区域尺度地震体波和面波走时联合成像：进展与展望

方洪健，刘 影，姚华建，张海江

1 中山大学地球科学与工程学院，珠海 519080

2 南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海），珠海 519080

3 中国科学技术大学地球和空间科学学院 地震与地球内部物理实验室，合肥 230026

4 安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站，蒙城 233500

5 中国科学院比较行星学卓越创新中心，合肥 230026

0 引言

通过观测到的天然地震的地震波数据重建地下的三维波速结构，又称为地震层析成像，是地震学研究的最核心的问题之一.基于获得的波速模型可进一步研究区域/全球构造演化、地震灾害评估、断层形态和地震发震构造等.地震层析成像的基础是地震学的正反演理论.目前，由于计算机计算能力的大幅提升，研究者已经可以相对准确地模拟地震波在复杂介质中的传播过程，并且在全球尺度可模拟到较高的频率（如,Bishop et al.,2021;Mohr et al.,2017;Sun et al.,2021;Zhang et al.,2012）.地震学的正问题是相对稳定的.换句话说，在给定地下介质模型以及地震震源模型的情况下，天然地震学研究常用的一些地震震相可以被准确地且唯一地模拟出来.所以，目前对正演问题的研究大多针对于如何提高模拟高频地震波的效率、如何考虑更加切合实际的介质（如模拟多次散射及衰减）以及如何更好地处理边界等.然而，通过观测到的地震数据确定地下的介质模型（地震学反问题）却存在诸多问题，其中最为突出的是反演结果的非唯一性.著名地球物理学家John Claerbout 曾经说过：“Inverse theory is the fine art of dividing by zero (inverting a singular matrix)”（Claerbout,2014）.换言之，地球物理学家如果想要获……