【摘要】：地震背景噪聲(seismic ambient noise)為地震記錄圖上除事件型信號之外的、普遍存在的持續(xù)不斷的背景波形,記錄的是地球內(nèi)部及其表面微弱的、持續(xù)不斷的振蕩。全球背景噪聲參考模型顯示,1-20秒頻段的噪聲能量非常強,并被定義為地脈動(microseisms),一般認為這部分噪聲由海洋波浪與固體地球之間相互作用激發(fā)產(chǎn)生。這一頻段也是近十年來興起的地震背景噪聲成像技術(ambient noise tomography,ANT)的主要研究頻段。ANT已被廣泛用于地球內(nèi)部結構成像研究中,以地脈動噪聲場是時空均勻分布為前提假設。然而真實地脈動噪聲源分布的時空非均勻性將影響經(jīng)驗格林函數(shù)的精準性。因而,分析地球背景噪聲信號的成分組成、提高噪聲源定位的準確度和精度、并在此基礎上探討不同偏振類型噪聲信號的時空分布規(guī)律及其激發(fā)機理,對更有效地利用Rayleigh波,Love波乃至體波背景噪聲信號進行地球內(nèi)部結構成像工作具有重要意義。地震學家不僅從地脈動噪聲中成功提取出了 Rayleigh、Love面波,還廣泛觀測到了遠震P波、地方距離的S波噪聲源信號。但目前海浪激發(fā)背景噪聲的模型主要產(chǎn)生垂向的單力源,難以有效激發(fā)水平切向偏振的噪聲信號(如Love波,SH波),其激發(fā)機理亦存在很大爭議。遠震SH波傳播路徑受地幔三維結構影響較小,其格林函數(shù)相對簡單,因此是研究水平切向偏振的地震背景噪聲源的一個理想手段。然而,持續(xù)、穩(wěn)定的遠震SH波噪聲信號尚未在全球范圍內(nèi)觀測到,故需要開展地震觀測研究以獲取準確、可靠的遠震SH波噪聲源位置。本文基于地震臺陣學方法,以位于中國西北內(nèi)陸地區(qū)的一個大孔徑臺陣(WuTan Array,簡稱WTA)在2013年9月-2014年12月期間的三分量連續(xù)地震記錄為數(shù)據(jù)基礎,開展了全球尺度范圍1-20秒頻段的地球背景噪聲研究。首先,利用三分量遠震體波反投影技術,首次同時確定了持續(xù)、穩(wěn)定的遠震P、SV和SH波噪聲信號在全球的源區(qū)分布并用頻率-波數(shù)域分析法對反投影結果進行了有效驗證。同時,利用頻率-波數(shù)域分析技術開展了面波地脈動信號研究。最后以穩(wěn)定、可靠的地脈動噪聲信號的觀測依據(jù)為基礎,分析了 1-20秒地脈動頻段范圍的地球背景噪聲場的成分組成、噪聲源時空分布特征,并結合海洋模型預測結果,對不同類型的地脈動噪聲信號尤其是水平切向偏振方向的遠震SH體波及Love面波噪聲信號的激發(fā)機理進行了初步探討。研究結果顯示,在北大西洋、北太平洋和印度洋區(qū)域均探測到了周期范圍為2.5-10秒內(nèi)的持續(xù)穩(wěn)定的遠震P、SV和SH體波噪聲信號。從源區(qū)位置上來看SV波噪聲源區(qū)域與P波相同,SH波與P波和SV波噪聲源位置略有不同。從能基礎,因此,如何通過多臺陣約束、聚束方法的改進等措施提高不同類型噪聲信號的定位精度和分辨是今后研究的重點之一。另外,密集臺陣觀測和臺陣數(shù)據(jù)處理技術是一個非常活躍且正在快速發(fā)展的地震學研究方向,其中的短周期密集臺陣探測是二十一世紀以來剛剛發(fā)展起來用于探測地殼精細結構的新技術,并在城市地下空間安全利用、地震重點監(jiān)視區(qū)跟蹤研判、城市活斷層探查以及礦產(chǎn)資源探測方面得到了探索性應用。除了臺陣技術本身的進步之外,與地球物理學其它分支、地質(zhì)學、海洋學等學科相結合用以解決相關科學問題也是臺陣地震學發(fā)展的一個新方向。
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P315.7
【圖文】：

第丨章緒邋論逡逑期范圍內(nèi)，可觀測到四個主要的峰值，按周期從長至短依次為：３００秒以上的長逡逑周期部分；６０－３００秒范圍的小峰值；１－２０秒范圍出現(xiàn)明顯波峰的部分；１秒及更逡逑短周期部分。上述四個頻段的噪聲信號對應不同的激發(fā)機理，下面將分別介紹。逡逑？６０邋？逡逑

面波的形式傳播到某個地震臺陣，這對于來自于遠震事件的波前是一個恰當?shù)慕义纤�。彈性波穿過地球介質(zhì)到達地震臺陣的傳播方向可通過以下兩個參數(shù)來表示，逡逑即垂向入射角／和后方位角ｅ邋（圖２．２）。逡逑Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ邋Ｐｌａｎｅ邐Ｎｏｒｔｈ逡逑魯邐S緬義襄危蓿插義襄五危懾�？Ｅａｓｔ辶x希板危義希垮危垮義�？逦？辶x賢跡玻澹彼矯婺諤ㄕ笤兀ɡ渡檔悖┪灰剖噶渴疽饌跡ǎ危澹麇澹停幔睿酰幔戾澹錚駑澹櫻澹椋螅恚錚歟錚紓椋悖幔戾義希希猓螅澹潁觶幔簦錚潁澹校潁幔悖簦椋悖邋澹插澹ǎ危停櫻希校玻╁澹疲椋紓梗罰╁義獻暝悖拔ㄕ蟛慰嫉慵聰嘍宰輳�，ｙ碘c鶚嫉沐義希保瑰義

本文編號：2791591