地球內(nèi)部介質(zhì)會(huì)在自然和人類活動(dòng)等外在因素作用下發(fā)生變化,而目前學(xué)者們普遍認(rèn)為地下介質(zhì)波速會(huì)隨其性質(zhì)或應(yīng)力狀態(tài)的改變而發(fā)生變化。地震波是照亮地球的一盞“明燈”~([1]),在利用地震波進(jìn)行地球深部探測(cè)方面,地震波的波速是測(cè)量精度最高,最可靠的參數(shù),但天然地震在時(shí)間和空間上存在一定局限性,不適用于對(duì)地下介質(zhì)進(jìn)行長(zhǎng)期的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),而人工震源在一定程度上可以彌補(bǔ)天然地震的不足,近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的在內(nèi)陸地區(qū)使用的大容量氣槍震源具有可控性好,信號(hào)重復(fù)性高,低頻成分豐富等優(yōu)點(diǎn),是進(jìn)行區(qū)域地下介質(zhì)變化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的理想震源。地震背景噪聲分布廣且不依賴于特定震源,是近年發(fā)展起來(lái)的探測(cè)地下介質(zhì)結(jié)構(gòu)及其變化的方法。利用人工震源和背景噪聲產(chǎn)生的地震波信號(hào)進(jìn)行地下介質(zhì)變化測(cè)量是地震學(xué)發(fā)展的重要方向。本文簡(jiǎn)要介紹了背景噪聲與人工震源的發(fā)展歷程及在國(guó)內(nèi)外的進(jìn)展,在前人利用固定地震臺(tái)資料研究2016年12月8日呼圖壁6.2級(jí)地震波速變化的基礎(chǔ)上,利用呼圖壁流動(dòng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)觀測(cè)到的大容量氣槍震源和背景噪聲信號(hào)進(jìn)行了呼圖壁6.2級(jí)地震前后地下介質(zhì)波速變化研究,得到以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí):(1)利用距其60 km的流動(dòng)臺(tái)記錄的氣槍信號(hào)體波未出現(xiàn)與呼圖壁6.2級(jí)地震有關(guān)的波速變化,也沒有明顯的周期性變化。距其77 km的石梯子臺(tái)在6.2級(jí)地震前波速變化呈現(xiàn)低值異常變化,分析認(rèn)為,這可能與信號(hào)傳播路徑是否穿過(guò)震源區(qū)有關(guān)。利用氣槍面波信號(hào)得到的波速變化呈周期性變化,且變化趨勢(shì)與呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)充放氣壓力的周期性變化呈正相關(guān)變化,這種周期變化可能是儲(chǔ)氣庫(kù)充放氣過(guò)程導(dǎo)致的。(2)多數(shù)臺(tái)站背景噪聲信號(hào)得到的波速變化顯示,呼圖壁6.2級(jí)地震發(fā)生時(shí)出現(xiàn)了同震波速上升現(xiàn)象。以往研究表明,背景噪聲波速變化與氣壓變化呈正相關(guān),在2016年8-10月,呼圖壁6.2級(jí)地震前波速下降,與氣壓變化的影響不同,震后波速變化與氣壓變化趨勢(shì)呈正相關(guān),呼圖壁6.2級(jí)地震前波速下降可能是地震孕育過(guò)程導(dǎo)致的區(qū)域地下應(yīng)力狀態(tài)變化。(3)利用呼圖壁流動(dòng)臺(tái)記錄的氣槍震源體波與面波信號(hào)得到的波速變化未發(fā)現(xiàn)呼圖壁6.2級(jí)地震同震響應(yīng)。利用背景噪聲信號(hào)得到的波速變化發(fā)現(xiàn)了呼圖壁6.2級(jí)地震同震響應(yīng),分析認(rèn)為,可能是由于兩者震源特性不同,即氣槍震源是一個(gè)脈沖震源,背景噪聲近似于連續(xù)震源,這可能是導(dǎo)致波速呈現(xiàn)不同變化特征的主要原因。
【學(xué)位單位】：中國(guó)地震局蘭州地震研究所
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：P631.4
【部分圖文】：

