發(fā)布時間：2020-10-31 05:21

　　 地震波數(shù)據(jù)為地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)探測與震源過程研究提供了關(guān)鍵資料。其中,區(qū)域范圍的初至波Pn和振幅大的面波具有高信噪比、易于識別的特點,二者包含豐富的地殼與上地幔信息,得到了廣泛應(yīng)用。然而,傳統(tǒng)的Pn研究主要利用到時信息,其波形信息挖掘尚不充分;面波研究則主要基于震源-臺站和臺站-臺站之間的頻散或振幅信息,路徑的空間覆蓋有待改善。本文進(jìn)一步挖掘了 Pn波信息,分析了 Pn波形與殼幔過渡帶速度結(jié)構(gòu)的關(guān)系;對地震事件間的瑞利面波開展了研究,討論了地震事件間的面波經(jīng)驗格林函數(shù)的提取方法和可靠性。在此基礎(chǔ)上,本文分析了單震相和多震相的優(yōu)勢與不足,探索了多震相(地殼多次波)在速度結(jié)構(gòu)和震源參數(shù)研究中的作用。本文通過理論測試探究了殼幔過渡帶對Pn波的影響,發(fā)現(xiàn)正梯度殼幔過渡帶的變寬會使寬頻帶位移圖中的Pn波從階梯狀向脈沖狀轉(zhuǎn)變,振幅比和脈沖指數(shù)的分析表明,Pn波能有效約束殼幔過渡帶速度結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上,我們對2012年7月的Mw 4.8揚(yáng)州地震和2016年9月的Mw 5.1 Gyeongju地震的Pn波進(jìn)行了分析,利用Pn波的形態(tài)特征約束了中國東部和朝鮮半島南部的殼幔過渡帶結(jié)構(gòu),為蘇魯造山帶在朝鮮半島延伸方式的研究提供了深部依據(jù)。研究結(jié)果顯示,楊子板塊南部的殼幔分界面比較尖銳,而北部可能存在6-10 km的殼幔過渡帶;朝鮮半島南部的殼幔分界面也比較尖銳,與揚(yáng)子板塊南部的更接近。該結(jié)果表明,蘇魯造山帶可能沿著朝鮮半島的京畿地塊北部延伸。青藏高原東緣的龍門山斷裂帶結(jié)構(gòu)復(fù)雜、構(gòu)造活躍、地震豐富,為地震事件間的面波經(jīng)驗格林函數(shù)研究提供了重要條件。本文探討了臺站分布、地震定位、發(fā)震時刻和震源機(jī)制解等因素對結(jié)果準(zhǔn)確性的影響。理論測試表明,使用平穩(wěn)相近似時,臺站與地震連線方位角夾角不宜超過20度。地震水平位置和發(fā)震時刻誤差會使地震連線方位角和反方位角的瑞利波群速度分為高低速的兩支。可靠的地震間面波經(jīng)驗格林函數(shù)也依賴合適的震源機(jī)制解,逆沖類型的地震對應(yīng)的結(jié)果較穩(wěn)定,走滑地震需選擇合適的方位角,避免較強(qiáng)體波信號的干擾。此外,不同方位角的互相關(guān)函數(shù)一致性對比顯示,研究區(qū)復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)可能導(dǎo)致地震間經(jīng)驗格林函數(shù)不穩(wěn)定。該研究表明,在合適的震源機(jī)制解、臺站分布、準(zhǔn)確的發(fā)震時刻和水平定位條件下,一維結(jié)構(gòu)較好的地區(qū)可以根據(jù)波形干涉提取出較可靠的地震間面波經(jīng)驗格林函數(shù),而對于三維結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的地區(qū),得到準(zhǔn)確的結(jié)果具有較高的難度。單震相特征清晰,易聚焦于研究的問題,也為多震相的研究奠定了基礎(chǔ)。合適的多震相組合能對震源和結(jié)構(gòu)的研究提供更多約束,提高地震射線空間覆蓋,或提供多方面的依據(jù)對結(jié)果進(jìn)行檢驗。松原地區(qū)復(fù)雜的沉積層結(jié)構(gòu)和稀疏的臺站分布增加了中強(qiáng)地震深度測定的難度,本文嘗試通過多震相對該地區(qū)地殼淺層速度結(jié)構(gòu)和震源深度進(jìn)行約束,得到了初步的研究結(jié)果。初至震相及后續(xù)多次波震相振幅特征顯示,松原地區(qū)前郭震群的震源深度主要分布于沉積層內(nèi)或沉積層底部附近。更加精細(xì)的研究需要考慮研究區(qū)復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)、地震機(jī)制解和淺地表衰減因子分布等因素,結(jié)合三維合成圖工具和多分量地震波記錄進(jìn)行分析。綜上,本文結(jié)合地震波觀測數(shù)據(jù)和理論合成圖,對區(qū)域典型震相Pn、瑞利面波和地殼淺層多次波進(jìn)行了研究。從Pn波形態(tài)中挖掘了更多信息約束殼幔過渡帶速度結(jié)構(gòu),對地震間面波經(jīng)驗格林函數(shù)的提取與可靠性的探討,深化了對該方法優(yōu)勢和局限性的認(rèn)識,單震相優(yōu)勢和不足的分析與多震相探究,為震源和結(jié)構(gòu)的研究提供了進(jìn)一步的思路。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：P315;P631.4
【部分圖文】：

