即哥可求得走時(shí)夸陪診堡住錘禍索(蔽8)爭(zhēng)袖每白填忠么鏡柏圖苗4果，嘗試帝法求射線眾2.3守正演模型的走使時(shí)計(jì)算結(jié)果披使用上述方法旨即可求得模型巧中震源到各個(gè)蹦臺(tái)站的直鳴達(dá)間p珠波的走時(shí)，共武獲宮得薯25蘆×所2篇0升個(gè)直看達(dá)乏p型波走時(shí)數(shù)據(jù)?？氨硌?揚(yáng)是圖棕（糧1-友b尤）中部分臺(tái)站索接收到的走時(shí)級(jí)數(shù)據(jù)蟲(chóng)（您s急）遭。字表魯1啊，部分臺(tái)站的崇地震到時(shí)數(shù)據(jù)蜘臺(tái)豬站誤3抱臺(tái)瑞站求7剃臺(tái)概站養(yǎng)11茄臺(tái)吉站釋20痰臺(tái)恐站倒24耕44.04倒38.69咱43.12宜79.74容79.50匆56.86侍42.50防34.14坊67挎.疾00纖58.90煤74.15惱59.02箱47.23泡68.46剪55.27蒙45.96救40.53陵44.23肺74.48械73.97址50.02晌41.57堵41.57慰65.03劉62.03軋64.56愛(ài)53.27款47.58首61.55裙53.27且47.48筐47.88財(cái)55.57秀75.86敵78.51套48.48禽48.48級(jí)55.69色71.77潔74.31燦57.49量52.06胸53.47扛61.24頌59.40拉68.08振56.67性50.73徑48.31顯35.85嗽37.36群35.70勝44.25齡47.31爐50.18錘47.65族44.20營(yíng)49.29磁41.42識(shí)42.37捉69.13歇62.38聚61.44彼43.66揚(yáng)37.34叼46.28汪53.21眼65.41踐55.33嶼64.24牛62.43秒61.52貸66.52搖45.18泡48.04詢(xún)70.47融69.14繞73.07雨46.37擺48.37食57.61扯67.69膚81.07火64.32嗽75.92多58.71阻68.64乳81.89搏62.41餡74.34搖63.18權(quán)65.56沙73.26錯(cuò)40.43鎮(zhèn)48.32潑65.13鍵64.23吩69.16瓣36.75穿40.343、反演翼本文的反演采賴(lài)用的是趙大鵬秤的程序，該程抄序被用于岡反演日本東北純部地殼和上地套幔證的茶p斃波歇與慌s怒波的速度結(jié)構(gòu)呀，特別屑是方C驟onrad瘋面醉，臨M侵oho換面，以及太平惑洋俯沖帶上的聞速度結(jié)構(gòu)。布圖匪（蒜5德）是該程序的頓基本算法思路屢?；背绦虻母臼巧嗖疥庴E貨5如，稿計(jì)算線性方程蹦組，反演分辨?zhèn)z率的高低主要窮在于線形方程礙組的解法的選冒擇。步戚驟碧2基、菜4蝦也是程序的重蹈點(diǎn)，因?yàn)樯渚€欲路徑的真實(shí)度柔和坡方程組系數(shù)的薄精確度直接影姿響到解的精度恢。本文將重點(diǎn)恭討論這幾個(gè)步歉驟。頂本文賴(lài)計(jì)算的初始楚模型捕利禾用熊C校onrad蠟面摧和蓬M濁oho墾面兩個(gè)速度不侍連續(xù)面將所模改擬的區(qū)域分飽成坐3序?qū)?。程序采用岸兩種方法來(lái)表艇達(dá)速度不連續(xù)暴面隨深度的分沉布演1劍，握2蔽，一是把深度與作為經(jīng)緯度的孫連續(xù)函數(shù)表達(dá)莖，另一種方法譽(yù)是使用二維節(jié)企點(diǎn)來(lái)表達(dá)一個(gè)爐不連續(xù)面。當(dāng)誕節(jié)點(diǎn)的深度分霧布已知時(shí)，不較連續(xù)面上任何毫一點(diǎn)的深度可共以利用周?chē)那膫€(gè)節(jié)乳點(diǎn)通過(guò)線性插舍值的方法求得驕。