利用USArray的远震记录资料, 对1万多条地震记录的SS前驱波进行共反射点叠加分析(叠加范围是半径为5°的球冠), 得到纳斯卡板块南部及南美板块西部(120°W—60°W, 30°S—5°N)上地幔间断面的起伏形态。由于数据很好地覆盖了研究区域, 叠加范围更小, 因此比以往的结果具有更高的空间分辨率。在Galapagos, Easter和 San Felix这3个热点下方观测到的间断面起伏形态符合地幔深部存在高温异常的假设。还观测到: 在东太平洋洋隆南段下方, 410 km间断面深度增加; 在俯冲带下方, 410 km和 660 km间断面深度增加。
为了在起伏自由边界条件下应用逆时偏移成像, 提出一种边界元与有限差分混合的方法来计算地震波场的逆时传播。首先, 使用边界元法反传地表台阵数据, 可以得到地下一水平界面上的波场位移数据; 然后, 将此水平面作为有限差分方法的边界, 并反传此水平面处的波形数据, 获得此水平面下空间的地震波场。为了应用成像条件, 利用地震波的性质, 将地震波场分离为矢量P波和S波成分, 对分离出的P波和S波分量, 应用互相关成像条件可获得地下界面。通过对理论数据的测试, 验证了方法的有效性。
基于三维地球模型, 分别使用南美洲和亚洲的远场P波数据资料, 对2016年11月13日Mw7.8级新西兰地震的破裂过程进行反投影成像分析。结果显示, 该地震是破裂方向为东北的单边破裂, 破裂长度约为140 km, 延伸至海中, 破裂速度约为1.65 km/s。该地震的高频能量释放有两个阶段, 分别为20~40 s和60~80 s, 其中第二阶段为能量释放的主要阶段, 该阶段的低频能量聚束分布与该地震的矩心位置较为一致。从南美洲数据得到的高频破裂分布与地面峰值加速度的结果较为一致。通过对比分析南美洲和亚洲数据的结果, 指出在反投影分析中, 为了获取更精确的高频破裂细节, 应尽量选取位于三维不均匀性较弱区域的台阵数据, 以增强高频信号的相关性。
首先, 根据有限频原理计算SS前驱震相的边界敏感核, 分析SS前驱震相对间断面起伏状况的敏感性。然后, 利用SPECFEM软件正演间断面存在起伏扰动下的SS前驱震相波形, 得到其到时扰动量, 与利用有限频敏感核计算得到的到时扰动量相比较, 说明有限频理论可以较好地解释SS前驱震相的波前愈合效应。最后, 利用边界敏感核反演界面起伏状况, 展示当考虑SS前驱震相的有限频效应时, 可以更好地恢复界面起伏的真实状况。研究结果为正确利用SS前驱震相反演地幔间断面起伏提供了必要的基础。
