结合地震干涉和传统体波数据研究内核各向异性

The project focuses on 3D anisotropic structure of the Earth’s inner core by using core phases extracted from seismic interferometry and traditional body-wave data. Specifically, we will concentrate on four related areas: 1) Studying the mechanism and validity of retrieving core phases by seismic interferometry. Through calculating synthetics as the input, we will simulate the process of seismic interferometry, try to understand its mechanism, and ultimately enhance success rate of the extraction of core phases. 2) Modeling regional and local anisotropic structure. We will use waveform modeling to study the characteristics of the boundaries between the inner-inner core and the outer-inner core, and between two hemispheres. 3) Inversion of 3D anisotropic structure of the inner core. By obtaining differential travel times of PKP waves from seismic interferometry and traditional body-wave data, we will inverse P-wave velocity, the fast axis and anisotropic parameters in the entire inner core. 4) Studying S-wave anisotropy. By seismic interferometry, we will try to extract the phase PKJKP and further constrain the S-wave anistropy of the inner core. The project has important implications for understanding the origin of the anisotropy, and the composition, dynamics, and evolution of the Earth’s inner core, and its connection with geomagnetism and life’s evolution.

本项目拟利用地震干涉方法提取地核震相，并结合传统体波数据研究地球内核三维的各向异性结构。我们的目标主要放在以下四个方面：1）研究地震干涉提取地核震相的机理和准确性。通过计算理论地震图模拟地震干涉，理解其机理并提高地核震相的提取成功率。2）拟合内核局部各向异性结构变化。主要通过波形拟合研究外内核半球差异的边界，内内核和外内核的边界以及这些边界的性质。3）反演内核三维的各向异性结构。拾取PKP波的相对走时，反演得到整个内核的P波波速、各向异性快轴方向和轴对称参数。４）剪切波各向异性研究。尝试利用地震干涉提取PKJKP震相,并进一步研究剪切波的各向异性结构。本项目对我们理解内核各向异性的起源，内核的组成、演化和发展，以及其与地球磁场、生物进化的联系都有着非常重要的意义。

地震干涉提取地核震相能极大地改善传统地震学方法的采样覆盖，对研究内核结构有着至关重要的作用。但过去通过密集台阵的互相关叠加或者自相关才能提取出高信噪比的地核震相，这样难以反演内核结构的横向和径向差异。本项目对地震干涉提取地核震相的机理进行讨论，进一步研究了内核各向异性结构。.通过模拟尾波干涉，发现地核震相提取的主要噪声来源是大地震能量在地球内部主要界面的多次反射和折射，系统性讨论了震源倾角、方位角、走向以及震中分布对于提取经验格林函数的影响。模拟工作为有效提取高信噪比地核震相打下坚实基础，通过干涉提取的地核震相研究了内核关键区域的各向异性结构。.此外，项目提出了接收函数速度分析技术，新方法不依赖于先验模型并能有效去除共转换点成像中的多次波；通过研究重复地震激发的次声波信号和频率依赖性，提出地震次声的产生机制，并展示了地震次声用于约束震源机制的可能性。.