殃反演中可將地古下介質(zhì)分為小歡塊體，假設(shè)每退個(gè)塊體中的速轟度均一，以塊辰體中的一個(gè)點(diǎn)帆為代表，形成肝用三維節(jié)點(diǎn)表朱達(dá)的三維速度棚結(jié)構(gòu)紅(迎見(jiàn)圖撿6熱)膀。理論上，在教塊體恐的分割足夠小壞的情況下，該值模型可以足夠競(jìng)精確的表示出境三維波速的任奮何變化。歌本文在反演中告，在模型區(qū)域惜的經(jīng)向和緯激向上各設(shè)置體了祖28傻個(gè)節(jié)拐點(diǎn)，在深度上志設(shè)置組了康1狐2蘭個(gè)，共形成習(xí)了粘28水×撿28陪×患1你2夜的三維網(wǎng)格。哥節(jié)犯點(diǎn)的速度設(shè)為絲未知參數(shù)，菠第懸m駐層任意灰一點(diǎn)的速度用質(zhì)線性插值公式占計(jì)算擺騰(臣9嘗)憶其中要是緯度嶺,心是經(jīng)度功,肯是深度。風(fēng),懇,謠是圍繞點(diǎn)季的八個(gè)節(jié)銅點(diǎn)挖。像是節(jié)聽(tīng)點(diǎn)尺的速度。1、讀入發(fā)震時(shí)刻，震源位置，臺(tái)站位置，射線類(lèi)型及到達(dá)臺(tái)站時(shí)刻等初始數(shù)據(jù)。1、讀入發(fā)震時(shí)刻，震源位置，臺(tái)站位置，射線類(lèi)型及到達(dá)臺(tái)站時(shí)刻等初始數(shù)據(jù)。2、利用初始震源位置和臺(tái)站位置使用迭代的方法追蹤射線路徑。3、利用初始速度結(jié)構(gòu)模型計(jì)算射線的理論走時(shí)。4、計(jì)算實(shí)際觀察到時(shí)與理論到時(shí)的差值即走時(shí)殘差，構(gòu)建殘差與震源參數(shù)和速度參數(shù)的線性方程組，并計(jì)算系數(shù)矩陣5、用最小二乘法求得震源參數(shù)與速度參數(shù)，構(gòu)成反演后的三維速度模型欄圖牌5前，程序的算法代結(jié)構(gòu)過(guò)圖化6奏-瘋a昂，節(jié)點(diǎn)分布剖腳面狠圖政罪嫂鳳婦漿井圖廟6倚-舟b項(xiàng)，節(jié)點(diǎn)分布平芹面圖詠3殿.1概射線追蹤窗射線追蹤是地奉震反演的一個(gè)戚重要問(wèn)題，快示速準(zhǔn)確的射線拉追蹤對(duì)地震反碗演是很有必要嬌的。霉在沒(méi)有速度間郊斷面的地層內(nèi)月，倍程序采用的是譜Um萬(wàn)和蘋(píng)Thurbe賀r墻于朵198脾7輝年發(fā)明的快速傘三維射線追蹤業(yè)的近似方法孤9秒（留pseudo腿bendin寶gtech諸niqu展e潤(rùn)）寨。該方法的主糖要依據(jù)是費(fèi)馬吃原理，即丘為了達(dá)到穩(wěn)定戴，射線走時(shí)總產(chǎn)是取最小值。號(hào)該方法沒(méi)有迭需代修正射線路半徑而是直接使邊走時(shí)最小化。福走時(shí)沿著射線民路徑可以表示酒為鹿逼眼屋賠脆騾雙窗逼寨(雷10)騙是路徑微元，前是地震波速。勺在實(shí)際計(jì)算中豪走時(shí)宏可以近似表示振成格齊旗痛仙踐臺(tái)k=2,3,?！籲豪逆吃(磨11)塌其中近是第欲個(gè)點(diǎn)上的位置只矢量，郊是第漆個(gè)點(diǎn)的波速。迫考慮三個(gè)相鄰艘的點(diǎn)（見(jiàn)圖陪7蹦）設(shè)廈和職是固定的，在是動(dòng)點(diǎn)。存在止一個(gè)君點(diǎn)循，使得在這個(gè)舟區(qū)間的走時(shí)取營(yíng)最小值，為了儉確定焦，必須確定奉的幻方向矢量鄰以及籠對(duì)鞏中材點(diǎn)踏的偏移量像?？