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《中国地震局地震预测研究所》 2011年
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利用背景噪声方法研究云南强震前后的波速变化

杨文  
【摘要】:地壳中的岩石,存在着不同尺度的缺陷,如各种裂纹、裂缝与断层等等。而引起这些缺陷的因素有很多,如地壳内部的应力变化所引起的岩石的开闭、扩大和缩小,地下水的流入和流出等。通过对地壳内部波速的变化的监测,了解地壳内部应力及流体的变化,从而实现地震的预测,是近代地震学的一个早期想法。 尽管很多科学家开展了许多波速变化的研究,然而利用波速变化监测地震的工作并不顺利,在一些初期报告关于存在V p /Vs很大变化的观测数据并不可靠。并非所有的关于地震波速的变化都可以观测出来,采用人工震源方法,如气枪可以检测出于潮汐应力变化相关的波速变化,但是这些变化都是在地表附近比较狭窄的空间检测出来的,在更大范围,更深部尚未有新的发现。另一方面,作为广义意义上的地震波速,Q值描述了地球介质的衰减特性。在有岩浆活动的火山区,构造活动区的岩石破裂带,地震波穿过时,能量将发生强烈的衰减而具有低Q值;而在稳定的克拉通地区则衰减较少而具有高Q值,动态Q值变化能够反映构造活动的变化趋势;在地震多发地区,Q值变化尤为明显。这说明通过波速变化来研究分析地下应力、流体运移等变化是可行的。 然而,利用天然地震方法研究波速变化存在震源定位和射线分布不均一等问题,使得利用天然地震方法的研究大多是静态的波速研究,而不同时间段的波速变化研究主要还是利用人工震源方法。本文主要利用背景噪声方法进行波速变化的研究。利用背景噪声方法进行波速变化研究的主要优点是无需震源信息、射线分布均匀、可研究短周期面波、花费小等。云南地区处于造山运动的突出部位,地质作用显著,地壳活动剧烈,地震火山活动频发,所以该地区地下应力和流体运移调整剧烈,从而波速也发生相应的变化,正是从这个出发点开始大震期间的波速变化研究。 本文利用了2008年1月份到2010年12月份云南遥测数字台网46个台站的连续波形资料,采用背景噪声方法计算云南地区(21°~29°N,97°~106°E)不同台站对之间的面波延迟时间,通过层析成像方法反演得到该地区不同时间段相同时间窗长的面波波速分布,并给出了分辨率测试实验结果。结果表明,云南大部分范围内都可以达到0.75°×0.75°的分辨率。通过实验可以发现,不同时间段层析成像结果有明显的不同,并发现强震前后的一些规律:(1)汶川8.0级地震后,云南地区波速有明显的调整;(2)2008年攀枝花6.1级地震前攀枝花地区处于速度升高和速度降低的分界带上;(3)2009年姚安6.0级地震震前,震中所在区域面波波速升高,而震后出现降低。 对区域范围的层析成像表明,地震前后在可分辨区域,特别是震源附近的波速变化明显。为了得到更加精确的波速变化以及它与地震之间的关系,选取穿过近期地震频发的大姚地区(100°~103°E,24°~27°N)的射线对作为研究的对象,利用互相关检测法检测在2008年1月至2010年12月三年时间内波速变化和趋势,并给出了变化的误差范围,其精度可达0.01s。研究发现,2009年7月姚安6.0级地震前各射线对有明显的波速降低,波速增加的射线集中于楚雄—建水断裂带的东北侧,说明断裂带东北侧存在应力集中;同震时,断裂西北部的射线对波速都降低,而东南部的射线对则都表现为升高,这与姚安地震的震源机制解的右旋特征较吻合;震后射线对波速出现明显的反向调整。2008年8月攀枝花6.1级地震同震波速变化主要体现在西北向的射线对波速升高。利用互相关方法检测波速变化,提高了测量波速变化的精度和可信度,并可实现波速变化的连续监测。
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