利用气枪震源信号和背景噪声研究2016年呼图壁6.2级地震前后波速变化特征

发布时间：2020-09-12 20:50

　　地球内部介质会在自然和人类活动等外在因素作用下发生变化,而目前学者们普遍认为地下介质波速会随其性质或应力状态的改变而发生变化。地震波是照亮地球的一盏“明灯”~([1]),在利用地震波进行地球深部探测方面,地震波的波速是测量精度最高,最可靠的参数,但天然地震在时间和空间上存在一定局限性,不适用于对地下介质进行长期的动态监测,而人工震源在一定程度上可以弥补天然地震的不足,近年来发展起来的在内陆地区使用的大容量气枪震源具有可控性好,信号重复性高,低频成分丰富等优点,是进行区域地下介质变化动态监测的理想震源。地震背景噪声分布广且不依赖于特定震源,是近年发展起来的探测地下介质结构及其变化的方法。利用人工震源和背景噪声产生的地震波信号进行地下介质变化测量是地震学发展的重要方向。本文简要介绍了背景噪声与人工震源的发展历程及在国内外的进展,在前人利用固定地震台资料研究2016年12月8日呼图壁6.2级地震波速变化的基础上,利用呼图壁流动观测台网观测到的大容量气枪震源和背景噪声信号进行了呼图壁6.2级地震前后地下介质波速变化研究,得到以下几点认识:(1)利用距其60 km的流动台记录的气枪信号体波未出现与呼图壁6.2级地震有关的波速变化,也没有明显的周期性变化。距其77 km的石梯子台在6.2级地震前波速变化呈现低值异常变化,分析认为,这可能与信号传播路径是否穿过震源区有关。利用气枪面波信号得到的波速变化呈周期性变化,且变化趋势与呼图壁储气库充放气压力的周期性变化呈正相关变化,这种周期变化可能是储气库充放气过程导致的。(2)多数台站背景噪声信号得到的波速变化显示,呼图壁6.2级地震发生时出现了同震波速上升现象。以往研究表明,背景噪声波速变化与气压变化呈正相关,在2016年8-10月,呼图壁6.2级地震前波速下降,与气压变化的影响不同,震后波速变化与气压变化趋势呈正相关,呼图壁6.2级地震前波速下降可能是地震孕育过程导致的区域地下应力状态变化。(3)利用呼图壁流动台记录的气枪震源体波与面波信号得到的波速变化未发现呼图壁6.2级地震同震响应。利用背景噪声信号得到的波速变化发现了呼图壁6.2级地震同震响应,分析认为,可能是由于两者震源特性不同,即气枪震源是一个脉冲震源,背景噪声近似于连续震源,这可能是导致波速呈现不同变化特征的主要原因。
【学位单位】：中国地震局兰州地震研究所
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P631.4
【部分图文】：

均匀分布,断层地震,地震活动性,延迟时间

图 1.1 圣安德列斯断层地震延迟时间变化与地震活动性比较（Niu at el,2008）（a）地震活动分布（b）同震应力变化（c）图 b 里阴影部分的放大杨微等[16]利用精密可控震源，观测到四川绵竹 5.6 级地震前后的波速变化，在断裂带上出现了较明显的波速降低，st05-st07 观测点的直达波走时与地震时相比有 5-8 ms 的延迟，波速下降约 0.3 %。陈海潮等[30]在汶川 8.0 地震的灌县-安县断裂带，利用精密可控震源进行了一次小规模试验，目的是为了监测断裂带下部介质波速随时间的长期变化。结果表明，断裂带下的介质波速变化是非均匀分布具有季节性的，振幅为 0.2 %左右，在裂缝密度较高的断裂带附近波速变化明显，认为波速变化与该地区的大气压存在正相关关系。（2）脉冲震源的原理是在很短的时间内激发脉冲信号，以台站接收到的信号作为震源到台站之间的介质响应，其信号更加接近天然地震，数据处理方法

变化曲线,震相,变化曲线,波速变化

行了连续监测，发现了可能是大气压导致的 1 %左右的波速变化。气枪震源起初应用于海洋石油勘探，近年来地震学家尝试在内陆地区使用震源进行地下介质变化的动态变化监测[33]。国外学者已经率先使用气枪震行了一些地下波速变化的相关研究。Reasenberg 和 Aki[34]使用 656 的，于人工井孔中，在距气枪源 200 m 处观测到由固体潮引起的波速变化。等[35]进行了与 Reasenberg 等类似的研究，同样观测到了与固体潮相似的波化。Poupinet 等[19]研究了美国加州地区 Calaveras 断层带波速变化。魏芸芸等[36]选取 2013~2016 年石河子，石场，乌苏三个台站的气枪数据，互相关时延检测，对三台记录到的 2 次 5 级左右的地震反射波震相进行计发现走时变化异常，三个台站的 PmP 震相都有不同程度的波速下降，变化为 0.1 %-0.26 %。变化趋势（图 1.2）。

示意图,波速变化,示意图,背景噪声

图 1.3 parkfield 波速变化示意图（Brenguier et al，2008）此外，背景噪声互相关方法在火山介质变化的连续观测也有着广泛应用。enguier 等[44]利用背景噪声计算得到了法国 Piton de la Fournaise 火山的速变化并发现火山喷发前的 20 天左右会出现地震波速显著下降的现象。rdret 等[45]通过研究新西兰鲁阿佩胡火山发现在火山喷发前未观察到地震活等前兆，但火山区的波速变化在喷发前两天有明显降低。在国内，房立华等[46]利用背景噪声互相关方法，得到了华北地区瑞利面波群速度分布，分别为 7 s,12 s,16 s 和 23 s。李昱等[47]使用四川台阵资料经反演计算出 2-35 s 的瑞利波相速度分布图。Cheng X 等[48]采用背景噪声互相技术，利用中国地震局台网的噪声数据对龙门山断裂带上由汶川地震引起的震波速变化进行了研究。结果显示，龙门山断裂带西北面的狭长区出现了同

【相似文献】