资紫龋渚€方降程可以寫(xiě)成傻盛析捷預(yù)呼扛佳雹(喘12)備是射線上的位足置矢量（梅Leean認(rèn)dStew俗art,19訴8洲1騙）織。由崖（渡1榴2獲）式可以看出筐右邊第喘駐圖戚7值，（早X銹k-1損,X朽k蕉,X貿(mào)k+1運(yùn)）下為相鄰三個(gè)點(diǎn)驟，長(zhǎng)X渡k習(xí)’狡甩為窯射線真實(shí)經(jīng)過(guò)烈的點(diǎn)貓二項(xiàng)言是速度梯度平阻行于射線維矢量抵的分量。該式啦說(shuō)明速度梯度恐垂直于舒射線矢量的分嫂量總是反向平感行于射線抹曲率的創(chuàng)方向。由于晉點(diǎn)的射線鐵切線方向近似首平行辨于射矢量討的方向，因此喊速度梯度垂直塔于射線矢量的姓方向給出了近誦似滿足方程墾（很1課2機(jī)）的點(diǎn)婚的偏移方向潑，該方向可表贊示為你忠矮(1網(wǎng)3)秒由于無(wú)法在沃?jǐn)_動(dòng)前得到彎點(diǎn)的速度，因?qū)俅?，必須?duì)它糊進(jìn)行估計(jì)。用顫Taylo妄r宜公式在擠處展開(kāi)有游竹題捕金拼耗奸今嶼招泄怕還(絞15)屢由掛（稠1系1儲(chǔ)）式，狂利用梯形法則好，則沿著相鄰辟三個(gè)點(diǎn)鍋的射線走時(shí)可文以寫(xiě)成杰體昆恥帽坡秘秧歐統(tǒng)(沖16)械其中磨,玻。為了使走時(shí)配取最小值，對(duì)潔（克1竹6奏）式求導(dǎo)數(shù)，遭并令之等于零窮，可得娛尸武漏件熊妻低(秒17)橫將索（輛15索）式代入回（駱1籃7昆）式，忽略高汽階項(xiàng)，可得續(xù)順慈曬驟恭(刑18)掘由沒(méi)（化1從8省）式可解得偏腰移量蠢局教剛樹(shù)(挖19)稀然而奉在有速度不連姑續(xù)面的情況下險(xiǎn)這種方法就不叔能再用了，因桑而，程序使用僵嘗試的方法追柄蹤不連續(xù)面附落近的地震射線眉。如圖化8威，考慮一個(gè)不紫連續(xù)面閑，地震波速旋的兩側(cè)分別為率，柜，撓與衡都是連續(xù)變化飯的純。索A劣和犬B闊分別位于冶兩側(cè)，波速為奧，趟，喂C平是地震射線和版的交點(diǎn)初，辱C均點(diǎn)兩側(cè)的波速裳為闖，缸，帆當(dāng)熄A雅，某B以?xún)牲c(diǎn)相距不遠(yuǎn)權(quán)時(shí)可月用奇與怨的算術(shù)平均值蝦，以及汗與派的算術(shù)平均值拴來(lái)近似表示餃A舞C酷段姓和儀B館C便段的波速。為榨了找堂到沙C輕點(diǎn)，沸從哀A碧，曉B腫兩點(diǎn)分別向嘴做垂線，交點(diǎn)鄰為戰(zhàn)A龜’妄，緣B購(gòu)’韻，匙則刻C攏點(diǎn)位效于慧A爛’栽，燦B國(guó)’抹之間繳，用對(duì)分法，融重復(fù)使用捷snell統(tǒng)定律，就可以鑰找脅到胡C展點(diǎn)。就在實(shí)際計(jì)算中于，交替使坐用麻snel熱l斷定律刊和犬pseudo撒bendin主gtech宇niqu忘e吊，就可以得到阿真實(shí)的地震射秒線路徑。如圖味9溝的模型倍，您A泉1謝是臺(tái)站的位置招，效A撒5丸是震源位置，您之間有三個(gè)不腰連續(xù)面。首先遷連典接術(shù)A坐1淺和順A鞋5拐與不連續(xù)面的季交點(diǎn)分別奶為詢(xún)A集2仰，涂A喘3敲，仇A末4努。柱在赤A重1蟲(chóng)和混A有3劃之間利袍用圓snel團(tuán)l佳定律可求得新徑的間斷肉點(diǎn)飽A譽(yù)2做’羨；跳在劣A帳2配和賄A姿4螺之間利信用比snel謀l幕定律可求得間舟斷揮點(diǎn)顯A個(gè)3抱’偽；奶在賞A愚3江和播A沸5悄之間利另用姨snel竄l暢定律可求得間積斷繭點(diǎn)起A王4循’串。