南北地震带北段地壳波速变化的成像研究

摘要

地震预报是当代自然科学领域里一个难度很大且富有魅力的前沿课题。近年来，随着地震预测相关问题的深入研究，发现地震参数的精确测定是一个关键问题，其结果对于地震预测有着非常重要的作用。伴随着信息化与大数据的发展，现代数字地震记录优点被进一步放大，频带宽、动态范围大、分辨率高等优点逐渐为测定新的地震参数、介质参数与深入研究地震发生的构造环境和震源特征提供了无限的可能，为地震预报研究的深入和预报水平的提高带来了新的希望。南北地震带北段是我国主要的中强地震频发区，每次中强地震前后地下介质的物理属性，包括弹塑性、相变、密度等或多或少会发生一定的变化，介质属性的变化一定会导致震源区波速的变化。因此本文利用背景噪声方法研究了南北地震带北段的成像特征，得到了Rayleigh面波6-60s的相速度成像图；分析了2013年岷县漳县Ms6.6地震以及2016年门源Ms6.4地震前后波速的变化特征。
　　本研究主要内容包括：⑴南北地震带北段速度分布主要与块体分布较为一致，整个南北地震带北段大部分区域处于低速状态，整个速度分布存在极大的横向不均匀性，速度分布东西较为明显，结果大致以祁连山断裂带为分界线，西南为低速区域，北东为高速区域。可能与南北地震带北段地壳厚度结构和沉积层有关：西向东减薄、南北向较为均匀。此结果与该区域布格重力异常值由西向东增大、走向主要为北北西和近南北向展布相似。⑵南北地震带北段的2011-2016年的动态波速演化历程表明了南北地震带北段的应力与能量积累过程。不同周期的成像结果较为一致，整个南北地震带活动性较强，波速变化较为明显，波速变化最大在0.007％，不同区域变化幅度差异性较大。陇西块体，华南块体以及柴达木块体都出现了波速降低；阿拉善块体则有明显的波速升高，正好处于震中附近，可以发现波速的波动性。⑶2013年岷县漳县Ms6.6地震前后出现了较为明显的波速异常，地震后在震源区西北与东南方向出现了Rayleigh面波群速度的降低，西南侧则出现了速度的升高，使得地震震中正好位于该异常区域低速与高速的转换带，属于高低速异常的过渡区域，一般高低速转换带处于活动地块边界，绝大部分大地震都发生在这种边界的活动构造带上。因为一般而言，低速区是地壳容易发生形变的区域，高速区边界容易发生应力的集中。⑷成像结果显示2016年01月21日青海门源县(101.62°E，37.68°N) Ms6.4地震在T=10s时，震源区出现了明显的波速降低，异常区域横跨冷龙岭断裂带；在T=12s，14s与16s时，震源区南部即祁连块体出现波速降低；震源区的北侧则出现了不明显的速度升高，在地震发生前，可能是断裂带内及其周边区域应力逐渐积累，波速也逐渐增加，震源区的北侧有可能是此次地震区域应力积累的区域。因为其北侧与东侧是刚性的戈壁-阿拉善地块和鄂尔多斯地块，受到了一定的阻挡。震后成像结果显示，在T=10s，12s和14s时，震后三个月内震源西侧波速明显降低，从周期10-14s速度降低区域逐渐增大，祁连块体与柴达木块体均处于速度降低区域；在震源区东侧有不明显的速度升高，可能是应力与能量向东迁移。根据Rayleigh面波波速的演化历程，从一定的程度上面反应出此次地震能量的积累与释放过程。

目录

第一章 绪论

1.1引言

1.2 地震背景噪声的发展历程及其现状

1.3 南北地震带北段的构造概况

1.4 研究地震背景噪声的应用意义

1.5 本文的研究内容

第二章 噪声层析成像的基本原理

2.1 面波层析成像

2.2地震背景噪声的理论依据

2.3 互相关函数（NCF）和经验格林函数（EGF）的关系

2.4 互相关函数的计算

第三章 数据处理方法

3.1 台站分布与观测资料

3.2 单台数据预处理

3.3 互相关函数计算与叠加

3.4 互相关函数的信噪比分析

3.5 相速度频散曲线的测量

3.6 频散曲线质量控制

3.7 噪声源分布对格林函数的影响

第四章 南北地震带北段噪声层析成像

4.1 数据处理

4.2 南北地震带北段噪声层析成像

4.3 成像结果可靠性分析

4.4 成像结果分析

第五章 南北地震带北段强震前后的波速异常分析

5.1 数据

5.2 方法原理

5.3 研究区动态波速演化

5.4 岷县漳县地震、门源地震波速变化异常分析

5.5 速度敏感度

5.6 危险断裂带的动态监测

5.7 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

作者简介