復(fù)雜精細(xì)的殼幔結(jié)構(gòu)是地震深部探測的重要目標(biāo)�；A(chǔ)和核心的科學(xué)問題包括：（1）復(fù)雜精細(xì)殼幔結(jié)構(gòu)的描述；（2）復(fù)雜精細(xì)殼幔結(jié)構(gòu)模型上地震波傳播的正演模擬：地震射線理論。上述兩個問題的研究，傳統(tǒng)的解決方案對地球內(nèi)部介質(zhì)模型多采用規(guī)則矩形網(wǎng)格劃分或分層模型，但它們存在兩個主要問題：一是計(jì)算量大；二是對速度間斷面刻畫不夠靈活，誤差較大。
針對上述兩個難點(diǎn)問題，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所特提斯中心徐濤副研究員和導(dǎo)師張忠杰研究員等人提出了新的解決方案。他們采用塊狀模型來描述復(fù)雜精細(xì)的二維和三維地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的層狀或網(wǎng)格狀不同的是，該地質(zhì)模型是形狀各異、大小不等的地質(zhì)塊體組成的集合體，結(jié)合用三角形面片來描述模型界面，理論上還可以描述任意復(fù)雜的精細(xì)殼幔結(jié)構(gòu)。在地質(zhì)塊體內(nèi)，可以分別定義均勻、非均勻或各向異性等介質(zhì)屬性。此外，在復(fù)雜塊狀模型的基礎(chǔ)上，他們基于地震波的穩(wěn)定走時原理，推導(dǎo)出非均勻介質(zhì)中連續(xù)三點(diǎn)修正的一階顯式修正公式，相對傳統(tǒng)多次迭代方法顯著提高了射線追蹤效率。聯(lián)合偽彎曲法（Pseudo-bending），還可以實(shí)現(xiàn)存在速度間斷面的非均勻介質(zhì)中的快速地震射線傳播理論。
復(fù)雜精細(xì)殼幔結(jié)構(gòu)的描述及地震射線理論是地震深部探測的基礎(chǔ)和技術(shù)儲備，可以應(yīng)用在地震定位、層析成像和偏移等領(lǐng)域。該研究成果近期發(fā)表于國際SCI期刊Tectonophysics（Xu et al. A successive three-point perturbation method for fast ray tracing in complex 2D and 3D geological models. Tectonophysics , 2014, 27:72-81）。
圖1：（a）二維復(fù)雜地質(zhì)速度模型上的地震波傳播路徑；（b）地震波走時
圖2：（a）三維復(fù)雜地質(zhì)速度模型上的地震波傳播路徑；（b）速度模型切片；（c）地震波走時等值線