然后炎在鳳A服1省和鹽A川2知’英之間，利用蘿pseudo冠bendin景gtech寇nique優(yōu)可求得蹈點(diǎn)脫B蹦1喚，同理，僻在鍛A津2占’療和迅A站3巴’壯可求得點(diǎn)炸B賢2渣；銜在診A浸3酸’鉗和欄A族4現(xiàn)’趁可求得點(diǎn)軋B第3瀉；身在卻A賊4靈’早和猛A乖5患可求得點(diǎn)指B旨4碌。再使桑用著snel搖l榆定律，在殖B瞇3麗和粉B彩2散之間可求致得榴A嗎2甩’塑’遙；果在玻B珍2惹和道B晌3飲之間可求遮得師A戴3奮’初’釋?zhuān)会槞C(jī)在姐B病3擠和慘B答4段之間可求筒得負(fù)A寄2竊’辟’抹。然后再使掠用異pseudo垂bendin栗gtech旅niqu挎e除，如此迭代數(shù)射次后即可逼近慨真實(shí)的地震射鄙線。坡枕確陷圖碑8鹿，嘗試法追蹤兆不連續(xù)面附近燙地震射線炕圖扛9評(píng)，迭代法求地蓋震射線括3網(wǎng).2墨方程組系數(shù)的峰計(jì)算飽使用上述的射長(zhǎng)線追蹤欲方法得到字地震射線跡路徑赴，使用初始速柱度模型，初始御震源裁位置頭等已知量搭即可求得理論括走時(shí)弓。致實(shí)際亦觀察郵到查時(shí)與理論誘到襲時(shí)的差值，即庭走時(shí)殘差（暴arriva搞ltime程resid執(zhí)ua獨(dú)l晌）所反映出真實(shí)詞的誓震源位置古和發(fā)震時(shí)間臥與戚記錄去的辮震源位置泡和發(fā)震時(shí)間的衡差異（震源參先數(shù)）撈以及實(shí)際速度透結(jié)構(gòu)與初始速逮度模型的差異霜（速度參數(shù)）直。江對(duì)于每個(gè)臺(tái)站信接收到的每條疼地震射線都可繡以建立由一個(gè)應(yīng)走時(shí)殘差與震光源參數(shù)和速度嗎參數(shù)組成的方仔程若5共，舟14赤，對(duì)與多個(gè)臺(tái)抄站和多條地震喘射線則由一系子列方程組成方嗓程組。蛋本節(jié)將討論方壓程組的系數(shù)的孫近似計(jì)算。輕先爬考慮苗方程組中的一萌個(gè)方程將，即一個(gè)臺(tái)站舟接收到的一條理地震射線琴。設(shè)攝一個(gè)體波從震決源到伶j廚臺(tái)站點(diǎn)i因的走時(shí)芹為白君兩瘦途餐策遺嫁尼功(計(jì)20)蘇其中委為臉慢度厘，搜為射線路徑微盲元拖，觀測(cè)到時(shí)為由，慢理論到時(shí)寒為則走時(shí)殘差為巷肺鐮政城怪吩言板渣招(巧2孫1騎)隙由于實(shí)際反柴演中，真正已猴知的量只有臺(tái)么站位置和到時(shí)付，因此僻造成陡走時(shí)殘差洲的因素聞包括了震源位告置獲的差異，速度盯結(jié)構(gòu)的差異和儲(chǔ)發(fā)震時(shí)刻的差且異，可寫(xiě)為暮勁饞樂(lè)消(雹2需2糾)雄其中，埋右邊的竿頭三項(xiàng)是震源有部分的差異，線第四項(xiàng)是發(fā)震斷時(shí)刻的差異，千第五項(xiàng)是速度武結(jié)膨構(gòu)差異，最后李一項(xiàng)是高階小扶量梅和觀察誤差等緩項(xiàng)。哄注意到（矮22爛）式有關(guān)速度晉結(jié)構(gòu)盯差異的戀部分，考慮到姥將地震射線分嫂成有限條澇線段，就可藍(lán)用求和代替積釋分推。因此將所選非區(qū)域地下分座為燃K盼個(gè)塊體，這樣窩積分可寫(xiě)成塌危倒鴨喜雕向(劣2繪3塑)塑k=1,2,餐,休K概，為地下掩所匆分成的塊體，協(xié)為地震射線穿困過(guò)次第螺k兔個(gè)塊體所用的渾時(shí)間，圓為初始波速。躺記龜，則速度似結(jié)構(gòu)持差異部分可寫(xiě)寧成豬。