主要学术成果:

一、地震学全波形研究方面

本人长期致力于地震学全波形反演技术的发展和应用研究。近年来在国际地震学界兴起的地震学全波形数值方法比经典地震学方法更加科学而精确的揭示地下的三维复杂结构,在地震学层析成像、震源机制反演、地震灾害评估和地震勘探等诸多相关领域体现出极强的优越性,从而受到学术界和工业界极广泛的关注,也是中国地震学界急需发展的方向。借助高性能计算,本人在全波形研究上已获得了以下主要成果:

1. 首次开发了基于三维全波形方法反演地震体波与面波垂直水平振幅比(ZH ratioH/V ratio)的层析成像方法,使在密集地震台阵条件下采用地震波垂直水平振幅比反演精细地球速度和密度结构成为可能,在断层、火山和油气藏研究等方面都具有显著的应用前景。该成果的价值获得了国际知名专家的肯定 (This result is a timely and necessary addition to the geophysical literature.”这是一个对地球物理学科来说及时而必要的研究结果。-Victor Tsai, 加州理工学院)

2. 首次通过三维波场模拟评估了近期发表的多个三维地球模型在青藏高原及邻区地震波形预测上的精确性。该研究的重要性和创新性得到多位专家的一致强调(如:“It deals with an important and essential piece of information that we usually ignore in seismic tomography…”这一研究关注了我们通常在地震层析成像中忽略了的一个重要而必需的信息…-匿名审稿人)。并以此研究为基础进行了青藏高原东部岩石圈地幔的全波形层析成像,获得的模型对分析高原隆升机制具有重要的参考价值。

3. 首次开发了一种基于全波形方法估计地下小尺度异常统计分布的理论和方法,成果可用于预测宽频带地震波的走时误差、振幅变化、尾波衰减、内衰减与散射衰减问题。

4. 首次开发了一种基于全波形三维波场模拟和网格搜索的地震震源参数(包括震源位置、发震时刻、地震矩张量和震源时间函数)反演方法,并已应用该方法估计了核实验震源矩张量及参数不确定性。

 

二、地震波振幅衰减方面

本人对地震波振幅衰减有多年研究,包括岩石样品超声波衰减实验、区域尺度的地震波衰减测量和成像、与全球和北美岩石圈地幔地震波衰减理论和成像,对地震波振幅衰减的原理、测量和应用有丰富的研究经验。

1. 开发逆双台法衰减参数(Q值)成像技术以及对青藏高原LgQ值各向异性进行的理论分析和测量等工作均属对地震波衰减领域的开创性贡献,研究区域遍布青藏高原和中东的多个构造活动地区,对于利用地震学方法认识地壳热液结构、估计隐伏断层位置、侦测地下核爆等诸应用均有重要意义。

2. 利用面波传播的大圆射线理论、弯曲射线理论和有限频理论对比探讨了面波散射聚焦作用对振幅的影响,从理论上提高了全球衰减模型的精度。

3. 在对面波衰减的研究中,大力发展了一种称为亥姆霍兹成像的新型地震精细成像方法,将其应用于测量地震面波Q值、相速度及场地放大效应,并首次提出了美国全区的瑞利波Q值模型。首次利用全波形模拟方法验证了亥姆霍兹成像的效果,对于揭示北美大陆上地幔的热学和流变性质具有指导意义。