第１章緒論????？？?ｊ???Ｒａｙｉｅｉｇｈ???ｓＰ?ＰＰ／ｆ＞ｃＰ?ｈＳ?ｓＳ?５Ｓ／ＳｃＳ?＿?Ｈ??４命卩?｜知?Ｅａｒｔｈｌｙ????ｐＰ?ｐＰＰ?５?Ｒａｙｌｅｉｐｈ?＇＊ｎＶ?＾Ｓｙ?／??＇?Ｐ?ｗａｖｅ???＼?＼?，?，＊?，??Ｉ?５?ｗａｖｅ?……?＇？／Ｎ．?，，’?的??ｊ?Ｓｕｒｆａｃｅ?ｗａｖｅ??，?，＊??０?５?１０?１５?Ｍａｎｔｌｅ＾??Ｔｉｍｅ?（ｍｉｎ）?＾＾〇ｒｅ??圖１．１地展記錄與各震相傳播路徑示例圖（Ｓｈｅａｒｅｒ，?２００９）??左圖為地震觀測記錄的波形，可見多個呈現(xiàn)不同特征的震相，右圖為各震相射線路徑。??震時刻和空間位置也是人們所關(guān)注的問題，從Ｐ波和Ｓ波走時定位（Ｋｅｎｎｅｔｔ＆??Ｅｎｇｄａｈｌ，?１９９１），到相對到時定位（Ｗａｌｄｈａｕｓｅｒ＆?Ｅｌｌｓｗｏｒｔｈ，?２０００；?Ｔｈｕｒｂｅｒｅｔａｌ．，?２００６；??魏星等，２０１９），減小發(fā)震時刻對定位結(jié)果的影響，再到近遠(yuǎn)震體波和面波波形擬??合反演（Ｚｈａｏ?＆?Ｈｅｌｍｂｅｒｇｅｒ，?１９９４；?Ｚｈｕ?＆?Ｈｅｌｍｂｅｒｇｅｒ，?１９９６；陳偉文等，２０１２；?Ｊｉａ?ｅｔ??ａｌ．，?２０１７），其中Ｊｉａ?ｅｔ?ａｌ．?（２０１７）在使用波形擬合的同時，還加入了瑞利波振幅譜??來約束震源深度。結(jié)合深度震相的研宄與應(yīng)用，地震的水平位置和深度測定精度??逐漸提高（Ｎｙｂｌａｄｅ?＆?Ｌａｎｇｓｔｏｎ，?１９９５；?Ｍａ，２０１０；韓立波和羅艷，２０１２；羅艷等，??２０１３；李啟雷等，２０１６；?Ｈｅ?ｅｔａｌ．，２０１９）。地震位

?ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ）方法是常用的效率較高的計算一維層??狀模型理論地震圖的方法，本文使用該方法來計算并合成理論地震圖。在理論地??震記錄中，Ｒ和Ｚ分量均可觀測到特征相似的Ｐｎ波，而在實際觀測數(shù)據(jù)中，Ｚ??分量的Ｐｎ波往往表現(xiàn)出更高的信噪比，因此，本文選擇Ｚ分量的地震波形進(jìn)行??分析。為了提高計算效率且便于Ｐ波的觀測，計算格林函數(shù)時震源選為爆炸源。??震源深度參照地球內(nèi)部天然地震的平均深度設(shè)置為１０?ｋｍ?（Ｓｃｈｏｌｚ，１９９８）。??本文首先對均勻地殼加半空間地幔模型進(jìn)行計算（圖２．１（ｂ）），所得寬頻帶（相??當(dāng)于低通濾波至１０?Ｈｚ）理論位移圖如圖２．１（ｃ）所示，圖中波形按Ｐｎ的理論到時??進(jìn)行對齊。從圖２．１（ｃ）可以看出，Ｐｎ之后還有兩組波列，根據(jù)理論到時判定為Ｐｇ??和ＰｍＰ。當(dāng)震中距為１４０?ｋｍ時，Ｐｎ波與后續(xù)的Ｐｇ波部分重疊，但是隨著震中??距的增加，Ｐｎ與Ｐｇ波的到時差逐漸增加，在震中距為２００?ｋｍ時，Ｐｎ相對于Ｐｇ??而言到時提前超過２ｓ，可清晰辨認(rèn)。為了避免Ｐｇ的影響，本文選擇震中距超過??２００ｋｍ的臺站對Ｐｎ波進(jìn)行觀測。當(dāng)殼幔過渡帶為平坦的速度跳變面時，寬頻帶??位移圖中Ｐｎ波呈現(xiàn)階梯狀。??，、?．ｓｔａｔｉｏｎ??⑷?＾—??ｓｏｕｒｃｅ＾＾?？??＼?Ｘ?Ｐｎ??ｃｒｕｓｔ?＼．．．．．．．＇?？．．．．ＰｍＰ?／??ｍａｎｔｌｅ??（ｂ）?ｎ?（ｃ）?Ｐｎ?Ｒ５??１?ｒ＂＂＝?ｐｉ２〇－＾￣??＾?２０?－?Ｓ－?１８０ｋｍ?＾??ｌ３０＿ｈ?—￣?ｕ＂??Ｓ＝：?Ｓ?Ｐ?：?—ｍ??６〇－?－?￣ｎ?一－???Ｉ?Ｉ?｜