族由嶼（恰22樸）式和（咱23裕）式，預(yù)為搬最終方程間所求參數(shù)，而緒為方程的系數(shù)啊，其中北T矩IJ警K飄可由想初始波速和射汽線在塊招體費(fèi)k弊中的路徑得出核根據(jù)寧T桌hurber饞(1986)葡，單際帳盤(pán)愛(ài)秤皮炭今艱(燒24特)陸其中崗k=1,2,虛3抖分別暴為令X幼軸豆，川Y攔軸險(xiǎn)，筍Z懷軸。埋假設(shè)震源的初拉始位置為晨，初始波速為膠常數(shù)辣，煉則哄（況2址4壺）式可以改寫(xiě)街為嗎拜烈拾艷診妖欄精箭駁旦恨刷(厭25漲)畢北灶鋸昨請(qǐng)喚至此，方程的裂系數(shù)都可以用膏已知量近似表組出。軟3伍.3罷震源參數(shù)和速狗度參數(shù)的解出凱設(shè)有吳N渾個(gè)臺(tái)站惕和嗎M設(shè)個(gè)地震，且每乏個(gè)臺(tái)站都接收嘩到挑了熄M歷個(gè)地震，則走犁時(shí)殘差可以組誓成一個(gè)拉列幼向量產(chǎn)，其轉(zhuǎn)置為葬布屈其中芽，同時(shí)把所有潮震源參數(shù)和中街間參數(shù)寫(xiě)成一梁維宋列踐向量策，其轉(zhuǎn)置為神輛賓亡安這樣，可以將近走時(shí)殘差的方總程組改寫(xiě)成矩近陣形式，脫丹病驕愁襪椒歉渠迎弓(完2掠6明)即（紹26丑）式中，呢是誤差向量，輝是筆的系數(shù)矩陣，炮其系數(shù)孟的值已在上一黃節(jié)討論過(guò)意。對(duì)于某個(gè)特狐定的地震射線膜，只有四個(gè)震白源參數(shù)和一小渡部分有射線穿攀過(guò)的塊體的速均度參數(shù)岸對(duì)走時(shí)殘差有狀貢獻(xiàn)，因此系液數(shù)矩陣專(zhuān)中的大部分脊為農(nóng)0濾。勾為了求解矩陣丑，忽略畏，使用四最小二乘法（低LSQ藥R枕法冷）廉1牽，厭5福（商N(yùn)olet,浙1985衛(wèi)；系Spakma顛nand式Nolet,瓦1988君；跟Leesa藏ndCro謀sson,1左989珍）洲即可求得震源屯參數(shù)和速度參風(fēng)數(shù)。4、結(jié)果分析罵青描在正演程序中蹈，讀入震源的穩(wěn)位置（見(jiàn)表禿2桐）和臺(tái)站的位思置戚和效正演每模型速度（見(jiàn)曾表反3限）慈表每2脹，震源位置升經(jīng)度（度）酬緯度（度）泊深度參（幫k蘇m債）霜地歪震浩1璃110.1莊35.2齒240蓬卸典地暫震擊2柳110.2橡37.8棒260靜啟扒地填震慎3壽110.3倚39.5煤280蜓珠盤(pán)地恒震嚷4箏110.5競(jìng)35.7黨300消趨秒地倘震竹5蠟110.9雷36.9番320晃代抗地蔥震繼6賺111.1無(wú)38.6輝340既丸達(dá)地維震反7熔111.2逆35.1殼360江按面地敢震輩8秧111.5孩35.5嗚380顏堅(jiān)茅地續(xù)震吃9并111.8機(jī)37.4燃400瞧過(guò)借地呀震霜10首112.0訴39.6平235繼手親地敲震餅11臟112.4勿36.7孝245柳慈邀地肝震儀12詳112.8衰37.6打267翅竄凳地薯震芬13椒113.1蠻39.4獻(xiàn)293拐陸太地傳震餓14廢113.6辰35.8身335仔禿腐地魚(yú)震柿15饒113.8捆38.1跡357麥桶嶼地孕震圈16杏114.2閥38.7泰370格弓慎地眉震敵17相114.6賤35.2毫390哭施法地家震寧18深114.8濾35.4夢(mèng)385鉤扔型地甜震互19爬114.7蹄37.9移314戀冒機(jī)地孟震廢20過(guò)114.3涂38.6鬧287糖表膀3在，模磁型背p阿波速度槳H(km)砌20萍35揭77.5竿120抖160理210工260殿310她360剛400榴V勻p必(終km/s)熟5.8赤6.5枯8.043諸8.048重8.00晶8.238藥8.391北8.574村8.756挨8.939醉可得到模型的蛙直恭達(dá)惠P曲波辯理論走時(shí)，咽將理論走時(shí)代扒入反演程序得恰到耽反演后的直各個(gè)深度的地想層的觀p釘波速度巷結(jié)構(gòu)。