【摘要】：钻孔应变观测是利用安装在钻孔中的应变传感器对地壳应变进行观测,是地球动力学观测体系的重要组成部分。由于钻孔应变仪具有观测精度高,频率响应好,抗干扰能力强等优势,其观测数据被广泛应用于地震应变阶、慢地震、地震前兆以及火山喷发预测等方面的研究。我国钻孔应变仪在长期的监测过程中积累了大量的高质量观测数据,有了对长期观测数据做初步评价的条件,使得利用钻孔应变观测解决地震前兆、地震预测等重要的科学问题成为可能。本文以2008年5月12日汶川Ms8.0地震和2013年4月20日芦山Ms7.0地震为例,采用离散小波变换方法对姑咱台站钻孔应变数据进行分解,分别计算数据中各频段的细节系数幅值,并研究变化特征;采用了超限率方法提取各频段细节系数的异常信息,讨论应变异常信息可能出现的频段;为了研究钻孔应变数据在异常频段内的频率变化,采用连续小波变换方法对姑咱台钻孔应变数据进行时频分析,提取时频谱中出现的应变异常,对比分析不同时段应变异常的频率分布,分析了应变异常与两次地震前兆异常的频率相关性。主要工作包括以下方面:根据钻孔应变观测基本理论,分析了钻孔应变观测数据的时域、频域特性,数据在时域的主要成分包含固体潮汐,趋势漂移,同震干扰以及前兆异常;比较了固体潮汐和应变异常的频率分布;研究了钻孔应变数据预处理算法,证明了一阶差分方法能够有效降低固体潮汐对应变异常提取的影响。基于离散小波变换理论,采用了Daubechies10小波基函数对钻孔应变观测数据进行分解;根据小波系数的统计特性,采用强度超限率方法提取超限异常。对于汶川Ms8.0地震,超限异常从2007年12月开始出现,主要集中在6.5×10~(-5)Hz至5.2×10~(-4)Hz频段内。对于芦山Ms7.0地震,超限异常出现在2012年10-12月和2013年4月,且在各频段内都具有明显的幅值变化。基于连续小波变换理论,分析了同震信号、应变阶跃以及地震前兆异常的时频特性;在大尺度时间范围内,研究了钻孔应变数据整体时频特性;提出了基于时域分段处理的连续小波变换方法,在局部时频谱中提取了应变异常;分析了各应变异常的频率相关性,确定了部分应变异常为疑似前兆异常。对于汶川Ms8.0地震,应变异常集中在2008年5月8日至2008年5月12日时间段,对于芦山Ms7.0地震,应变异常主要集中在2013年4月1日至2013年4月20日时间段,应变异常与两次地震前兆异常的频率相关系数均大于0.6,我们推测提取到的应变异常为疑似前兆异常。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P315.7
【参考文献】
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2738216
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