背景噪声监测波速变化方法研究及其在四川地区的应用

论文摘要

地震背景噪声方法是近年来快速发展的一种新的地震学方法,从地震台站长时间的连续波形记录中提取背景噪声,并逐对进行互相关运算,得到的互相关函数可以近似认为是台站对间的经验格林函数。由此,人们逐渐认识到背景噪声中包含有丰富的地下结构信息,通过测量互相关函数在不同时间尺度上的走时偏移,得到不同周期的地壳速度结构,可以很好的揭示地下介质分布特征。本文利用常规双台站背景噪声互相关方法研究墨西哥2017年发生的Mw 7.1地震,通过拉伸法（Stretching）和移动窗口互谱法（MWCS）分别提取互相关函数的走时偏移,计算了两年的相对地震波速变化,发现波速整体较平稳,但是地震的发生会引起波速陡然变化,并在不同深度上呈现出不一致的特征。虽然两种方法都能观察到这种现象,但相比之下MWCS的结果抖动较大,没有Stretching方法稳定。为了精化结果从而获得更细致的地下介质信息,本文分别利用新的叠加方法和自适应滤波尝试改进单日互相关函数的信噪比,发现相位加权叠加（phaseweighted stack）,时频域相位加权叠加（time-frequency phase-weighted stack）,小波变换和波原子变换都能够有效提高互相关信噪比,使得原来的波速变化结果更加平滑可靠,相互对比分析之后选择通过pws和波原子变换重新计算相对波速变化,结果表明墨西哥地震在台站对下方约2-10km深度范围引起了约0.04%的波速上升。为了监测四川地区地震多发的复杂地质构造,本文利用该区域中部12个台站两年半的背景噪声互相关研究了芦山地震和康定地震的地下介质相对波速变化。得到的波速平均结果整体幅度较稳定,能够看到两次地震引起的同震波速变化,相对来说,芦山地震破裂幅度较大,能够引起范围内大部分台站对的波速上升,康定地震影响较小,只有小范围台站对能够观察到震时波速下降,并且没有明显的分布特征。结果表明pws和波原子变换处理方法仍能够有效提高时间分辨率,反映了两次地震发生短时间内地壳的介质变化,从同震当天的结果来看,芦山地震导致了波速短时间上升0.15%,康定地震则引起了0.05%的下降。综合本文研究成果,结合其他类型研究数据,进一步探讨介质波速变化的机制,从应力应变、浅层地表破坏、余震分布以及断层破裂愈合等方面逐一进行讨论,认为波速变化主要是地震或强余震引起震源区内浅层地壳结构破坏,改变了岩石物性导致的结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 引言
•   1.2 研究背景和意义
•   1.3 背景噪声研究现状
•   1.4 研究思路与内容
• 第二章 背景噪声原理与方法
•   2.1 背景噪声预处理
•   2.2 背景噪声互相关
•   2.3 走时偏移测量与地震波速变化
• 第三章 数据处理方法研究
•   3.1 墨西哥2017年Mw7.1地震数据处理
•   3.2 墨西哥地震波速变化
•   3.3 相位加权叠加
•   3.4 时频域相位加权叠加
•   3.5 小波变换
•   3.6 波原子变换
•   3.7 数据处理方法讨论
• 第四章 四川区域波速变化
•   4.1 研究区域背景
•   4.2 背景噪声数据处理
•   4.3 计算波速变化
• 第五章 波速变化机制分析
•   5.1 墨西哥地震波速变化
•   5.2 四川地区波速变化
• 第六章 结论与展望
•   6.1 主要结论
•   6.2 不足与展望
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 高松

导师: 温扬茂

关键词: 地震背景噪声,地壳波速变化,数据处理,四川地区,波速变化机制

来源: 武汉大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学,地球物理学

单位: 武汉大学

分类号: P315.7

总页数: 57

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