遮表檢4桌表示的是反演到得到島的恐p圈波在各個(gè)揮深度上的總體乓速雜度姐。保表弊4邁，千反演后棍的購(gòu)p收波速度興H(km)傾20延35擇77.5及120處160鏡210小260與310躲360邪400稀V防p過(guò)(火km/s)日5.8春6.5伙7.93泛8.03芬8.00宮8.16錢(qián)8.40轟8.58勉8.69偽8.91且事實(shí)上，反演季程序反演得到艱的是三維波速喘結(jié)構(gòu)，即不同久深度各個(gè)網(wǎng)點(diǎn)厲的速度，從反翁演乞結(jié)果來(lái)看，同哭一深度某些不塞同經(jīng)緯度的節(jié)爽點(diǎn)的速度并不扣完全相同而是末有微小的差異勿，這種差異在搬低速層更加明績(jī)顯，也就是說(shuō)絲反演后的速度篩不能夠完全和茂正演速度模型尖一致，造成這懲種差異的原因堤是正演和反演孫的模型不相同喝，正演采用的彈是平行層模型炕，并假設(shè)每層儉的速度是常數(shù)以，而反演采用煮的是球殼模型擇，速度在層中肆是連續(xù)變化葬的蜓，正是這種模守型速度的差異醉性導(dǎo)致結(jié)果不么能完全符合。架盡管如此，從配表素3墻和表爬4頸來(lái)燒看，在整體趨恭勢(shì)上，反演的脹速度模型和正冶演的速度模型三是比較吻合的某，經(jīng)過(guò)五次迭打代后的反演得舍到的走時(shí)殘差腰的方均根的總薪和為中0.5595憶4s有。巨圖（采10霞）是正演速度魚(yú)模型和反演速挽度結(jié)果圖，懶說(shuō)明反演計(jì)算口得到的走時(shí)與提正演的走時(shí)是吹非常接近的，咱這也說(shuō)明了反叼演得到的結(jié)果炊是比較準(zhǔn)確的未?？笀D估10利，模型與反演撕后速度對(duì)比圖4、結(jié)論與從以上的分析犧看駱可以得出索1送、正演模型在監(jiān)一定條件下是橫簡(jiǎn)單可行的委2踢、通過(guò)正演模飼型與繁衍結(jié)果限的對(duì)比結(jié)果較駐好說(shuō)明綢反演程序使用腳的方法具有高聰度的精確性和歸高效性的特點(diǎn)球，對(duì)不同的模掃型，復(fù)雜的結(jié)譽(yù)構(gòu)伍都能快速地追遇蹤射線，計(jì)算省震源參數(shù)和速窯度參數(shù)，恭LSQR兩法的應(yīng)用使得察程序能處理大錫規(guī)模的反演問(wèn)采題。擾3槳、茂除了直估達(dá)科p狗波去和銜s親波，反射波和遼轉(zhuǎn)換波都可以致用來(lái)反演速度皆結(jié)構(gòu)，使程序包的使用面更廣緣，精確度更高歲。而正演程序怠則反映出效率營(yíng)不高和模型不厲夠真實(shí)的特點(diǎn)像，因此對(duì)正演跳模型的改善和黃算法的改進(jìn)是蠻必要的。御Abstra壯ct宜Int目hispa尋per螺,婆歲Iset腹upah葬omog堵eneous集initi廉a(chǎn)l畢model崇fors懼implic麥ity漆.Ista趟rtwit灌hase菜tofe啞arthqu砌akesw可ithin引itial京hypoc劫enter屯locati廁onsan論dorig恰intim秘e手.Bych個(gè)anging繡theo熊rigina螞langl撐e世,thel礎(chǔ)ocatio洪nwher年ethe焰seismi漁cray找arrive科datt仰hesur侄facec塞anbe繁found.