长白山天池火山区S波包络展宽的特征.pdf

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1、第31卷第4期地震地质Vo1．31．NO．42009年l2月SEISMOLOGYANDGEOLOGYDee．，2009doi：10．3969／j．issn．0253—4967．2009．04．003长白山天池火山区S波包络展宽的特征范小平李清河何海兵杨从杰‘金淑梅1)江苏省地震局，南京2100142)镇江市地震局，镇江212001摘要高频s波随着传播距离的增大其均方根(RMS)包络逐渐变宽，把这种现象称为s波的包络展宽现象。s波传播路径上随机分布的非均匀体对s波的多次前向散射和绕射作用是导致s波包络展宽现象的主要原因，因此可用s波的包

2、络展宽现象来研究介质的非均匀性。采用s波包络峰值延时对s波包络展宽现象进行量化。S波包络峰值延时定义为s波初至与其RMS包络峰值最大值之问的时间差。文中对长白山天池火山区204个小震记录进行了s波包络展宽分析，研究发现长白山天池火山区小震s波包络展宽现象明显，s波包络峰值延时与震中距、频率呈正相关；运用统计学方法获取了长白山天池火山区不同频带下s波包络峰值延时与震中距之间的关系。研究结果对认识s波包络展宽的特征以及定量研究长白山天池火山区介质的非均匀性具有重要意义。关键词长白山天池火山s波包络展宽s波包络峰值延时中图分类号：P315．

3、31文献标识码：A文章编号：0253—4967(2009)04—0598—090引言岩石层中随机分布的非均匀体将引起地震波的散射，这些散射波携带了大量的关于岩石层内部介质非均匀性精细结构的信息，因此可以通过分析地震波的散射信息来研究地壳介质结构的非均匀性。s波随着传播距离的增大其均方根(RootMeanSquare)包络逐渐变宽，我们称之为s波的包络展宽现象(Sato，1989；Satoeta1．，1998；Saitoeta1．，2002)。普遍认为s波传播路径上随机分布的非均匀体对s波的多次前向散射和绕射作用是引起s波包络展宽的主要

4、因素(Sato，1998，2002)。s波包络展宽法是定量研究岩石圈中随机速度非均匀性的有力工具。s波包络峰值(t)延时可对s波包络展宽现象进行量化，s波包络峰值延时定义为直达s波初至与其RMS包络振幅最大值之间的时间差(Takahashieta1．，2007)，可以用S波包络峰值延时的大小来评价介质的散射强度和描述介质的非均匀性程度(Guseveta1．，1999a，b)。Obara等(1995)分析1～10Hz的微震s波包络峰值延时时发现日本关东地区火山区介质存在明显的非均匀性。Takahashi等(2007)采用深震S波包络峰值

5、延时对日本东北地区第四纪火山区介质的非均匀性进行了研究，结果发现火山区下存在强烈的介质非均匀性，并认为这种非均匀性可能与岩浆囊的上升有关。[收稿日期]2009—07—14收稿，2009—11—16改回。[基金项目]“十一五”国家科技支撑计划项目(2006BAC01B04)和地震科学联合基金(A08026，A07138)共同资助。4期范小平等：长白山天池火山区S波包络展宽的特征599一一1992)长白山天池火山是中国第四纪火山活动最强烈的地区之(刘若新等，。为了进步认识长白山天池火山的活动性，中国学者对长白山天池火山区进行了天然地震观测

6、(吴建平等，2004，2005，2007)、人工地震测深(张先康等，2002；赵金仁等，2003；刘志等，2005)、电测深(汤吉等，2001)等多方法多手段的观测研究工作，研究结果均认为长白山天池火山区地壳深部介质结构存在明显的非均匀性。本文对长白山天池，这种非均匀性可能与岩浆囊的分布有关火山区地壳浅部小震记录进行了S波包络展宽分析，获取了长白山天池火山区s波包络展宽的特征。本研究对认识长白山天池火山区浅部区域介质的非均匀性具有重要意义，也为利用地震波散射信息定量研究介质的非均匀性奠定了基础。1非均匀介质中的S波包络展宽非均匀介质中

7、的s波随着传播距离的增大其RMS包络逐渐变宽，称之为s波包络展宽现象。本文以vonK丘rm丘n型随机介质为例说明非均匀介质中的s波包络展宽现象。图1为vonKtirmttn随机介质中S波包络展宽的示意图，其中横坐标和纵坐标均表示模型的尺度大小，右侧25kmx25km=0=占．05，介质背景速度V色标表示模型的速度差异，模型的大小为，速度扰动率o==1800～2800m／s2km／sA1．0kma5．0km，模型横波速度的变化范围为。，波长，自相关长度为由图l可以看出，模型介质呈现强烈的非均匀性，无论横向或纵向上模型速度都表现出了明显的

8、速度差异；0km处点源激发的地震波受模型介质速度变化的影响在传播过程中发生了明显的变化，图l为s波波形及其RMS包络在震中距为7．5km，12．5km，20．5km处的示意图，由图可以看出随着S波传播距离的增大，s波波形