利用4维地震成像研究断层周边的介质和地下应力变化

摘要

本文总结作者在过去10多年中利用重复地震和精控源在圣安德列斯断层帕克菲尔德段附近的介质和地下应力变化的研究，探讨各种震源的优缺点和相应的处理方法，以及它们的运用前景。通常认为地震是由地下应力的积累超过断层的强度所致。因此可以说地壳，尤其是发震区内随时间演变的应力，是控制地震孕育和触发的最重要物理参数。最近一系列研究表明，伴随强震主破裂而引发的库仑应力的空间变化能够较好地解释破裂后的余震分布和相邻断层上的地震触发，如1992年Landers地震的同震应力场变化与相邻断层上1999年发生的HectorMine地震之间的关联性都说明了地下应力场的变化在地震触发中所起的关键作用。事实上，测量地下应力场的时间变化一直是地震科学界在过去几十年中追求的最重要目标之一。最近十多年的主动和被动源地震研究表明，慢地震事件，地方性与区域性地震事件，乃至于大的远震事件所引发起的地下结构和应力场变化均可被常规的数字地震记录观测到。为检测地下结构和应力场的变化，一般使用重复震源产生的地震波，检测方法有估算直达P波和S波的走时变化和计算尾波波形和走时趋势变化两种，后者的计算用到被称为尾波干涉(CWI)的技术，该技术能精确测量发生在介质中的细微变化，在地下应力，工程建筑监测等方面具有广泛的运用前景。