使用远震信号对上地壳结构成像

摘要

地壳浅部小于10km深的上地壳是研究造山、成盆过程和地质资源汇聚机制的重要区域,研究上地壳结构对于分析大地构造和资源勘探都具有重要意义.上地壳结构可以通过地震波的速度分布和反射率分布来研究.常规的上地壳结构研究采用主动震源激发和拖缆检波器接收的方式,虽然会得到高精度的上地壳结构,但存在低频缺失和排列长度不足的问题,导致成像的深度和覆盖范围都存在局限性.远震信号具有低的频率和较好的一致性,有利于研究上地壳的地震速度和反射结构.本文分析使用远震对上地壳成像的现有问题,并提出可行的解决方案.由于成像理论将地表反射点作为虚震源，因此又称为远震虚震源成像方法。这种方法首先用台网中各台站的平均初至波形求取震源信号，然后将震源信号与各道地震记录作反褶积从而取得反射剖面（Zou, et al., 2014）。本研究使用正演模拟分析了各种参数对虚震源成像效果的影响，例如：叠加多个远震的反射地震剖面可以有效地改善成像的信噪比和连续性；虚震源成像需要选择特定的震源频率范围，以减轻高频噪音以及低频造成的成像问题。将虚震源成像应用到三峡地区得到了三峡库首区上地壳的反射地震剖面。对成像剖面的进一步解释发现，得到的四川盆地和秭归盆地的底界面位置和形态与地表地质观测和大地构造背景吻合。由上可见，远震信号可以用于构建上地壳的地震波速度和反射界面结构。在不适合主动源采集和缺乏低频信号的地区，可以应用远震成像方法进行上地壳精细结构研究。