襯Thus,t防hearr繁ivalt仍imeof才thes灑eismic膝rayc煎anbe木determ伴ined.I壺nthe畝invers際ion得step音,Iuse痰thep紛rogram訂writt蝕enby透Dapeng族Zhao艙toget匠thev腐elocit仆ystru梢cture大姐witht糊hesea由rrival悟time賠data紗.Then益Icomp蔽areth隊(duì)evelo食city軟struc擊ture講with勇initia攻lmode鹽land級(jí)getth差econc捉lusion嫂which滋issa雜tisfie次d壺.參考文獻(xiàn)連1燦、尋Dapeng張Zhao,綿Akira端Hasega坊wa,and矛Shige津kiHor杠iuchi,猛Tomagr著aphic有Imagin粉gofP洞andS研Wave昂Veloci辛tyStr師ucture珍Benea博thNor吊theast鄙ernJa畜pan,卻J.Geop宵hy.Res偵.丈,97,19攀,909-1擺9,928,開(kāi)1992蛾2抹、悲Dapeng探Zhao刺andAk予iraHa刺segawa走,Pwav基eTomo洞graphi段cImag恒ingof金theC掃rusta鷹ndUpp寒erMan它tleBe壁neath言theJa埋panIs蹲lands,票J.Geop候hy.Res趙.潤(rùn),98,43凝33-435婦3,1993懂3癥、邪Dapeng濾Zhao,本Seismo逃logica喜lStru希cture底o(hù)fSub窩ductio鐮nZone語(yǔ)sand備itsIm艦plicat隨ionsf蒜orArc布Magma恢tisma款ndDyn著amics,富Physic鋼soft柏heEar捕thand纏Plane哥taryI巷nterio鍛rs源,127,1挎97-214棍,2001縮4簡(jiǎn)、摟放gdahl幻andW.格級(jí)e,R坐elocat桑ionof鍬L暑ocal浸E丹arthqu賺akes賀B叫y別S漲eismic引R征ay壓撫T循racing際,澇J.川Geophy亮.Res.撕,81舌,4400-逢4406,1僅976辯5昂、鴉G.Nole濁t(yī)Solv半ingLa共rgeLi占neariz盜edTom鏟ograph塞icPro婆blems禾,in坐Seismi精cTomo剃graphy崗Theor障yand文Practi精ce逢,edite京dbyH桂.M.Iye贊rand敵K.Hira歐hara,p遭p.227-玻247,Ch柿apman邁&Hall潮,2-6B聾ound.思翠Row,撥撕珍London宇,瘋UK艇,艱1993早6答、筋Hans-P駁eterB爸unge,S淺tephen禿P.Gra晶nd,Mes麻ozoic鼓Plate-以motion億Histo嫌rybel漆owthe稱(chēng)North提eastP復(fù)acific迫Ocean鞏from巖Seismi交cI豐mages戚ofthe支Subdu甚ctedF環(huán)arallo何n甩Slab,舅Nature領(lǐng),405,3攔37-340軟,2000餓7行、秘Keiiti塑Akia雖ndW.H繼.K.Lee掉,D掌etermi障nation可小of厚T懲hree-d閣imensh蘿ional凳V賠elocty暈A弟nomali本es帥U嬸nder駱跟a愁S擾eismic邪A遮rray擺U寒sing們F警irst盼PA沉rrival燕T茶imes洪F酸rom杯L逢ocal雪E租arthqu叔akes悉,1.