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目前,地震预测问题仍然是一个世界性的科学难题,如何才能较为准确地判断出地震预测三要素(时间、地点和震级),是现在地震研究需要继续探索的方向。已有地震预测方法很多,孕震区介质波速变化是目前较有希望的一个研究方向。众多研究结果已经表明,地震孕育过程中,震源区介质的物理状态会相应地发生改变,而大震前区域构造应力的持续增大会引起震源区及其周边地区地下介质参数的改变,进而引起介质波速发生变化。故近代地震学一个早期想法就是希望对地壳内部的波速变化进行监测,分析地壳内部区域应力状态的变化,争取在地震预测方面有所突破。 在利用波速比(psVV)来分析强震前后波速变化时,由于数据资料较依赖于地震和台站的分布,而天然地震大多发生在大陆构造板块的边缘区域或断裂带附近且台站分布不均匀,故得到结果可靠性较差。利用天然地震事件资料来研究波速变化存在震源定位和射线分布不均匀等问题,成像结果分辨率不高,故多用于静态的波速研究。通过“主动源”方法探测地下介质的波速变化,可得到不同时间段的动态波速变化,然而这一方法花费太大。接收函数方法对速度界面(莫霍面和古登堡面)较为敏感,仅仅可以得到台站附近的地壳上地幔结构。利用背景噪声层析成像方法可以得到不同时间段、不同深度的速度成像分布图,进而探索和分析强震前后在震源附近的地震波速变化情况。背景噪声方法相较于之前的成像方法,表现出不依赖于地震的发生,射线分布均匀,可研究短周期面波、花费小等优点。因此,背景噪声方法为详细了解地球内部结构,研究地下介质状态变化提供了新的思路。 本文利用噪声成像方法研究南北地震带北段地区强震前后波速变化,并对该区现阶段地震活动性进行综合分析,研究结果可为该区域的地震预测研究和地震预报工作提供依据。论文基于南北地震带北段(32°~40°N,99°~108°E)94个固定数字地震台站2013~2016三年的测震台网连续记录到的波形资料,利用噪声成像方法反演得到该地区三年内不同时间段、三个月时间窗长的Rayleigh面波相速度结构与波速演化。通过噪声互相关方法来获得台站间的经验格林函数,利用相匹配滤波的时频分析技术测量Rayleigh面波的相速度频散曲线,将研究区域划分为。0.5×0.5的网格,利用层析成像方法反演得到该地区的相速度成像图。然后得到2013年7月22日岷县—漳县Ms6.6级地震前后不同时间段、两个月相同时间窗长的Rayleigh面波在6s、8s、10s、12s、14s、16s、18s、20s、25s、30s、35s、40s等不同周期的相速度成像分布图,对比分析震前震后速度结构动态变化,据此分析震前地下介质状态的变化,以期应用于地震预报研究。 本文主要得到的初步结论简要如下: (1)南北地震带北段Rayleigh面波相速度层析成像结果表明,整个南北地震带北段大部分均处于低速状态,西秦岭构造带形成一个分界线,将研究区域分为两大部分,其北部区域除祁连山东段波速较低外,其他区域大部分波速呈现高速,特别在西秦岭构造带东部区域出现高速异常区;其南部区域波速几乎都呈现低速分布,特别是东昆仑构造带与西秦岭构造带交界处呈现出异常的低速区。阿拉善块体呈现出大面积低速异常,原因可能是由阿拉善块体特别厚的沉积层导致,而华南块体相对来说速度较其他区域高,可能是沉积层较浅。 (2)2013年甘肃岷县漳县Ms6.6级地震前5~6月份相对于3~4月份,临潭—宕昌断裂带附近及周边地区出现了波速降低的现象,而震后出现反向调整,8~9月份相对于5~6月份出现波速逐渐恢复升高。结果表明在岷县—漳县地震前两个月出现了波速低值异常,并且岷县—漳县地震发生在低速异常的边界地区。同时,岷县—漳县地震前,祁连山中段也出现了波速低值异常,根据资料,在该区发生了2013年9月20日青海门源5.1级地震。 (3)利用噪声成像方法研究震前地震参数的变化这一方法仍在探索研究中,根据本文结果,结合该区域近几年的地震活动性和强震孕育特征,2013年的甘肃岷县Ms6.6地震的发生释放了一定的能量,认为甘东南地区存在发生6级左右及以上地震的可能性,并且推测老虎山—毛毛山断裂带和祁连山断裂带及其附近区域也具有发生强震的危险性。因此,该区域需要密切关注。