本文關(guān)鍵詞：利用噪聲成像方法研究南北地震帶北段強(qiáng)震前后的波速變化

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【摘要】：目前,地震預(yù)測問題仍然是一個(gè)世界性的科學(xué)難題,如何才能較為準(zhǔn)確地判斷出地震預(yù)測三要素(時(shí)間、地點(diǎn)和震級(jí)),是現(xiàn)在地震研究需要繼續(xù)探索的方向。已有地震預(yù)測方法很多,孕震區(qū)介質(zhì)波速變化是目前較有希望的一個(gè)研究方向。眾多研究結(jié)果已經(jīng)表明,地震孕育過程中,震源區(qū)介質(zhì)的物理狀態(tài)會(huì)相應(yīng)地發(fā)生改變,而大震前區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力的持續(xù)增大會(huì)引起震源區(qū)及其周邊地區(qū)地下介質(zhì)參數(shù)的改變,進(jìn)而引起介質(zhì)波速發(fā)生變化。故近代地震學(xué)一個(gè)早期想法就是希望對(duì)地殼內(nèi)部的波速變化進(jìn)行監(jiān)測,分析地殼內(nèi)部區(qū)域應(yīng)力狀態(tài)的變化,爭取在地震預(yù)測方面有所突破。在利用波速比(spVV)來分析強(qiáng)震前后波速變化時(shí),由于數(shù)據(jù)資料較依賴于地震和臺(tái)站的分布,而天然地震大多發(fā)生在大陸構(gòu)造板塊的邊緣區(qū)域或斷裂帶附近且臺(tái)站分布不均勻,故得到結(jié)果可靠性較差。利用天然地震事件資料來研究波速變化存在震源定位和射線分布不均勻等問題,成像結(jié)果分辨率不高,故多用于靜態(tài)的波速研究。通過“主動(dòng)源”方法探測地下介質(zhì)的波速變化,可得到不同時(shí)間段的動(dòng)態(tài)波速變化,然而這一方法花費(fèi)太大。接收函數(shù)方法對(duì)速度界面(莫霍面和古登堡面)較為敏感,僅僅可以得到臺(tái)站附近的地殼上地幔結(jié)構(gòu)。利用背景噪聲層析成像方法可以得到不同時(shí)間段、不同深度的速度成像分布圖,進(jìn)而探索和分析強(qiáng)震前后在震源附近的地震波速變化情況。背景噪聲方法相較于之前的成像方法,表現(xiàn)出不依賴于地震的發(fā)生,射線分布均勻,可研究短周期面波、花費(fèi)小等優(yōu)點(diǎn)。因此,背景噪聲方法為詳細(xì)了解地球內(nèi)部結(jié)構(gòu),研究地下介質(zhì)狀態(tài)變化提供了新的思路。本文利用噪聲成像方法研究南北地震帶北段地區(qū)強(qiáng)震前后波速變化,并對(duì)該區(qū)現(xiàn)階段地震活動(dòng)性進(jìn)行綜合分析,研究結(jié)果可為該區(qū)域的地震預(yù)測研究和地震預(yù)報(bào)工作提供依據(jù)。論文基于南北地震帶北段(32。~40。N,99。~108。E)94個(gè)固定數(shù)字地震臺(tái)站2013~2016三年的測震臺(tái)網(wǎng)連續(xù)記錄到的波形資料,利用噪聲成像方法反演得到該地區(qū)三年內(nèi)不同時(shí)間段、三個(gè)月時(shí)間窗長的Rayleigh面波相速度結(jié)構(gòu)與波速演化。通過噪聲互相關(guān)方法來獲得臺(tái)站間的經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù),利用相匹配濾波的時(shí)頻分析技術(shù)測量Rayleigh面波的相速度頻散曲線,將研究區(qū)域劃分為。。5.05.0′的網(wǎng)格,利用層析成像方法反演得到該地區(qū)的相速度成像圖。然后得到2013年7月22日岷縣—漳縣Ms6.6級(jí)地震前后不同時(shí)間段、兩個(gè)月相同時(shí)間窗長的Rayleigh面波在6s、8s、10s、12s、14s、16s、18s、20s、25s、30s、35s、40s等不同周期的相速度成像分布圖,對(duì)比分析震前震后速度結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化,據(jù)此分析震前地下介質(zhì)狀態(tài)的變化,以期應(yīng)用于地震預(yù)報(bào)研究。本文主要得到的初步結(jié)論簡要如下:(1)南北地震帶北段Rayleigh面波相速度層析成像結(jié)果表明,整個(gè)南北地震帶北段大部分均處于低速狀態(tài),西秦嶺構(gòu)造帶形成一個(gè)分界線,將研究區(qū)域分為兩大部分,其北部區(qū)域除祁連山東段波速較低外,其他區(qū)域大部分波速呈現(xiàn)高速,特別在西秦嶺構(gòu)造帶東部區(qū)域出現(xiàn)高速異常區(qū);其南部區(qū)域波速幾乎都呈現(xiàn)低速分布,特別是東昆侖構(gòu)造帶與西秦嶺構(gòu)造帶交界處呈現(xiàn)出異常的低速區(qū)。阿拉善塊體呈現(xiàn)出大面積低速異常,原因可能是由阿拉善塊體特別厚的沉積層導(dǎo)致,而華南塊體相對(duì)來說速度較其他區(qū)域高,可能是沉積層較淺。(2)2013年甘肅岷縣漳縣Ms6.6級(jí)地震前5~6月份相對(duì)于3~4月份,臨潭—宕昌斷裂帶附近及周邊地區(qū)出現(xiàn)了波速降低的現(xiàn)象,而震后出現(xiàn)反向調(diào)整,8~9月份相對(duì)于5~6月份出現(xiàn)波速逐漸恢復(fù)升高。結(jié)果表明在岷縣—漳縣地震前兩個(gè)月出現(xiàn)了波速低值異常,并且岷縣—漳縣地震發(fā)生在低速異常的邊界地區(qū)。同時(shí),岷縣—漳縣地震前,祁連山中段也出現(xiàn)了波速低值異常,根據(jù)資料,在該區(qū)發(fā)生了2013年9月20日青海門源5.1級(jí)地震。(3)利用噪聲成像方法研究震前地震參數(shù)的變化這一方法仍在探索研究中,根據(jù)本文結(jié)果,結(jié)合該區(qū)域近幾年的地震活動(dòng)性和強(qiáng)震孕育特征,2013年的甘肅岷縣Ms6.6地震的發(fā)生釋放了一定的能量,認(rèn)為甘東南地區(qū)存在發(fā)生6級(jí)左右及以上地震的可能性,并且推測老虎山—毛毛山斷裂帶和祁連山斷裂帶及其附近區(qū)域也具有發(fā)生強(qiáng)震的危險(xiǎn)性。因此,該區(qū)域需要密切關(guān)注。
【關(guān)鍵詞】：南北地震帶北段 背景噪聲 層析成像 速度結(jié)構(gòu) 臨潭-宕昌斷裂帶 低速異常 甘肅岷縣漳縣Ms6.6級(jí)地震
【學(xué)位授予單位】：中國地震局蘭州地震研究所
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P315.3
【目錄】：

