随着密集台阵观测和地震干涉技术的发展，将阵列处理技术应用于密集台阵的子台阵，可从背景噪声中提取面波多模频散图像，进而获得子台阵下方的面波相速度横向分布。这种基于阵列的成像方法在高分辨率沉积盆地模型构建、断层几何形态刻画、资源探查等领域具有广泛应用。多模面波频散图像的质量是获取高分辨率介质结构的关键，但传统的阵列技术生成的频散图像常因阵列有限采样和背景噪声源复杂分布而受到伪影（aliasing）干扰，影响实际模式分支的识别。降低伪影的方法主要有两种：一是通过研究伪影成因，从理论上进行预测，再修改成像条件以减轻或消除伪影；二是用随机阵列替代规则阵列的周期性采样，将伪影转化为非相干噪声。

中国地震局地球物理研究所鲁来玉研究员团队，通过定量分析正波数周期延拓、负波数周期延拓和恒定波数相关三种类型的伪影，给出了不同结构伪影的理论预测公式。在修正聚束分析（Beamforming）的基础上，团队提出了一种新的聚束成像条件，该条件仅依赖于计算的噪声互相关函数（Noise Cross-Correlation Functions, NCFs），无需通过希尔伯特变换重建完整的格林函数（Green's Function, GF）。这一创新方法简化了数据处理流程，可有效去除交叉伪影。此外，研究团队还探讨了随机采样去除伪影的优势，对比规则阵列和随机阵列的性能后发现，随机阵列能有效减少与周期性采样相关的伪影。此外，他们还比较了基于非周期平铺（aperiodic tiling）领域、数学家新发现的“Hat”家族设计的阵列性能。

图1 一个典型分层模型的理论色散曲线和几种典型的低阶伪影

图2 规则阵列情形,利用新的成像条件去除交叉伪影模拟结果.(a)和(b)分别表示频率-波数和频率-相速度域的结果.CC是原成像条件的结果，(CC+SS)/2是新成像条件的结果，(CC-SS)/2是分离的交叉伪影

相关成果发表在《Geophysical Journal International》（Tongwei Qin, Laiyu Lu, Artifacts removal from multimode dispersion image: new imaging conditions of beamforming and random array, Geophysical Journal International, Volume 241, Issue 1, April 2025, Pages 674–701, https://doi.org/10.1093/gji/ggaf058）。研究受国家自然科学基金（42474081、U1839209），中国地震局地球物理研究所基本科研业务费专项（DQJB23K34）和国家重点研发计划项目（2017YFC1500200）资助。

【作者简介】

第一作者：秦彤威，男，中国地震局地球物理研究所助理研究员，主要从事地震干涉理论、台阵地震学等方面的研究工作

通讯作者：鲁来玉，男，中国地震局地球物理研究所研究员，博士生导师，主要从事复杂介质地震波传播与散射理论、地震层析成像及声学信号处理等方面的研究工作。