Ｔｉｍｅ（ｓ）??３?４?５?６?７?８??ｖｅｌｏｃｉｔｙ｛ｋｍ／ｓ）??（ｃ）?ｄｕｒａｔｉｏｎ＝０．５?ｓ?ｄｕｒａｔｉｏｎ＝１．０?ｓ?ｄｕｒａｔｉｏｎ＝２．０?ｓ??ｉ?Ｉ?｜?ｌｌｉ?ｉ?｜?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?｜?ｉ?ｉ?Ｉ?＂Ｔ？Ｔ￣｜，?ｉ?ｉ?ｌ＂￣ｉ?ｉ?ｉ?＞?ｉ?ｊ?？?ｉ?ｉ?ｉ?｜?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?｜?ｉ?ｉ?＊??４３?４４?４５?４３?４４?４５?４３?４４?４５??Ｔｉｍｅ（ｓ）?Ｔｉｍｅ（ｓ）?Ｔｉｍｅ（ｓ）??圖２．２殼幔過渡帶正梯度模型與Ｐｎ波形態(tài)關(guān)系圖??其中，（ａ）殼幔過渡帶厚度為０？１０?ｋｍ的速度模型；（ｂ）殼幔過渡帶不同厚度情況對應(yīng)??的Ｐｎ波波形，顏色與（ａ）中的同色的速度模型對應(yīng)；（ｃ）不同震源持續(xù)時間下，殼幔??過渡帶厚１０?ｋｍ與０?ｋｍ時的Ｐｎ波對比圖。??Ｄｕｒａｔ？ｏｎ＝〇．５ｓ??（ａ）?．?（ｂ）?＇?！?＾?！?＇?＇??ｐｅａＫ?１７?？．＊＊？?＊Ｈ＊４ｋｍ?Ｈ？￡ｋｍ??Ａ?？＿§?１６?－?？？二??？〇?＊＊？＊’一？＊？？＊＊＊＊—？，—？？《？？？＊＊？？一??＂ＴＴ＂－Ｃ８?＾?２?＊＊?＊ｘ＜＊＊＊？，?＊?＊？：？＊？?？；，＊？＊＊ｘ．ｉ，：＇＊？＊＊＊４＊＊＊＊＊＊＊＊?＊＊＊？＊＊＊？＊？，？？?＊？??〇?１?２??Ｔｉｍｅ－ＴＰｎ（ｓ）?，？：二：：二一―７一：：．１??２００?２￥０?３Ｃ？?３５０?４００?４５０?５００??ｄｉｓｔａｎｃｅ（ｋｍ）??（ｃ）?Ｄｕｒａｔｉｏｎ：?１ｓ?（ｄ）?Ｄｕｒａｔ？ｏｎ＝２ｓ??１４．?１?！￣．
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉俊清;劉財;雷建設(shè);甘衛(wèi)軍;楊清福;張晨俠;;2013年前郭M_s5.8震群矩張量研究[J];地球物理學(xué)報;2017年09期

2 薛艷;曾憲偉;劉桂萍;蔡宏雷;;2013年吉林前郭M_S5.8震群序列研究[J];中國地震;2015年03期

3 徐義賢;羅銀河;;噪聲地震學(xué)方法及其應(yīng)用[J];地球物理學(xué)報;2015年08期

4 黃國嬌;白超英;;多震相走時聯(lián)合三參數(shù)同時反演成像[J];地球物理學(xué)報;2013年12期

5 高金哲;李志偉;包豐;崇加軍;;2006年吉林乾安-前郭M5.0級地震深度及其成因探討[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;2013年05期

6 羅艷;曾祥方;倪四道;;震源深度測定方法研究進(jìn)展[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;2013年05期

7 洪德全;王行舟;倪紅玉;李鋒;;多種方法研究2012年7月20日江蘇高郵M_S4.9級地震震源機(jī)制解和震源深度[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;2013年04期

8 楊午陽;王西文;雍學(xué)善;陳啟燕;;地震全波形反演方法研究綜述[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;2013年02期

9 朱日祥;徐義剛;朱光;張宏福;夏群科;鄭天愉;;華北克拉通破壞[J];中國科學(xué):地球科學(xué);2012年08期

10 陳偉文;倪四道;汪貞杰;曾祥方;韋生吉;;2010年高雄地震震源參數(shù)的近遠(yuǎn)震波形聯(lián)合反演[J];地球物理學(xué)報;2012年07期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 田曉峰;主動源寬角反射/折射地震成像研究及其在華北地區(qū)的應(yīng)用[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 史健宇;藏南地殼和上地幔結(jié)構(gòu)的多剖面、多震相聯(lián)合層析成像研究[D];中國地質(zhì)科學(xué)院;2017年

本文編號：2863500