国际著名地学期刊《Geophysical Research Letters》以“Three-Dimensional Teleseismic Elastic Reverse-Time Migration With Deconvolution Imaging Condition and Its Application to Southwest Japan”为题发表了我院邹鹏博士、程玖兵教授及合作者的最新研究成果。
随着地震台阵观测技术的不断发展，利用高精度偏移成像方法充分挖掘密集台阵记录到的地震波形数据信息十分重要。然而，现有台阵数据远震成像研究基本都沿用传统单台站接收函数分析方法的数据预处理步骤，要求在水平层状介质和平面波入射假设下对震源时间函数进行估计与去除，以对不同远震事件的源端效应做归一化处理。预处理中过于简化的模型假设会很大程度降低成像方法对复杂构造的精细刻画能力。
该研究在远震弹性波逆时偏移框架下，借鉴勘探地震学中的反褶积成像条件，把消除震源时间函数影响从预处理阶段延后到成像过程中，从而无需显式地估计震源时间函数，直接对仅经过最基本前处理（如去均值、去趋势、去仪器响应及带通滤波）的三分量波形数据进行逆时偏移成像，最大限度保留原始多分量地震记录的弹性矢量场信息，为地球内部小尺度结构的精细刻画提供先进的技术支撑。
将该研究提出的弹性波逆时偏移成像方法用于日本Hi-net台网数据，首次获得了日本西南地区100km深度范围内地壳与上地幔三维精细结构图像（图1）。与前人结果对比表明，反褶积成像方法能够更清晰地刻画该地区地壳与上地幔的一些关键弹性不连续界面，高分辨率地呈现菲律宾海板片的形态特征（图2和图3）。这些成果有助于今后从全三维视角深入探究俯冲构造的变形机制和动力学过程。
图1 日本西南地区Hi-net台站分布和三维远震弹性波逆时偏移成像.
图2 日本西南地区远震成像结果对比：D-RTM和C-RTM分别表示反褶积型和互相关型远震逆时偏移方法，CCP代表传统接收函数成像方法；绿色箭头指示反褶积成像条件带来的分辨率提升，黑色箭头指示弹性波逆时偏移比传统方法对陡俯冲板片有更好的刻画能力；黑色圆点标识了2006至2020年震级大于2.0的地震事件。
图3 三维弹性波成像切片揭示的壳内界面与俯冲构造形态（对应图1中标识的6条测线）；黑框指示俯冲板片在Kii水道和Kinki半岛下方的严重变形以及可能存在的撕裂特征（论文支撑材料提供了完整的全三维图像证据）。
视频：日本Hi-net三维弹性波逆时偏移成像
论文第一作者为我院毕业博士生邹鹏，现为中国科学技术大学地球和空间科学学院博士后，通讯作者为我院程玖兵教授，合作者包括我院王腾飞副研究员和中国科学技术大学张海江教授。该研究受国家自然科学基金（42074157，41674117）资助。
论文引用：Zou, Peng., Cheng, Jiubing*, Wang, Tengfei, & Zhang, Haijiang (2024). Three‐dimensional teleseismic elastic reverse‐time migration with deconvolution imaging condition and its application to southwest Japan. Geophysical Research Letters, 51, e2023GL107446. https://doi.org/10.1029/2023GL107446
论文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2023GL107446
撰稿：王腾飞
编辑：高小丰