發(fā)布時間：2020-09-12 20:50

　　 地球內(nèi)部介質(zhì)會在自然和人類活動等外在因素作用下發(fā)生變化,而目前學(xué)者們普遍認(rèn)為地下介質(zhì)波速會隨其性質(zhì)或應(yīng)力狀態(tài)的改變而發(fā)生變化。地震波是照亮地球的一盞“明燈”~([1]),在利用地震波進(jìn)行地球深部探測方面,地震波的波速是測量精度最高,最可靠的參數(shù),但天然地震在時間和空間上存在一定局限性,不適用于對地下介質(zhì)進(jìn)行長期的動態(tài)監(jiān)測,而人工震源在一定程度上可以彌補(bǔ)天然地震的不足,近年來發(fā)展起來的在內(nèi)陸地區(qū)使用的大容量氣槍震源具有可控性好,信號重復(fù)性高,低頻成分豐富等優(yōu)點,是進(jìn)行區(qū)域地下介質(zhì)變化動態(tài)監(jiān)測的理想震源。地震背景噪聲分布廣且不依賴于特定震源,是近年發(fā)展起來的探測地下介質(zhì)結(jié)構(gòu)及其變化的方法。利用人工震源和背景噪聲產(chǎn)生的地震波信號進(jìn)行地下介質(zhì)變化測量是地震學(xué)發(fā)展的重要方向。本文簡要介紹了背景噪聲與人工震源的發(fā)展歷程及在國內(nèi)外的進(jìn)展,在前人利用固定地震臺資料研究2016年12月8日呼圖壁6.2級地震波速變化的基礎(chǔ)上,利用呼圖壁流動觀測臺網(wǎng)觀測到的大容量氣槍震源和背景噪聲信號進(jìn)行了呼圖壁6.2級地震前后地下介質(zhì)波速變化研究,得到以下幾點認(rèn)識:(1)利用距其60 km的流動臺記錄的氣槍信號體波未出現(xiàn)與呼圖壁6.2級地震有關(guān)的波速變化,也沒有明顯的周期性變化。距其77 km的石梯子臺在6.2級地震前波速變化呈現(xiàn)低值異常變化,分析認(rèn)為,這可能與信號傳播路徑是否穿過震源區(qū)有關(guān)。利用氣槍面波信號得到的波速變化呈周期性變化,且變化趨勢與呼圖壁儲氣庫充放氣壓力的周期性變化呈正相關(guān)變化,這種周期變化可能是儲氣庫充放氣過程導(dǎo)致的。(2)多數(shù)臺站背景噪聲信號得到的波速變化顯示,呼圖壁6.2級地震發(fā)生時出現(xiàn)了同震波速上升現(xiàn)象。以往研究表明,背景噪聲波速變化與氣壓變化呈正相關(guān),在2016年8-10月,呼圖壁6.2級地震前波速下降,與氣壓變化的影響不同,震后波速變化與氣壓變化趨勢呈正相關(guān),呼圖壁6.2級地震前波速下降可能是地震孕育過程導(dǎo)致的區(qū)域地下應(yīng)力狀態(tài)變化。(3)利用呼圖壁流動臺記錄的氣槍震源體波與面波信號得到的波速變化未發(fā)現(xiàn)呼圖壁6.2級地震同震響應(yīng)。利用背景噪聲信號得到的波速變化發(fā)現(xiàn)了呼圖壁6.2級地震同震響應(yīng),分析認(rèn)為,可能是由于兩者震源特性不同,即氣槍震源是一個脈沖震源,背景噪聲近似于連續(xù)震源,這可能是導(dǎo)致波速呈現(xiàn)不同變化特征的主要原因。
【學(xué)位單位】：中國地震局蘭州地震研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：P631.4
【部分圖文】：

