[发明专利]一种断层几何反演方法、电子设备及可读存储介质

说明书

本发明公开了一种断层几何反演方法、电子设备及可读存储介质。方法包括以下步骤：构建断层初始模型：初始化断层深度和n条断层曲线，将初始化的参数用向量m进行表示；获取目标区域的观测数据；基于断层初始模型和观测数据建立正演模型和反演目标函数；采用梯度类方法对反演目标函数进行计算，在反演目标函数取最小值时得到优化后的向量m，进而得到更新后的断层模型，完成断层几何反演。本发明通过反演长期滑动率来获得断层的几何形态，反演效率高，实用性强，且解决了已有的方法无法得到无同震观测数据的断层的几何形状的问题。

技术领域

本发明涉及地理信息技术领域，具体涉及一种断层几何反演方法、电子设备及可读存储介质。

背景技术

断层的几何形状控制着断层滑动的动力学行为，是震源物理过程、强地面震动数值模拟，地震危险性评价，孕震环境研究，发震构造研究，以及震源动力学和运动学反演的基础，因此确定断层的几何形状对于地震学研究具有重要意义。

目前获取地震几何形状的方法主要有三种：余震精定位，地震反射波法以及断层几何反演。余震精定位指利用台站记录到的地震波信号，来获得某个事件的早期余震目录，通过余震的空间分布来推测断层的几何结构。余震精定位通常精度较低，有时候不能很好地覆盖整个断层区域，且仅适用于余震较为丰富的地震事件。地震反射波法是指通过采集人工激发的地震波信号，并由阵列地震仪记录下来，通过一系列地震资料处理方法，包括数值滤波，反褶积、速度分析、静校正、动校正、和偏移等方法，获取反射剖面的波阻抗分布，从而用于识别断层的空间位置。尽管地震反射波法精度较高，但同时成本也较高，且山地勘探时受地形和横向介质不均匀性影响较大时，难以准确地获取断层信息。

现有的断层几何反演方法，主要反演同震观测数据。地震发生时候，地表会产生形变，这些形变信息可以被卫星记录下来，包括：GPS，GNSS，InSAR，同时也可以联合地震波记录进行约束反演。形变数据与断层滑动之间的关系可以由格林函数表示，并最终形成用于求解的线性方程组，并采用最小二乘方法进行求解。

但同震观测数据主要来源于已经发生的强震，然而近20年来发展起来的地表形变的信息化采集技术，无法获得曾经发生的、或者未发生的断层活动信息。对人类社会造成巨大安全隐患的地震通常都是7级以上的强震，而这些大地震的复发周期通常都在几百年以上，这使得现有的反演技术无法获得自然界大部分断层的几何信息，例如曾经(50年以前)发生过的地震以及未发生的地震。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种断层几何反演方法、电子设备及可读存储介质解决了现有断层反演方法无法反演未记录同震观测数据的断层的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种断层几何反演方法，其包括以下步骤：

S1、构建断层初始模型：初始化断层深度和n条断层曲线，将初始化的参数用向量m进行表示；

S2、获取目标区域的观测数据，包括水平最大主应力、水平最小主应力、垂直主应力，以及断层上不同位置处的长期滑动速率；

S3、基于断层初始模型和观测数据建立正演模型和反演目标函数；

S4、采用梯度类方法对反演目标函数进行计算，在反演目标函数取最小值时得到优化后的向量m，进而得到更新后的断层模型，完成断层几何反演。

进一步地，步骤S1中断层曲线包括直线型曲线和反三角函数曲线中的至少一种；其中直线型曲线的表达式为：z(y)＝τ^*y；反三角函数曲线的表达式为：z(y)表示断层深度；τ^*为曲率参数；y为断层上某点到地表断层轨迹的水平距离；π为圆周率。

进一步地，步骤S3的具体方法包括以下子步骤：

S3-1、将断层初始模型离散为若干个断层单元；