灣區(qū)時訊 近日，中國科學(xué)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(xué)院精密測量科學(xué)與技術(shù)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(guān)成果發(fā)表于國際地學(xué)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(gòu)造和理解斷層破裂行為至關(guān)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(fù)雜的地球三維結(jié)構(gòu)導(dǎo)致遠震定位精度較低。海洋地震的震源區(qū)三維結(jié)構(gòu)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(yīng)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(fù)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(shù)應(yīng)用于東北太平洋 Blanco轉(zhuǎn)換斷層的研究中。

結(jié)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(jié)果對比。基于三維格林函數(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(zhuǎn)換斷層和俯沖帶等各種海洋地質(zhì)環(huán)境，能夠為構(gòu)造動力學(xué)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(xué)基金和廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金資助。

相關(guān)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(zé)任編輯/劉秀