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背景噪声方法在青藏高原东北缘的应用研究

马小军  
【摘要】:青藏高原东北缘位于青藏块体、鄂尔多斯地块、阿拉善地块的交界区域。印度板块以每年5cm的速度向北撞向青藏地块和与其接壤的鄂尔多斯地块、阿拉善地块。在块体之间剧烈的相互作用下,板块内部和板块交界处形成了很多活动地块,活动地块之间剧烈的相互作用也使它们的边界处构造活动强烈,形成了一系列活动断裂,其中主要的断裂有阿尔金断裂、海原断裂和昆仑断裂,主要的强震就分布于这些断裂带上。历史上该区域曾发生了1739年的宁夏银川平罗8级地震、1920年的宁夏海原8.5级地震和1927年的古浪8级地震。复杂的构造环境和强烈的地震活动性使青藏高原东北缘成为一个地震学研究的热点地区。 传统的体波和面波层析成像方法受天然地震位置、地震定位精度和台站分布的影响,得到的速度结构的分辨率特别是地壳浅层分辨率很低,而接收函数方法仅能得到台站所在位置下方的地壳上地幔结构。近年来出现的背景噪声互相关方法,能够提取到面波经验格林函数,利用提取到的经验格林函数进行层析成像能够客服上述缺点,得到关于地壳浅层的高分辨率速度结构。因此,本文利用2008年6月—2009年12月布设在青藏高原东北缘地区的72个数字化测震台站的垂直分量连续记录,采用背景噪声层析成像方法得到了8—44s共9个周期的Rayleigh面波群速度频散曲线。研究结果表明,短周期群速度受沉积层约束,在银川盆地、海原盆地、鄂尔多斯地块西部和阿拉善盆地东部表现为低速异常,青藏高原东部波速呈现高速分布,海原断裂带为波速的过渡带;而周期大于30s的群速度分布表明青藏高原地区呈现低速异常,以祁连山北缘断裂为界,北部表现为高速,南部为低速异常;青藏高原中下地壳的低速异常可能与中下地壳介质的软化有关。 本文同时对研究区域背景噪声特征也进行了研究,发现510s周期噪声源方位分布上较为稳定,不随季节变化,噪声源主要来自于太平洋;1020s周期噪声源季节性变化特征明显,夏季噪声源来自于印度洋海洋活动,冬季噪声能量主要来源于太平洋和北大西洋的海洋活动。青藏高原东北缘地区噪声源表现出较强的季节性变化和能量优势方位分布特征,使得在研究该地区地下介质波速随时间的变化时不但需要考虑季节性特征带来的影响,而且特别在用台站射线对时移方法研究介质波速变化时还需要考虑射线对方位的取向。 本文最后利用背景噪声动态层析成像对强震前后地震波速进行探了索性研究,发现震前一段时间在震源区附近会出现一定的波速异常,但作为一种尝试,尚需要更多的震例予以研究。


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