源位置依赖振幅校正方法结合垂直梯度速度结构提升火山地震定位精度——以伊豆大岛火山为例

《Geophysical Journal International》：Amplitude source location for volcanic earthquakes using source location-dependent amplification corrections: Application to Izu Oshima volcano, Japan

　　

摘要

振幅源定位（ASL）方法已被广泛应用于那些在活跃火山上没有显示出清晰波形起始的火山地震。为了减少地震台站正下方浅层速度结构的影响，观测到的振幅通常通过利用区域地震的地震尾波进行校正。然而，即使使用这种振幅校正方法，ASL在火山地区强非均匀介质中发生火山地震时，可能也无法准确定位震源。为了克服这一局限，我们提出了一种源位置依赖的振幅校正方法，并引入了具有垂直梯度的地震速度结构。我们分析了伊豆大岛火山火山体上八个地震台站记录的339个火山构造地震（VTs）。参考震中由人工拾取的P波和S波到时确定，用于评估所提出的基于振幅方法的效果。我们将VT数据集分为两个子集，分别作为参考数据集和测试数据集。放大因子，即已知VT的观测振幅与预测振幅之比，是根据参考数据集计算的。然后，放大因子通过普通克里金方法（使用指数变异函数模型）插值到二维网格上，并在三维网格的每个深度层上进行复制。使用插值后的源位置依赖放大因子（SLAF），我们对测试数据集中VT的观测振幅进行校正，并通过网格搜索方案最小化振幅残差来估计震源位置。我们使用8-16 Hz频段、速度梯度k为0.33 s^?1和v₀ 1.5 km s^?1，以及恒定衰减因子（Q）为50。所获得的震源位置与由P波和S波起始确定的位置吻合良好。垂直和水平方向的中位误差分别约为1.1公里和1.0公里。与此同时，传统ASL的垂直和水平方向中位误差分别约为2.2公里和2.3公里，估计位置集中在山顶附近。这些结果表明，我们提出的方法显著提高了重新定位的一致性，并减少了向山顶方向的偏差。

火山地震学、火山监测、计算地震学、场地效应