基于直达波和深度震相初动极性的震源机制联合反演方法技术

本发明专利技术涉及一种基于直达波和深度震相初动极性的震源机制联合反演方法，具体步骤包括根据地震事件位置、台站位置和预设的速度模型计算得到直达波和深度震相sPL各自的走时和离源角；再根据直达波和sPL的走时分别确定直达波和深度震相的波形位置，并根据波形位置分别拾取直达波和sPL的初动极性；最后，按照预设的走向、倾角和滑动角间隔产生一系列震源机制候选者，将每一个候选者的直达波和sPL的初动极性与观测值进行匹配，以满足给定匹配阈值的候选者作为可能的震源机制解。本发明专利技术将深度震相sPL的初动极性作为震源机制反演的新型约束条件，能够大幅度提高稀疏台网区域的地震震源机制的准确度。制的准确度。制的准确度。

【技术实现步骤摘要】
基于直达波和深度震相初动极性的震源机制联合反演方法


[0001]本专利技术属于地震学领域，具体涉及一种基于直达波和深度震相初动极性的震源机制联合反演方法。

技术介绍

[0002]现有技术中，通常利用台站数据中完整的震相波形信息进行约束震源机制，比如通过体波和面波进行联合反演地震的震源参数。或者通过多种体波干涉形成的一种长周期震相（W phase）波形反演震源参数。这两种波形反演方法均能快速得到地震事件的震源参数，但是，所使用的震相的周期通常较大（T>45 s），仅适用于中强震级的中深源事件，而且对小震级的浅源地震的震源参数约束性差。
[0003]相关技术中，为了实现通过小震级事件的波形信息反演准确度高的震源参数，相关技术人员提出了CAP（Cut and Paste）方法。随后，有人对CAP的振幅归一化处理进行了改进，使得该方法能够更好地匹配实际观测的震相波形，对浅源地震的震源参数约束效果好。但是研究表明，CAP在稀疏台网情况下求解震源机制解需要对一维模型的准确性做矫正。对于小震级地震，因缺乏足够的低频能量，CAP需要使用更高频的信号进行反演震源机制，此时需考虑地下三维结构的影响。除了上述波形匹配方式，还可通过初动极性反演震源机制，这种方式能更直接和快速地求解震源机制解。因此，有人提出了通过匹配观测和理论的P波初动极性的方式，在允许的极性匹配误差范围内求解出最佳的震源机制解，提出了FPFIT（Fault plane fit）方法。但该方法未考虑射线的离源角误差会影响震源机制反演的稳定性，为此，有学者通过不同分量之间的直达波的振幅比和直达波初动极性一起联合反演震源机制，然而，振幅比值容易受到噪声的干扰，从而影响震源机制解的准确性。

