祁连山主动源台阵背景噪声面波三维成像

发布时间：2018-11-04 12:08

【摘要】：面波成像尤其是噪声面波成像已成为研究地壳速度结构的一种重要方法。该方法使用噪声信号作为数据源,噪声信号具有不受震源位置和地震分布不均匀的影响等优点,其分辨率主要决定于台站的分布情况。在台站分布合理的情况下,噪声面波成像可以实现对地下三维介质的连续监测,从而可以提高对速度结构的分辨能力,尤其是提高了时间尺度分辨率,在地震学中得到了广泛应用。本文选择青藏地块和阿拉善地块挤压缝合带的祁连-海原带作为研究区域,该区位于构造活动强烈和地震活动频繁的青藏高原东北缘。开展该区域S波速度结构研究对于青藏高原大陆动力学过程具有重要的意义。文中收集了沿祁连山北缘断裂带走向布设的40个流动台和38个固定台的连续背景噪声记录,数据记录时间为2014年8月-2015年12月,共17个月。台间距范围为从十几千米至700多千米,台站基本覆盖了青藏地块和阿拉善地块的挤压缝合地带区域。基于所有可能台站对的互相关函数,通过归一化振幅方法分析研究了不同周期范围的噪声源能量在不同方位随不同季节变化的规律。从互相关函数中提取瑞利面波相速度频散曲线,采用基于射线追踪的面波频散直接反演方法得到观测台站下方近地表到40km深度范围内的S波速度分布图像。主要结论如下:(1)在夏季,0.5~5s周期背景噪声的能量优势方向为35°~170°和190°~250°,冬季则为10°~130°和270°~350°,此频带的振幅在冬季要比夏季高,可能由于沉积层的影响和台站附近较强的干扰,提取出的短周期面波信号较弱,目前还尚难以确定这一周期段的噪声来源,如果是由海浪与海岸的相互作用产生的,那么夏季噪声源应该主要来自太平洋和印度洋的海洋活动,冬季主要来自太平洋和北大西洋的海洋活动。5~10s周期在夏季背景噪声能量来源优势方向为110°~170°,冬季则为300°~350°,但在110°~150°方位也存在相对微弱的能量分布,其第二微震带夏季主要来源于南太平洋的海洋活动,冬季主要来源于北大西洋的海洋活动。10~20s周期在夏季背景噪声能量来源优势方向为70°~150°和170°~230°,在冬季则集中在290°~350°和70°~130°方位,说明第一微震带噪声能量夏季主要来源于太平洋和印度洋的海洋区域,冬季主要来源于北大西洋和太平洋。即5~20s周期段的背景噪声源在时间上表现出明显的季节变化特征。20~40s周期段的面波互相关函数随季节的变化较小,可认为这一周期段与5~20s周期段的噪声起源是不同的,也可认为噪声源近似均匀分布,前人的研究认为长周期噪声是由大气、海洋和海底的相互作用在海岸附近形成的。(2)祁连-海原带区域上地壳速度结构存在横向不均匀性,浅层的S波速度横向变化与地表构造分布存在密切关系,低速区的分布特征主要受沉积层厚度的影响较明显,沉积层较厚的地区S波速度较低。在5 km深度处,速度结构分布特征与地表构造分布存在一定的相关性,松散沉积层厚度影响明显;在18 km深度处,S波速度横向不均匀性明显,呈现为高低速相间不同尺度大小的区域性。同时,5~20 km深度范围内速度随深度增加而逐渐增加,其变化幅度为0.2 km/s;在30 km深度处,祁连和门源地区高低速相间分布明显;在35 km~40 km深度,随深度增大,浅层沉积层的影响逐渐消失,祁连山北缘断裂带、托莱山断裂、冷龙岭断裂带以北地区为高速区,以南为低速区,这可能是不同地块在深部边界的一种表现,也可能是青藏高原向NE向运动和变形所致。(3)在研究区内,上地壳和中地壳的速度分别随深度的增加而增加,这种正梯度增加的S波速度结构符合正常大陆地壳的的速度变化规律。通过对S波速度分布特征和门源地震的关系分析,结果显示门源地震发生前震源区为低速区,震中位置处于波速变化较明显区域。利用噪声成像技术研究地震孕育过程的低速变化为地震预测提供了一种新途径。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：中国地震局兰州地震研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P315.3

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本文编号：2309775