近年來(lái),地震干涉法在地震學(xué)研究中有了很大發(fā)展。地震干涉在監(jiān)測(cè)地下介質(zhì)屬性變化,地震定位,速度成像等方面都有重要應(yīng)用。干涉波形攜帶了原始波形所不具備的一些性質(zhì),這為地震學(xué)研究提供了一個(gè)全新的視角,豐富了人們對(duì)地震波傳播規(guī)律的認(rèn)識(shí)和研究。青藏高原東緣位于松潘-甘孜地塊,川滇地塊,四川盆地的交匯區(qū)。受印度板塊向北推擠的影響,青藏高原物質(zhì)發(fā)生橫向流動(dòng)。在青藏高原東部地區(qū),巖石圈物質(zhì)東向流動(dòng)時(shí)受到華南地塊阻擋,形成了比較復(fù)雜的構(gòu)造環(huán)境。該地區(qū)的地殼變形機(jī)制及物質(zhì)運(yùn)移模式至今一直是地震學(xué)和地球動(dòng)力學(xué)討論的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。青藏高原東緣地區(qū)也是我國(guó)的強(qiáng)震多發(fā)區(qū),汶川Ms8.0地震、蘆山Ms7.0地震、九寨溝Ms7.0地震均發(fā)生在該地區(qū)。利用地震干涉法研究該區(qū)域的地下介質(zhì)波速變化、震源成像定位、介質(zhì)速度結(jié)構(gòu)及各向異性等,對(duì)認(rèn)識(shí)該區(qū)域復(fù)雜的構(gòu)造環(huán)境和孕震機(jī)制有重要的科學(xué)意義。噪聲干涉法可以用來(lái)研究大地震前后地下介質(zhì)波速的變化。本研究以2013年蘆山Ms7.0地震為例,對(duì)蘆山地震震中附近14個(gè)地震臺(tái)站記錄到的背景噪聲做互相關(guān)干涉,提取了自2010年10月至2014年12月間,24個(gè)臺(tái)站對(duì)每天的經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)。將每天的經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)與震源附近的區(qū)域參考經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)進(jìn)行對(duì)比,測(cè)量出二者之間的變化,反映了大地震前后震源附近區(qū)域介質(zhì)速度的變化。為了分析波速變化與同震形變之間的關(guān)系,本研究計(jì)算了蘆山地震之后震源區(qū)的同震變形。將波速增高和降低區(qū)域與庫(kù)倫應(yīng)變膨脹和壓縮區(qū)域進(jìn)行對(duì)比,研究發(fā)現(xiàn)10-20 s周期Rayleigh面波速度升高區(qū)域與庫(kù)倫應(yīng)變壓縮區(qū)域有很好的一致性;而Rayleigh面波速度降低區(qū)域與庫(kù)倫應(yīng)變膨脹區(qū)基本一致。論文發(fā)現(xiàn),10-20 s周期面波速度變化與同震形變有一定關(guān)系。地震干涉法可以用來(lái)進(jìn)行震源成像定位研究,這對(duì)確定發(fā)震斷層及發(fā)震機(jī)制研究有重要參考意義。本論文以2017年九寨溝Ms7.0地震為例,對(duì)主震及部分余震做了震源位置干涉成像研究。震源干涉成像在地震勘探領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用,但在天然地震領(lǐng)域應(yīng)用較少。天然地震波形比較復(fù)雜,由于震源輻射圖型的影響,對(duì)于不同的震源機(jī)制,在不同方位角上,接收臺(tái)站記錄到地震波形不同。特別是由于初動(dòng)正負(fù)極性的不同,在對(duì)干涉波形做偏移疊加時(shí)會(huì)影響疊加能量的大小。為了消除這種影響,本研究在做波形干涉疊加處理前,先利用長(zhǎng)短時(shí)窗振幅比法計(jì)算了原始波形的特征函數(shù),使初動(dòng)極性一致。然后將特征函數(shù)進(jìn)行干涉計(jì)算,分別通過(guò)互相關(guān)型干涉和卷積型干涉對(duì)震源水平位置和深度進(jìn)行干涉定位,得到九寨溝Ms7.0主震位置為(103.81°E,33.21°N,9km)。將本研究主震與余震定位結(jié)果與美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(USGS)、德國(guó)地學(xué)中心(GFZ)、中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心(CENC)等機(jī)構(gòu)發(fā)布的地震信息進(jìn)行了對(duì)比分析,結(jié)果表明了該方法定位結(jié)果的可靠性。通過(guò)互相關(guān)干涉能在一定程度上消除路徑波速擾動(dòng)引起的定位誤差,提高了定位的準(zhǔn)確性。尾波干涉成像法屬于無(wú)源成像的一種。地震尾波是介質(zhì)中不均勻隨機(jī)分布的散射體散射了地震波的能量,被接收臺(tái)站記錄,顯示為地震圖上的尾波。尾波的這種形成機(jī)制符合隨機(jī)場(chǎng)干涉理論,本研究利用遠(yuǎn)震面波尾波記錄,重建臺(tái)站間經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)進(jìn)行干涉成像,反演了青藏高原東緣地殼介質(zhì)S波速度結(jié)構(gòu)和S波徑向各向異性分布。通過(guò)不同的垂直速度剖面,觀測(cè)到了青藏高原中、下地殼物質(zhì)以通道流的形式向東運(yùn)動(dòng),在龍門(mén)山斷裂帶附近受到四川盆地的阻擋,一部分物質(zhì)逆沖至地表,另一部分物質(zhì)則插入四川盆地底部。這種通道流的運(yùn)動(dòng)模式,在幾個(gè)不同的垂直剖面都能觀測(cè)到。利用Rayleigh波和Love波經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)頻散數(shù)據(jù)反演了Vsh和Vsv速度徑向各向異性。在龍門(mén)山斷裂帶西側(cè),松潘-甘孜地塊的東緣,上地殼呈現(xiàn)負(fù)各向異性(VshVsv),下地殼呈現(xiàn)正各向異性(VshVsv),中地殼為正、負(fù)各向異性過(guò)度層。在龍門(mén)山斷裂帶東側(cè),四川盆地西緣,上、中地殼呈現(xiàn)正各向異性,下地殼呈現(xiàn)負(fù)各向異性。在四川盆地中部地區(qū),上地殼呈現(xiàn)負(fù)各向異性,中、下地殼呈現(xiàn)正各向異性。具有水平對(duì)稱軸的橫向同性介質(zhì)(HTI)的各向異性介質(zhì),其各向異性對(duì)稱軸傾斜角度對(duì)徑向各向異性強(qiáng)度和正負(fù)有重要影響。根據(jù)研究區(qū)域不同深度徑向各向異性分布情況,本文推測(cè)了該區(qū)域各向異性強(qiáng)度與各向異性介質(zhì)葉理面幾何結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。
【學(xué)位單位】：中國(guó)地震局地球物理研究所
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P315.7
【部分圖文】：