圖 1.1 圣安德列斯斷層地震延遲時(shí)間變化與地震活動(dòng)性比較（Niu at el,2008）（a）地震活動(dòng)分布 （b）同震應(yīng)力變化 （c）圖 b 里陰影部分的放大楊微等[16]利用精密可控震源，觀測(cè)到四川綿竹 5.6 級(jí)地震前后的波速變化，在斷裂帶上出現(xiàn)了較明顯的波速降低，st05-st07 觀測(cè)點(diǎn)的直達(dá)波走時(shí)與地震時(shí)相比有 5-8 ms 的延遲，波速下降約 0.3 %。陳海潮等[30]在汶川 8.0 地震的灌縣-安縣斷裂帶，利用精密可控震源進(jìn)行了一次小規(guī)模試驗(yàn)，目的是為了監(jiān)測(cè)斷裂帶下部介質(zhì)波速隨時(shí)間的長(zhǎng)期變化。結(jié)果表明，斷裂帶下的介質(zhì)波速變化是非均勻分布具有季節(jié)性的，振幅為 0.2 %左右，在裂縫密度較高的斷裂帶附近波速變化明顯，認(rèn)為波速變化與該地區(qū)的大氣壓存在正相關(guān)關(guān)系。（2）脈沖震源的原理是在很短的時(shí)間內(nèi)激發(fā)脈沖信號(hào)，以臺(tái)站接收到的信號(hào)作為震源到臺(tái)站之間的介質(zhì)響應(yīng)，其信號(hào)更加接近天然地震，數(shù)據(jù)處理方法

行了連續(xù)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)了可能是大氣壓導(dǎo)致的 1 %左右的波速變化。氣槍震源起初應(yīng)用于海洋石油勘探，近年來(lái)地震學(xué)家嘗試在內(nèi)陸地區(qū)使用震源進(jìn)行地下介質(zhì)變化的動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)[33]。國(guó)外學(xué)者已經(jīng)率先使用氣槍震行了一些地下波速變化的相關(guān)研究。Reasenberg 和 Aki[34]使用 656 的，于人工井孔中，在距氣槍源 200 m 處觀測(cè)到由固體潮引起的波速變化。 等[35]進(jìn)行了與 Reasenberg 等類似的研究，同樣觀測(cè)到了與固體潮相似的波化。Poupinet 等[19]研究了美國(guó)加州地區(qū) Calaveras 斷層帶波速變化。魏蕓蕓等[36]選取 2013~2016 年石河子，石場(chǎng)，烏蘇三個(gè)臺(tái)站的氣槍數(shù)據(jù)，互相關(guān)時(shí)延檢測(cè)，對(duì)三臺(tái)記錄到的 2 次 5 級(jí)左右的地震反射波震相進(jìn)行計(jì)發(fā)現(xiàn)走時(shí)變化異常，三個(gè)臺(tái)站的 PmP 震相都有不同程度的波速下降，變化為 0.1 %-0.26 %。變化趨勢(shì)（圖 1.2）。

圖 1.3 parkfield 波速變化示意圖（Brenguier et al，2008）此外，背景噪聲互相關(guān)方法在火山介質(zhì)變化的連續(xù)觀測(cè)也有著廣泛應(yīng)用。enguier 等[44]利用背景噪聲計(jì)算得到了法國(guó) Piton de la Fournaise 火山的速變化并發(fā)現(xiàn)火山噴發(fā)前的 20 天左右會(huì)出現(xiàn)地震波速顯著下降的現(xiàn)象。rdret 等[45]通過(guò)研究新西蘭魯阿佩胡火山發(fā)現(xiàn)在火山噴發(fā)前未觀察到地震活等前兆，但火山區(qū)的波速變化在噴發(fā)前兩天有明顯降低。在國(guó)內(nèi)，房立華等[46]利用背景噪聲互相關(guān)方法，得到了華北地區(qū)瑞利面波群速度分布，分別為 7 s,12 s,16 s 和 23 s。李昱等[47]使用四川臺(tái)陣資料經(jīng)反演計(jì)算出 2-35 s 的瑞利波相速度分布圖。Cheng X 等[48]采用背景噪聲互相技術(shù)，利用中國(guó)地震局臺(tái)網(wǎng)的噪聲數(shù)據(jù)對(duì)龍門山斷裂帶上由汶川地震引起的震波速變化進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示，龍門山斷裂帶西北面的狹長(zhǎng)區(qū)出現(xiàn)了同

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本文編號(hào)：2817908