灣區(qū)時訊 近日，中國科學院邊緣海與大洋地質(zhì)重點實驗室（OMG）徐敏研究員團隊，聯(lián)合美國伍茲霍爾海洋研究所助理研究員吳文波和中國科學院精密測量科學與技術創(chuàng)新研究院倪四道院士，發(fā)展了基于三維遠震格林函數(shù)，有效提高海洋中強地震定位精度的新方法。相關成果發(fā)表于國際地學期刊《地球物理研究雜志-固體地球》（JGR-Solid Earth），博士后臧翀為論文第一作者。

海洋地震的震源參數(shù)對于研究海洋地質(zhì)構造和理解斷層破裂行為至關重要。盡管基于近場海底地震儀（OBS）觀測能夠?qū)崿F(xiàn)震源參數(shù)準確反演，但目前全球海洋區(qū)域的OBS覆蓋程度較低；基于陸地臺網(wǎng)的遠震數(shù)據(jù)雖能定位中強尺度海洋地震，但反演通常使用一維簡化地球模型，復雜的地球三維結構導致遠震定位精度較低。海洋地震的震源區(qū)三維結構容易激發(fā)較強的遠震P波尾波，通過擬合尾波波形能夠顯著提高定位精度，但受限于高昂的三維模擬計算成本，難以進行實際應用。

圖1.SEM-DSM算法原理示意圖。

為解決上述問題，科研人員創(chuàng)新發(fā)展了一種將震源區(qū)準確三維譜元法（SEM）模擬和震源區(qū)外高效一維直接解法（DSM）模擬耦合的算法SEM-DSM，能夠高效計算包含復雜P波尾波特征的三維遠震格林函數(shù)（圖1）。并進一步開發(fā)了基于三維格林函數(shù)的震源參數(shù)反演算法teleCAP3D，并將此技術應用于東北太平洋 Blanco轉換斷層的研究中。

結果顯示，相較于傳統(tǒng)的基于一維地球模型的反演，采用三維遠震格林函數(shù)可靠擬合遠震P波尾波波形，極大地提高了地震定位的準確性，特別在對淺源地震的深度約束上表現(xiàn)優(yōu)異（圖2）。

圖2. 一維格林函數(shù)（藍色）與三維格林函數(shù)（橙色）波形擬合和震源矩心深度約束結果對比?；谌S格林函數(shù)能夠有效擬合P波尾波波形，顯著改善地震震源參數(shù)反演精度。

這項研究成果適用于洋中脊、轉換斷層和俯沖帶等各種海洋地質(zhì)環(huán)境，能夠為構造動力學和震源物理研究提供可靠的震源參數(shù)，對于在全球范圍內(nèi)推動海洋地震研究具有重要意義。

本項研究獲得國家自然科學基金和廣東省基礎與應用基礎研究基金資助。

相關論文信息：Zang, C., Wu, W., Ni, S., & Xu, M. (2024). A reciprocity‐based efficient method for improved source parameter estimation of submarine earthquakes with hybrid 3‐D teleseismic Green's functions. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 129, e2023JB028174.

論文鏈接：https://doi.org/10.1029/2023JB028174

通訊員/李淑 王沐眾 徐曉璐

責任編輯/劉秀