本文關(guān)鍵詞：大地震破裂同震輻射頻率關(guān)系研究

  更多相關(guān)文章： 壓縮感知方法 地震破裂過程 同震輻射 頻率相關(guān)性

【摘要】：二十一世紀(jì)以來全球范圍內(nèi)大地震的頻發(fā)與地震觀測手段的進(jìn)步,為我們研究大地震的破裂過程提供了前所未有的機(jī)會。前人在對俯沖帶大地震的研究中發(fā)現(xiàn),大地震破裂過程中的不同頻率的同震輻射具有隨深度系統(tǒng)變化的模式。這種頻率-深度對應(yīng)關(guān)系的地震學(xué)觀測結(jié)果為我們認(rèn)識俯沖帶區(qū)域斷層表面相關(guān)的物理性質(zhì)提供了極大的幫助。但是這種頻率相關(guān)性仍然存在一些不能確定的問題,例如,這種頻率相關(guān)性是僅限于俯沖帶區(qū)域的逆沖型地震還是對其他類型的地震都存在?是什么物理機(jī)制導(dǎo)致了這種高低頻率下同震輻射的不同分布?這種同震輻射的觀測對我們認(rèn)識大地震破裂過程有什么更加深刻的參考意義?為了解決這一系列的問題,本文中我們采用頻率域壓縮感知方法,一種高精度的反投影方法,對五年來發(fā)生的三個(gè)代表性大地震的同震輻射分布進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。首先,我們在傳統(tǒng)的頻率域壓縮感知方法的基礎(chǔ)上,針對該方法在研究大地震破裂過程中的存在的兩個(gè)問題對原方法進(jìn)行了改進(jìn),發(fā)展了一種改進(jìn)后的壓縮感知方法：1)傳統(tǒng)的壓縮感知方法空間分辨率和計(jì)算效率受到震源區(qū)網(wǎng)格大小的限制,精細(xì)的網(wǎng)格可以提高空間分辨率,但是會大大增加計(jì)算量。因此我們發(fā)展了基于自適應(yīng)網(wǎng)格的壓縮感知方法,在保證了足夠的空間分辨率的同時(shí)提高了壓縮感知方法的計(jì)算效率；2)為了保證時(shí)間分辨率,我們使用滑動時(shí)間窗截取根據(jù)P波到時(shí)對齊的遠(yuǎn)震P波數(shù)據(jù),在大地震破裂的后期階段,波形往往會由于能量輻射位置的不同產(chǎn)生傾斜,為我們使用滑動時(shí)間窗截取的數(shù)據(jù)引入系統(tǒng)誤差,因此我們在計(jì)算的過程中采取一種滑動窗時(shí)間矯正的方法,減輕了由于截窗對結(jié)果產(chǎn)生的影響。針對這一系列的改進(jìn),我們設(shè)計(jì)了相應(yīng)的人工測試來確保方法的可行性。應(yīng)用壓縮感知方法,我們研究了最近發(fā)生的不同類型的三個(gè)大地震破裂過程中的同震能量輻射源的時(shí)空分布：1)2012年蘇門答臘Mw8.6大型走滑地震,這是目前人類記錄到的最大的走滑型地震,我們的結(jié)果表明該地震的破裂過程極其復(fù)雜,分為多個(gè)階段,涉及到當(dāng)?shù)貜?fù)雜的共軛斷層結(jié)構(gòu)；2)2015年發(fā)生在喜馬拉雅陸陸碰撞帶上的尼泊爾Mw7.8級地震,其破裂過程自西北沿喜馬拉雅碰撞帶走向向東南方向單側(cè)傳播；3)2015年發(fā)生在南美俯沖帶智利的Mw8.3級地震,該地震屬于典型的俯沖帶大地震,其破裂從震中出發(fā)向主要向淺部傳播。對于這三個(gè)地震我們的頻率域結(jié)果均顯示出明顯的能量輻射頻率相關(guān)性,即不同頻率同震輻射源的空間分布存在系統(tǒng)的差異性。在通過分辨率測試確保我們結(jié)果的可信性之后,我們將這幾個(gè)地震的同震輻射源分布分別與同震滑移分布以及由同震滑移計(jì)算得到的同震剪切應(yīng)力變化(靜態(tài)應(yīng)力降)進(jìn)行對比。我們的對比結(jié)果顯示,地震同震過程中的低頻輻射源與斷層面上的高滑移以及剪切應(yīng)力下降區(qū)域相對應(yīng),對應(yīng)該區(qū)域大尺度凹凸體(asperity)的破裂以及累積應(yīng)力釋放的過程；而高頻輻射源往往對應(yīng)斷層面上高滑移區(qū)域的邊界,并且對于逆沖型地震(俯沖帶、陸陸碰撞區(qū)域),高頻輻射常常對應(yīng)高滑移區(qū)域在斷層下傾(downdip)方向的邊界。同時(shí)這些高頻輻射源處于同震過程中斷層面上剪切應(yīng)力增加的區(qū)域,可能是由于小尺度凹凸體在同震過程中被加載破裂所產(chǎn)生。這種頻率相關(guān)性現(xiàn)象不僅與前人在俯沖帶發(fā)現(xiàn)的頻率-深度對應(yīng)關(guān)系是相吻合的,更是一種補(bǔ)充。我們認(rèn)為,同震輻射的頻率相關(guān)性可能并不限于某種類型的地震,或者某些局部區(qū)域,而是一種來源于地震斷層面物理性質(zhì)的一種普遍存在的現(xiàn)象。這種方法對于地震的研究,可以更直接地幫助我們認(rèn)識和理解破裂過程的動力學(xué)特性以及大地震的物理機(jī)制。
【關(guān)鍵詞】：壓縮感知方法 地震破裂過程 同震輻射 頻率相關(guān)性
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P315
【目錄】：

• 摘要5-8
• Abstract8-12
• 第1章 研究背景介紹12-19
• 第2章 研究方法與測試19-35
• 2.1 壓縮感知的基本原理19-24
• 2.2 反演方法與基本分辨率測試24-26
• 2.3 自適應(yīng)網(wǎng)格算法26-29
• 2.4 滑動窗時(shí)間矯正方法29-34
• 2.5 方法小結(jié)34-35
• 第3章 地震基本信息與數(shù)據(jù)35-46
• 3.1 蘇門答臘Mw8.6級地震36-39
• 3.2 尼泊爾Mw7.8級地震39-42
• 3.3 智利Mw8.3級地震42-46
• 第4章 地震破裂同震輻射的時(shí)空分布46-60
• 4.1 蘇門答臘Mw8.6級地震47-51
• 4.2 尼泊爾Mw7.8級地震51-55
• 4.3 智利Mw8.3級地震55-60
• 第5章 討論60-80
• 5.1 同震輻射與同震滑移60-65
• 5.2 同震輻射與同震應(yīng)力降分布65-72
• 5.3 大地震同震輻射的頻率相關(guān)性72-80
• 第6章 總結(jié)80-82
• 參考文獻(xiàn)82-92
• 致謝92-93
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其它研究成果93-94

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本文編號：903072