圖 1.1 圣安德列斯斷層地震延遲時間變化與地震活動性比較（Niu at el,2008）（a）地震活動分布 （b）同震應(yīng)力變化 （c）圖 b 里陰影部分的放大楊微等[16]利用精密可控震源，觀測到四川綿竹 5.6 級地震前后的波速變化，在斷裂帶上出現(xiàn)了較明顯的波速降低，st05-st07 觀測點的直達(dá)波走時與地震時相比有 5-8 ms 的延遲，波速下降約 0.3 %。陳海潮等[30]在汶川 8.0 地震的灌縣-安縣斷裂帶，利用精密可控震源進(jìn)行了一次小規(guī)模試驗，目的是為了監(jiān)測斷裂帶下部介質(zhì)波速隨時間的長期變化。結(jié)果表明，斷裂帶下的介質(zhì)波速變化是非均勻分布具有季節(jié)性的，振幅為 0.2 %左右，在裂縫密度較高的斷裂帶附近波速變化明顯，認(rèn)為波速變化與該地區(qū)的大氣壓存在正相關(guān)關(guān)系。（2）脈沖震源的原理是在很短的時間內(nèi)激發(fā)脈沖信號，以臺站接收到的信號作為震源到臺站之間的介質(zhì)響應(yīng)，其信號更加接近天然地震，數(shù)據(jù)處理方法

行了連續(xù)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)了可能是大氣壓導(dǎo)致的 1 %左右的波速變化。氣槍震源起初應(yīng)用于海洋石油勘探，近年來地震學(xué)家嘗試在內(nèi)陸地區(qū)使用震源進(jìn)行地下介質(zhì)變化的動態(tài)變化監(jiān)測[33]。國外學(xué)者已經(jīng)率先使用氣槍震行了一些地下波速變化的相關(guān)研究。Reasenberg 和 Aki[34]使用 656 的，于人工井孔中，在距氣槍源 200 m 處觀測到由固體潮引起的波速變化。 等[35]進(jìn)行了與 Reasenberg 等類似的研究，同樣觀測到了與固體潮相似的波化。Poupinet 等[19]研究了美國加州地區(qū) Calaveras 斷層帶波速變化。魏蕓蕓等[36]選取 2013~2016 年石河子，石場，烏蘇三個臺站的氣槍數(shù)據(jù)，互相關(guān)時延檢測，對三臺記錄到的 2 次 5 級左右的地震反射波震相進(jìn)行計發(fā)現(xiàn)走時變化異常，三個臺站的 PmP 震相都有不同程度的波速下降，變化為 0.1 %-0.26 %。變化趨勢（圖 1.2）。

圖 1.3 parkfield 波速變化示意圖（Brenguier et al，2008）此外，背景噪聲互相關(guān)方法在火山介質(zhì)變化的連續(xù)觀測也有著廣泛應(yīng)用。enguier 等[44]利用背景噪聲計算得到了法國 Piton de la Fournaise 火山的速變化并發(fā)現(xiàn)火山噴發(fā)前的 20 天左右會出現(xiàn)地震波速顯著下降的現(xiàn)象。rdret 等[45]通過研究新西蘭魯阿佩胡火山發(fā)現(xiàn)在火山噴發(fā)前未觀察到地震活等前兆，但火山區(qū)的波速變化在噴發(fā)前兩天有明顯降低。在國內(nèi)，房立華等[46]利用背景噪聲互相關(guān)方法，得到了華北地區(qū)瑞利面波群速度分布，分別為 7 s,12 s,16 s 和 23 s。李昱等[47]使用四川臺陣資料經(jīng)反演計算出 2-35 s 的瑞利波相速度分布圖。Cheng X 等[48]采用背景噪聲互相技術(shù)，利用中國地震局臺網(wǎng)的噪聲數(shù)據(jù)對龍門山斷裂帶上由汶川地震引起的震波速變化進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示，龍門山斷裂帶西北面的狹長區(qū)出現(xiàn)了同

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本文編號：2817908