地球内核边界精细结构与朝鲜2017年核试验余震分析

发布时间：2020-11-01 16:41

　　 结构和震源是天然地震学领域最重要的两个研究方向。二者是紧密相关的,对结构的研究离不开对震源的理解,对震源的研究也离不开对结构的认识。本论文将围绕结构和震源这两大主题,介绍以下三方面的研究:(1)利用在内核边界前临界反射的PKiKP震相研究内核边界的精细结构;(2)利用多种地震波观测资料,研究朝鲜2017年核试验后发生的四个小震事件的位置和震源性质;(3)利用匹配定位方法检测朝鲜核试验场周边2017年5月至2018年4月间的小震事件,探讨朝鲜2017年核试验触发的天然地震序列的特征。地球内核边界的精细结构可以帮助我们理解内核的凝固过程、外核组分及地磁场起源。我们从日本Hi-net台网的地震波形数据中收集了 1263对高质量的PKiKP-PcP观测数据。这些数据采样了中国中部、日本海东南部、北太平洋西部和鄂霍次克海西南部下方的内核边界。PKiKP-PcP走时残差和波形差异表明,采样的内核边界区域均呈现平坦的界面,其地形起伏不超过1.5千米;在鄂霍次克海西南部下方的局部内核边界存在一个横向变化的厚度约4-8千米的糊状层,而周围其他区域的内核边界则表现出尖锐的界面。这一研究结果首次提出了内核边界局部区域存在糊状层的地震学证据。朝鲜2017年9月3日核试验后紧跟着发生了几个小震事件,引起了科学界、媒体与民众的极大关注。我们利用事件对之间的相对时间差、相对极性以及体波和面波观测数据,并结合理论波形模拟技术,确定了核试验后的四个小震事件的相对位置和震源性质。核试验后8.5分钟发生的事件是一个位于核试验中心西北方向440 ± 260米的塌陷事件,其震源可以用一个方位角为～150°、倾角为70°-75°的近垂直单力源来描述。而其余的三个事件则是发生在核试验场北部～8.4 ± 1.7千米处的520米小区域内的天然地震群,其深度大于2.4千米,其震源机制是一个沿着近南北方向的高倾角(倾角为50°-90°)的近纯走滑事件。朝鲜2017年核试验后在试验场周围发生了一系列小震事件,但完整的地震目录及事件的性质尚不清楚。我们利用匹配定位和单台滑动互相关方法,对朝鲜2017年核试验前4个月至后8个月内核试验场区域的小震事件进行了调查。核试验前4个月内没有检测到小震事件,而核试验后8个月内检测到了 86个天然地震事件,表现出强烈的地震活动性。这些地震序列均发生在朝鲜核试验场北边8.4千米处的2千米的区域范围内,近似沿着南北方向排布。理论应力场的计算表明这些小震事件是由2017年核试验触发的地震序列。
【学位单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P315
【部分图文】：

通常会使用与ＰＫＩＫＰ射线路径相似且不经过内核的震相作为参考震相。常??用的参考震相包括内核边界反射震相ＰＫｉＫＰ、从外核底部折返的ＰＫＰｂｃ震相和??从外核顶部折返的ＰＫＰａｂ震相（图１．１）。在１３０°－１４３°震中距范围内，内核边界??的反射波ＰＫｉＫＰ可以作为参考震相，用于研宄内核顶部１００千米内的地震学结??构；在１４６°－１５６°震中距范围内，通常用从外核底部折返的ＰＫＰｂｃ震相作为参考??震相，用于研究内核顶部１５０－３５０千米的地震学结构；对于更远的震中距范围，??通常用从外核中部折返的ＰＫＰａｂ震相作为参考震相，可以研宄内核中心９００千??２??

１９９０；?Ｋｏｐｅｒ?ｅｔ?ａｌ．，?２００４，?２００５）?＝??为了消除地球浅部结构的影响，我们同时使用从核幔边界反射的ＰｃＰ震相??作为参考震相。由于ＰＫｉＫＰ和ＰｃＰ震相在地球浅部有相似的射线路径（图２．１?），??因而使用ＰＫｉＫＰ－ＰｃＰ的相对走时信息可以消除震源发震时刻的影响，并减小定??位误差和地球浅部不均匀性的影响，进而可以用于约束内核边界的地形起伏。同??理，由于ＰＫｉＫＰ和ＰｃＰ在震源处有相近的出射角，在台站处有相近的入射角，二??１３??

??图２．１用于内核边界研宄的ＰＫｉＫＰ和ＰｃＰ展相路径。??ＰＫｉＫＰ?（红色射线）是从内核边界反射的震相；ＰｃＰ?（蓝色射线）是从核幔边界反射的震相。??本图中的射线路径是基于ＰＲＥＭ模型（Ｄｚｉｅｗｏｎｓｋｉｅｔａｌ．，１９８１），震源（黑色五角星）深度??３００千米，台站（黑色三角）震中距分别为３０°和３５°。??者波形的差异可以消除震源本身的复杂性以及台站下方复杂结构对波形的影响，??因而可以利用ＰＫｉＫＰ－ＰｃＰ波形差异来约束内核边界附近的精细结构。??ＰＫｉＫＰ由于其理论振幅很小，因而很难被观测到，这就要求台站有很高的信??噪比。另一方面，ＰＫｉＫＰ震相可能会被同一地震的其他震相或者其他区域地震??的震相千扰，容易将其他震相误认为是ＰＫｉＫＰ震相，因而需要利用台网或台阵??数据，综合震相到时、震相慢度以及波形等信息鉴定并拾取ＰＫｉＫＰ震相。??本文中
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本文编号：2865809