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双差地震定位方法是现代地震学中的重要技术。传统的地震定位方法受到地球内部速度结构不确定性的影响,定位精度有限。而双差方法通过计算相邻地震事件到达同一台站的走时差,可以有效消除共同路径上的速度结构误差,从而显著提高相对定位精度。
传统的地震定位方法面临着重要挑战。地震波在传播过程中会穿越不同的地质层,每层都有不同的波速。由于我们对地下速度结构的了解有限,速度模型存在不确定性,这直接影响了走时计算的准确性,从而导致定位误差。特别是在地质结构复杂的地区,这种误差会更加显著。
双差方法的核心思想是利用相邻地震事件的走时差来消除共同路径效应。当两个相邻的地震事件发生时,它们的地震波传播到同一台站会有很大一部分共同路径。在这些共同路径上,速度结构的不确定性对两个事件的影响是相似的。通过计算走时差,这些共同的误差就被消除了,从而提高了相对定位的精度。
双差方法的数学表达基于偏微分方程。对于地震事件i和j在台站k的走时差,可以表示为位置修正量的线性组合。通过建立多个这样的双差方程,形成方程组,然后用最小二乘法求解各地震事件的位置修正量。这个过程是迭代的,通过不断修正地震位置,最终达到高精度定位的目标。
hypoDD方法在地震学研究中展现出显著优势。与传统方法相比,它能将定位精度从公里级提高到百米级,精度提升了一个数量级。这种高精度定位在多个领域都有重要应用:在余震序列研究中,能够清晰揭示断层的几何形态;在地震群分析中,可以识别出精细的空间聚集模式;在火山地震监测中,有助于理解岩浆运移过程。hypoDD已成为现代地震学研究的重要工具。