技术实现思路

[0004]鉴于此，本专利技术的目的在于克服现有方法的不足，提供一种基于直达波和深度震相初动极性的震源机制联合反演方法，以解决现有方法中仅通过直达波初动极性反演震源机制存在不够准确的问题。
[0005]为实现以上目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于直达波和深度震相初动极性的震源机制联合反演方法，包括：获取地震事件和台站数据，根据所述地震事件和台站数据，根据预设的速度模型进行计算，得到直达波和深度震相各自的走时和离源角；其中，所述地震事件包括地震震源位置，所述台站数据包括台站位置和台站波形记录；根据所述直达波的走时和深度震相的走时分别确定所述直达波和所述深度震相两者的波形位置，再根据两者的波形位置分别拾取直达波的初动极性和深度震相的初动极性；按照预设的走向、倾角和滑动角角度间隔生成一系列震源机制候选者；对一系列所述震源机制候选者分别进行匹配，确定震源机制解。
[0006]进一步的，所述对多个所述震源机制候选者分别进行匹配，确定震源机制解，包括：逐一对所述震源机制候选者的直达波初动极性分别与观测的直达波初动极性进行匹配；当匹配成功的台站数量的百分比大于等于第一预设阈值时，将所述震源机制候选者中的深度震相初动极性与观测的深度震相初动极性进行匹配，当匹配成功的台站数量的百分比大于等于第二预设阈值时，输出当前所述震源机制候选者为震源机制解；其中，所述震源机制解包括断层走向、倾角及滑动角。
[0007]进一步的，如果所述震源机制候选者中的直达波初动极性与观测的直达波初动极性匹配成功的台站数量的百分比小于第一预设阈值，则遍历下一个震源机制候选者；如果所述震源机制候选者中的深度震相初动极性与观测的深度震相初动极性匹配成功的台站数量的百分比小于第二预设阈值，则遍历下一个震源机制候选者。
[0008]进一步的，所述根据所述直达波的走时和深度震相的走时分别确定所述直达波和所述深度震相两者的波形位置，再根据两者的波形位置分别拾取直达波的初动极性和深度震相的初动极性，包括：根据地震事件获取台站的三分量波形数据；对所述三分量波形数据进行去均值、去趋势、消除仪器响应处理；根据所述地震事件和台站的位置关系，将处理后的三分量波形数据旋转变换为垂直、径向和横向三个方向；对垂直、径向和横向三个方向的分量进行带通滤波；在垂直和横向方向的分量拾取直达波的初动极性，在垂直或径向方向的分量拾取深度震相的初动极性。
[0009]进一步的，所述对走向、倾角和滑动角分别按照预设角度间隔生成一系列震源机制候选者，包括：将成功拾取到的直达波的初动极性、成功拾取到的深度震相的初动极性、深度震相的离源角、直达波的离源角进行关联，对断层走向、倾角及滑动角分别按照预设角度间隔生成多个震源机制候选者。
[0010]进一步的，所述预设角度间隔一般为5
°
。
[0011]进一步的，采用射线追踪算法计算直达波和深度震相两者的走时和离源角。
[0012]本申请实施例提供一种基于直达波和深度震相初动极性的震源机制联合反演方法，包括：获取模块，用于获取地震事件和台站数据，根据所述地震事件和台站数据，根据预设的速度模型进行计算，得到直达波和深度震相各自的走时和离源角；其中，所述地震事件包括地震震源位置，所述台站数据包括台站位置和台站波形记录；拾取模块，用于根据所述直达波的走时和深度震相的走时分别确定所述直达波和所述深度震相两者的波形位置，再根据两者的波形位置分别拾取直达波的初动极性和深度震相的初动极性；反演模块，用于按照预设的走向、倾角和滑动角角度间隔生成一系列震源机制候选者；对一系列所述震源机制候选者分别进行匹配，确定震源机制解。
[0013]进一步的，所述反演模块包括：匹配单元，用于逐一对所述震源机制候选者的直达波初动极性分别与观测的直达波初动极性进行匹配；输出单元，用于当匹配成功的台站数量的百分比大于等于第一预设阈值时，将所述震源机制候选者的深度震相初动极性与观测的深度震相初动极性进行匹配，当匹配成功的台站数量的百分比大于等于第二预设阈值时，输出当前所述震源机制候选者为震源机制解；其中，所述震源机制解包括断层走向、倾角及滑动角。
[0014]本专利技术采用以上技术方案，能够达到的有益效果包括：本专利技术提供一种基于直达波和深度震相初动极性的震源机制联合反演方法，本申请提供的技术方案将深度震相sPL的初动极性作为震源机制反演的新型约束条件，能够大幅度提高稀疏台网区域的地震震源机制的准确度。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为本专利技术基于直达波和深度震相初动极性的震源机制联合反演方法的步骤示意图；图2为本专利技术提供的观测系统的结构示意图；图3为本专利技术直达波p和深度震相sPL到达台站A的射线路径示意图；图4为本专利技术台站A的参数信息和三分量地震波形图；图5为本专利技术基于直达波和深度震相初动极性的震源机制联合反演方法的流程示意图；图6为本专利技术的技术方案得到的震源机制解与现有技术方案得到的震源机制解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于直达波和深度震相初动极性的震源机制联合反演方法，其特征在于，包括：获取地震事件和台站数据，根据所述地震事件和台站数据，根据预设的速度模型进行计算，得到直达波和深度震相各自的走时和离源角；其中，所述地震事件包括地震震源位置，所述台站数据包括台站位置和台站波形记录；根据所述直达波的走时和深度震相的走时分别确定所述直达波和所述深度震相两者的波形位置，再根据两者的波形位置分别拾取直达波的初动极性和深度震相的初动极性；按照预设的走向、倾角和滑动角角度间隔生成一系列震源机制候选者；对一系列所述震源机制候选者分别进行匹配，确定震源机制解。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对一系列所述震源机制候选者分别进行匹配，确定震源机制解，包括：逐一对所述震源机制候选者的直达波初动极性分别与观测的直达波初动极性进行匹配；当匹配成功的台站数量的百分比大于等于第一预设阈值时，将所述震源机制候选者的深度震相初动极性与观测的深度震相初动极性进行匹配，当匹配成功的台站数量的百分比大于等于第二预设阈值时，输出当前所述震源机制候选者为震源机制解；其中，所述震源机制解包括断层走向、倾角及滑动角。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，如果所述震源机制候选者中的直达波初动极性与观测的直达波初动极性匹配成功的台站数量的百分比小于第一预设阈值，则遍历下一个震源机制候选者；如果所述震源机制候选者中的深度震相初动极性与观测的深度震相初动极性匹配成功的台站数量的百分比小于第二预设阈值，则遍历下一个震源机制候选者。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述直达波的走时和深度震相的走时分别确定所述直达波和所述深度震相两者的波形位置，再根据两者的波形位置分别拾取直达波的初动极性和深度震相的初动极性，包括：根据地震事件获取台站的三分量波形数据；对所述三分量波形数据进行去均值、去趋势、消除仪器响应处理；根据所述地震事件和台站的位置关系，将处理后的三分量波形数据旋转变换为垂直、径...

【专利技术属性】
技术研发人员：原健龙，余嘉顺，马慧莲，韩超，付小波，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：