基于结构化正则化的局部地震层析速度结构估计及其对速度不连续面的适应

我们提出了一种局部地震层析方法，该方法应用结构化正则化技术，利用直达波走时数据来确定地球地震速度结构的急剧变化。我们的方法侧重于更好地成像地球地震速度结构中观察到的两种常见特征：对应于物质边界（如康拉德不连续面和莫霍不连续面）的速度急剧变化；以及与地壳和地幔中压力和温度分布相关的速度渐变。我们在垂直和水平方向采用不同的惩罚项来改进地震层析。我们利用一种垂直方向（深度）惩罚，其形式为垂直方向上水平单元二阶差的 l2-范数的 l1-和。该惩罚旨在通过建立地震速度的分段线性深度剖面来表示由不连续面引起的急剧速度变化。我们基于 l2-范数设置水平方向惩罚项，以表达水平方向上的速度渐变趋势，这是传统层析方法中常用的。我们使用合成数据集证明，与采用传统方法估计的速度结构相比，我们的方法通过稳定估计速度的陡变和渐变，提供了显著改进。此外，我们将所提方法应用于日本中部的真实地震数据，并展示了利用少量局部地震的观测走时检测速度不连续面的潜力。