基于局部优化粒子群算法的背景噪声反演

从背景噪声中提取瑞雷波频散曲线并通过反演获得地下横波速度结构已被广泛应用于大尺度的地下结构探测和小尺度的工程勘探中.基于频散函数的反演目标函数可以有效解决多阶模频散曲线联合反演的模式误判问题,然而其广泛分布的局部极值导致更为严重的多解性,在大范围的参数搜索空间下很难获得最优解,需要搭配全局搜索性能强的优化算法.本文提出局部优化粒子群算法(PSOG),通过粒子迭代过程中引入局部优化方法提高种群多样性,避免陷入局部极值并加快收敛速度.为验证新算法的有效性,结合基于久期函数的目标函数对理论合成数据进行反演,结果表明,局部优化粒子群算法比传统算法的稳定性与准确性都有显著提高.处理了上海苏州河地区的背景噪声数据,成功地对古河道切割造成的软弱层进行成像.PSOG算法与新型反演目标函数的结合在背景噪声勘探的工程应用上具有巨大潜力.     

利用地震和爆破资料反演宁夏及邻区浅层三维速度结构

将有限差分正演及LSQR反演方法应用到宁夏及邻区,利用该区2003-2009年7年间的地震和爆破记录,经过重新细致分析,得到了具有4个以上台站清楚记录到初至波Pg和Pn到时的地震426次、爆破52次,剔除到时离散较大的数据后共有2 788条记录.获得了不同深度的速度平面分布图像以及不同位置的深度速度剖面图像.得出深度0...     

有限频与射线层析成像比较研究综述

从正演近似性和反演多解性两方面对有限频与射线理论的争论历史和比较研究进展进行介绍并评述.从早期的衍射层析成像开始,回顾了有限频理论的发展历史.详细介绍了2005至2006年问有限频理论的拥护者与质疑者之间的一场影响深远的争论.这场争论纠正了之前十多年许多地震学家将地震波相关走时与初至走时相混淆的错误认识,使有限频理论得...     

地下爆炸Rg波低谷点激发机理

目前普遍认为Rg_S散射是地下核爆炸短周期Lg波的主要能量来源,其主要依据为由线性偶极补偿源（CLVD）激发的Rg波谱的低谷点随深度变化的特征与区域震相Lg波谱的低谷点随深度变化的特征具有一致性. 本文利用简正振型理论,分析了Rg波谱中低谷点的形成机理,给出了各种速度模型下CLVD源深度与低谷点频率之间的关系,并分析了利用公式hCLVD=V/(16fNull)估计震源深度的局限性. 本文的研究结果进一步支持了CLVD源是激发Lg波的主要因素的观点,并得到重要结论：CLVD源形式下的本征位移函数及其导数的叠加所形成的极小值,即源的空间分布特征,是形成Rg波低谷点的原因,而不能仅用水平向基频本征位移函数过零点来解释.     

地下核爆炸Lg波的激发机制

地下核爆炸Lg波的激发机制,目前尚未十分清楚.其中主要观点之一是源区附近由补偿线性矢量偶极源（CLVD）激发的Rg波的散射形成的S波是Lg波能量的主要来源.本文利用理论地震图模拟方法,基于东哈萨克斯坦地区速度模型,分析比较了东哈萨克斯坦地壳速度模型下的爆炸源、张裂源及CLVD源对区域震相Lg波的影响.结果表明,从能量的角度来看,CLVD源是激发Lg波的主要因素.模拟计算结果也进一步证实了CLVD源激发的Lg波振幅谱具有低谷点的特征源自于该震源所激发的Rg波;在此基础之上,检验了Patton提出的估算震源埋藏深度的经验公式.结果发现,该公式仅适用于震源埋藏深度较浅的情况（<500m）.这些结果对于进一步理解及更好地利用Lg波具有重要理论指导意义.     

水平层状介质中的快速两点间射线追踪方法

提出了一种快速准确的水平层状介质中两点间的射线追踪方法. 该方法对任意复杂的水平层状速度结构、 任意大小的入射角都能稳定、 快速、 准确地收敛. 将本方法分别与伪弯曲法和Kim方法进行了比较. 结果表明: 本方法比伪弯曲法的计算效率和计算精度更高, 但是只适用于一维速度结构; 在入射角不大的情况下, Kim方法与本方法效果相当. 在大入射角的情况下, Kim方法失效, 但本方法能快速稳定地收敛到真解. 本文提出的射线追踪方法为很多实际地震问题提供了强有力的工具, 但适用范围仅限于水平层状介质.      

近震源破裂过程反演研究--Ⅱ.9.21中国台湾集集地震破裂过程的近场反演

根据非线性规划研究的最新成果所设计的一种全新的震源破裂过程的反演方法, 用近场地震波观测资料反演了1999年9月21日发生在中国台湾省集集Mw7.6地震震源破裂过程.为了使反演中设置的断层模型与集集地震实际破裂面尽可能一致, 以尽可能减小由于断层模型设置的不确定性对震源破裂过程反演结果的影响, 设立的断层模型为与集集地震造成的主要地表破裂尽可能拟合的弯曲面模型.反演结果显示: (1) 集集地震震源的破裂大体持续了32 s, 其中主要破裂发生在第6～27 s间, 破裂主要集中发生在断层北段向东拐弯处.(2) 震源破裂以逆冲为主, 平均滑动角为64.5°, 与USGS, Harvard及CWB(台湾中央气象局)的结果相当.标量地震矩为7.76×1020牛顿米, 稍大于USGS和Harvard反演的标量地震矩.(3) 集集地震震源的破裂存在清晰的成核过程, 成核过程经历6 s后, 地震矩释放明显加速.起始破裂从断层南段开始, 10 s后破裂主要集中在断层北段发生.最后将反演结果与震后GPS观测结果进行了对照分析, 并对反演结果的科学意义进行了讨论.     

A rapid and accurate two-point ray tracing method in horizontally layered velocity model

Introduction The determination of the ray path between a source and a receiver is fundamental to many seismic problems such as earthquake location, travel time inversion, computation of synthetic seismograms, depth migration, and seismic tomography. The calculation of travel times and their derivatives depend on the determination of ray paths, which is the most time-consuming work in seismic tomography. Therefore, a fast and accurate ray tracing method is particularly important. Many ray-traci…     

The effect of spall on Lg waves

Introduction The Lg phase plays a central role in nuclear test detection, discrimination, and yield estima-tion because of its stability in propagation, but the excitation mechanisms of Lg phase are not fully understood. Regional Lg is a short-period guided wave composed mainly of a sequence of multi-ply reflected post-critical S waves trapped in the crustal wave guide. Several studies carried out recently (Gupta et al, 1992; Patton and Taylor, 1995; Gupta et al, 1997; Wallace, 1991) have …     

保角变换在区域面波群速度反演中的应用

通过保角变换，把一个球面局部区域扩展到球面上更大的球台域，再由球台域解析延拓到整个球面域.作为约束条件，变换过程中面波速度保持不变.在变换后的球面域上用球谐函数来拟合速度函数，达到降低球谐系数阶数的目的.面波群速度的反演变成了球谐系数的线性化反演，由球谐系数计算反演分辨核以及方差.该方法的优点是计算速度快，等值线光滑，构造界限清晰，该方法同样适用于各种局部球面区域的分析.