• 摘要8-10
• Abstract10-14
• 第一章 緒論14-24
• 1.1 引言14-15
• 1.2 背景噪聲方法的發(fā)展概況15-16
• 1.3 利用背景噪聲研究波速變化的現(xiàn)狀16-18
• 1.4 南北地震帶北段的地質(zhì)構(gòu)造背景18-21
• 1.5 研究目的和意義21-22
• 1.6 本文篇章結(jié)構(gòu)安排22-24
• 第二章 背景噪聲層析成像的原理和方法24-32
• 2.1 地震背景噪聲的理論解釋24-29
• 2.1.1 基于均分模式的假設(shè)（彌散場假設(shè)）25-26
• 2.1.2 時(shí)間反演不變性解釋26-28
• 2.1.3 噪聲互相關(guān)函數(shù)（NCF）和經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)（EGF）的關(guān)系28
• 2.1.4 背景噪聲的優(yōu)點(diǎn)28-29
• 2.2 層析成像的基本原理和方法29-32
• 2.2.1 模型參數(shù)化29
• 2.2.2 地震射線追蹤29-30
• 2.2.3 正演與反演30-31
• 2.2.4 解的分辨率分析31-32
• 第三章 噪聲成像的數(shù)據(jù)處理過程32-42
• 3.1 單臺(tái)數(shù)據(jù)預(yù)處理33-34
• 3.2 互相關(guān)函數(shù)中提取經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)34-35
• 3.3 信噪比測量35-38
• 3.4 頻散曲線的測量38-39
• 3.5 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制39
• 3.6 面波層析成像39-40
• 3.7 結(jié)果的可靠性分析40-42
• 第四章 南北地震帶北段Rayleigh面波相速度層析成像42-61
• 4.1 數(shù)據(jù)42-44
• 4.2 數(shù)據(jù)處理44-45
• 4.3 格林函數(shù)的提取45-46
• 4.4 面波層析成像46
• 4.5 南北地震帶北段的相速度層析成像結(jié)果46-53
• 4.5.1 南北地震帶北段臺(tái)站對(duì)的路徑覆蓋情況46-48
• 4.5.2 南北地震帶北段不同周期的相速度層析成像結(jié)果48-53
• 4.6 結(jié)果的可靠性分析53-58
• 4.6.1 射線密度覆蓋情況53-54
• 4.6.2 檢測板試驗(yàn)54-56
• 4.6.3 分辨率測試56-57
• 4.6.4 剩余殘差57-58
• 4.7 南北地震帶北段Rayleigh面波相速度層析成像58-60
• 4.8 本章小結(jié)60-61
• 第五章 南北地震帶北段強(qiáng)震前后的波速變化61-70
• 5.1 強(qiáng)震前后波速變化研究現(xiàn)狀61
• 5.2 相對(duì)波速變化61-62
• 5.3 數(shù)據(jù)與資料62
• 5.4 南北地震帶北段Rayleigh面波 2013-2016年的動(dòng)態(tài)波速演化62-65
• 5.5 2013年甘肅岷縣漳縣地震前后的波速變化65-68
• 5.6 結(jié)論與討論68-70
• 第六章 結(jié)論與展望70-73
• 參考文獻(xiàn)73-80
• 致謝80-82
• 作者簡介82-83

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