地震背景噪声(seismic ambient noise)为地震记录图上除事件型信号之外的、普遍存在的持续不断的背景波形,记录的是地球内部及其表面微弱的、持续不断的振荡。全球背景噪声参考模型显示,1-20秒频段的噪声能量非常强,并被定义为地脉动(microseisms),一般认为这部分噪声由海洋波浪与固体地球之间相互作用激发产生。这一频段也是近十年来兴起的地震背景噪声成像技术(ambient noise tomography,ANT)的主要研究频段。ANT已被广泛用于地球内部结构成像研究中,以地脉动噪声场是时空均匀分布为前提假设。然而真实地脉动噪声源分布的时空非均匀性将影响经验格林函数的精准性。因而,分析地球背景噪声信号的成分组成、提高噪声源定位的准确度和精度、并在此基础上探讨不同偏振类型噪声信号的时空分布规律及其激发机理,对更有效地利用Rayleigh波,Love波乃至体波背景噪声信号进行地球内部结构成像工作具有重要意义。地震学家不仅从地脉动噪声中成功提取出了 Rayleigh、Love面波,还广泛观测到了远震P波、地方距离的S波噪声源信号。但目前海浪激发背景噪声的模型主要产生垂向的单力源,难以有效激发水平切向偏振的噪声信号(如Love波,SH波),其激发机理亦存在很大争议。远震SH波传播路径受地幔三维结构影响较小,其格林函数相对简单,因此是研究水平切向偏振的地震背景噪声源的一个理想手段。然而,持续、稳定的远震SH波噪声信号尚未在全球范围内观测到,故需要开展地震观测研究以获取准确、可靠的远震SH波噪声源位置。本文基于地震台阵学方法,以位于中国西北内陆地区的一个大孔径台阵(WuTan Array,简称WTA)在2013年9月-2014年12月期间的三分量连续地震记录为数据基础,开展了全球尺度范围1-20秒频段的地球背景噪声研究。首先,利用三分量远震体波反投影技术,首次同时确定了持续、稳定的远震P、SV和SH波噪声信号在全球的源区分布并用频率-波数域分析法对反投影结果进行了有效验证。同时,利用频率-波数域分析技术开展了面波地脉动信号研究。最后以稳定、可靠的地脉动噪声信号的观测依据为基础,分析了 1-20秒地脉动频段范围的地球背景噪声场的成分组成、噪声源时空分布特征,并结合海洋模型预测结果,对不同类型的地脉动噪声信号尤其是水平切向偏振方向的远震SH体波及Love面波噪声信号的激发机理进行了初步探讨。研究结果显示,在北大西洋、北太平洋和印度洋区域均探测到了周期范围为2.5-10秒内的持续稳定的远震P、SV和SH体波噪声信号。从源区位置上来看SV波噪声源区域与P波相同,SH波与P波和SV波噪声源位置略有不同。从能基础,因此,如何通过多台阵约束、聚束方法的改进等措施提高不同类型噪声信号的定位精度和分辨是今后研究的重点之一。另外,密集台阵观测和台阵数据处理技术是一个非常活跃且正在快速发展的地震学研究方向,其中的短周期密集台阵探测是二十一世纪以来刚刚发展起来用于探测地壳精细结构的新技术,并在城市地下空间安全利用、地震重点监视区跟踪研判、城市活断层探查以及矿产资源探测方面得到了探索性应用。除了台阵技术本身的进步之外,与地球物理学其它分支、地质学、海洋学等学科相结合用以解决相关科学问题也是台阵地震学发展的一个新方向。