橫切龍門(mén)山的接收函數(shù)測(cè)線表明（Zhang，et al. 2009），龍門(mén)山東西兩側(cè)地殼厚度有明顯變化,堅(jiān)硬的四川盆地有鍥入松潘-甘孜地塊的趨勢(shì)。圖1.2 區(qū)域主要構(gòu)造塊體分布圖中黑色三角形代表研究區(qū)域臺(tái)站分布，藍(lán)色曲線為主要構(gòu)造塊體邊界。右下角插圖中紅色方框?yàn)檠芯繀^(qū)域。白色箭頭表示印度板塊推擠亞歐板塊方向以及青藏高原物質(zhì)東向流動(dòng)方向。圖 1.3 研究地區(qū)地震震中、斷層和臺(tái)站分布圖中紅色實(shí)心圓點(diǎn)表示區(qū)域內(nèi)自 2010 年至 2017 年發(fā)生過(guò) M5.0 以上地震震中位置。圖中黑色三

（南北地震帶）。受印度板塊向北推擠，使青藏高原隆起的同時(shí)巖石圈物質(zhì)橫向運(yùn)移，在青藏高原東緣，受到川滇地塊和華南地塊阻擋，形成多條重要的地震斷裂帶 (圖1.3)，其中，龍門(mén)山斷裂帶和鮮水河斷裂帶近年來(lái)發(fā)生過(guò)多次中強(qiáng)地震。圖1.1 中國(guó)及周邊震中分布及構(gòu)造塊體邊界藍(lán)色曲線為中國(guó)大陸及東亞地區(qū)主要構(gòu)造塊體邊界，黑色圓點(diǎn)為 3.0≤Ms＜5.0 地震，紅色圓點(diǎn)為 5.0≤Ms＜6.0 地震，藍(lán)色圓點(diǎn)為 6.0≤Ms＜7.0 地震，綠色圓點(diǎn)為 7.0≤Ms＜8.0 地震，黃色五角星為為 Ms≥8.0 地震GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)證明，青藏高原東部地區(qū)，地殼物質(zhì)向東流動(dòng) (Zhang et al

6中強(qiáng)地震進(jìn)行震源機(jī)制反演。圖 1.4 顯示了反演結(jié)果。圖1.4 震源機(jī)制解與應(yīng)力場(chǎng)反演結(jié)果圖中黑色震源機(jī)制為汶川地震，蘆山地震和九寨溝地震，紅色震源機(jī)制為 M≥5.0 地震，藍(lán)色震源機(jī)制為 M≤5.0 地震。黑色箭頭為利用震源機(jī)制解反演得到的主壓應(yīng)力軸方向通過(guò)大量震源機(jī)制解資料，可以得到區(qū)域的應(yīng)力場(chǎng)分布情況（許忠淮等，1984），如果對(duì)一個(gè)地區(qū)許多地震的 P 軸方向和 T 軸方向做統(tǒng)計(jì)平均，就有可能獲得該地區(qū)構(gòu)造應(yīng)力的方向（陳運(yùn)泰和顧浩鼎，2007）。本研究采用力軸張量計(jì)算法（鐘繼茂和程萬(wàn)正，2006）對(duì)四川地區(qū)構(gòu)造應(yīng)力方向進(jìn)行了反演。反演結(jié)果見(jiàn)圖 1.4.圖 1.4 給出了汶川 Ms8.0 主震和研究區(qū)域內(nèi) 2010 年 1 月 1 日-2017 年 12 月31 日發(fā)生的 Ms≥4.0 中強(qiáng)地震震源機(jī)制解的空間分布。在龍門(mén)山地區(qū)
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