瑞雷波频散曲线反演对比：基阶与高阶模态分析

"通过瑞雷波频散曲线反演可以建立近地表横波速度模型，对比分析基阶和高阶瑞雷波模态的反演效果，发现高阶模态反演能提供更高的横波速度，并且能量加权反演能提高精度。" 瑞雷波是地震学中的一种特殊波动形式，主要在地球表面或界面传播，其频散特性是由地层的非均匀性导致的。在理想情况下，瑞雷波没有频散，但在实际情况中，地表覆盖层的存在使得瑞雷波具有频散现象，即不同频率的瑞雷波具有不同的相速度。 瑞雷波频散曲线是描述这种频散现象的关键工具，它显示了相速度与频率的关系。频散曲线通常包含多个模态，其中基阶模态（0阶模态）是最小相速度的模态，通常具有最大的能量，因此在近地表的横波速度建模中，基阶模态的频散曲线被广泛采用。然而，高阶模态（如1阶、2阶等）虽然能量相对较小，但它们也包含了地层信息，特别是对浅层结构的敏感性较高。 通过对基阶和高阶瑞雷波频散曲线的反演对比，研究发现高阶模态的反演结果能够得到较高的横波速度值，这可能是因为高阶模态更能反映地表复杂结构的影响。同时，高阶模态的频散曲线反演在处理浅层低速层时表现更好，有助于提高反演的精度。 为了结合基阶和高阶模态的优点，能量加权反演方法被提出。这种方法不仅保留了基阶模态的强大能量和深部探测能力，还能增强对浅层结构的响应，从而在反演过程中获得更准确的近地表横波速度模型。这种加权方法通过考虑各阶模态的能量占比，使得反演结果更加全面，减少了单一模态反演的局限性。 基阶模态和高阶模态在瑞雷波频散曲线反演中的应用各有优势，而能量加权反演策略则旨在综合两者的优点，提升近地表地质结构的探测精度。这一研究对于地震勘探、地质灾害评估以及地下资源勘查等领域具有重要意义，因为它能提供更精确的地层信息，从而帮助科学家和工程师更好地理解地球的内部结构。