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地震背景噪声理论研究及在华北地区的应用

作　者: 李玲利
导　师: 朱良保; 刘斌
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 固体地球物理
关键词: 地震背景噪声互相关经验格林函数 Rayleigh面波 Rayleigh面波层析成像
分类号: P631.4
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

利用地震背景噪声来提取经验格林函数,得到台站间短周期面波信息,并进一步通过面波成像来研究地下结构,这一数据处理方法即为地震背景噪声方法。该方法目前已成为近年来地震学研究的热点问题之一。相对于传统的依赖地震的面波成像方法,新方法通过计算台站对之间长时间的噪声互相关函数,近似得到台站间的经验格林函数。从这些经验格林函数中可以提取较短周期的面波频散信息,从而更好地研究地壳和上地幔结构。基于这种思想,本文首先阐述了地震背景噪声方法的背景和发展历程,探讨了新方法相对于传统面波方法的优势所在。然后利用了华北地区133个宽频带地震台站3个月(2007年1月一2007年4月)的连续波形数据记录进行噪声互相关叠加,得到Rayleigh波的经验格林函数。利用多重滤波技术从经验格林函数中提取了周期为10-20s的Rayleigh面波群速度频散曲线,最后通过面波层析成像计算得到了华北地区不同周期的群速度图像。得到的结果显示了华北地区的浅部地壳速度结构具有横向不均匀性的特征。本文研究结果表明,短周期的群速度分布与该区域地质结构、地形紧密相关；华北地区的地壳结构具有明显的横向不均匀性,华北盆地和沉积盆地地区,存在低速体,而太行山和燕山隆起地区存在高速体。利用背景噪声方法的研究表明,通过长时间的地震背景噪声互相关得到的台站间的经验经验格林函数近似于真实的经验格林函数,能够反映地下结构信息。这种通过噪声获取面波成像的方法不需要地震源,更容易得到大量数据,可以用于研究一个地区的精细结构,这是相对于传统方法的一大优势。这一新的无源成像方法将具有广阔的研究前景和实用价值。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-15
  1.1 引言  9-10
  1.2 地震背景噪声的发展历程和国内外研究现状  10-12
  1.3 研究地震背景噪声的应用意义  12-13
  1.4 研究的主要内容和实际应用  13
  1.5 本章小结  13-15
第2章地震背景噪声的理论解释  15-25
  2.1 弥散场理论下的互相关函数和经验格林函数  15-17
  2.2 时间反演不变性理论  17-19
  2.3 等价震源相位  19-23
  2.4 地震背景噪声的优点  23-24
  2.5 本章小结  24-25
第3章地震背景噪声提取Raylei面波群速度曲线  25-51
  3.1 经验格林函数  25-29
    3.1.1 地震背景噪声的互相关函数—NCFs  25-26
    3.1.2 经验格林函数的方向性和功率谱  26-29
  3.2 由经验格林函数计算面波群速度频散曲线  29-48
    3.2.1 数据预处理  29-32
    3.2.2 互相关计算和叠加  32-36
    3.2.3 Rayleigh面波群速度频散曲线提取  36-48
  3.3 噪声数据提取频散曲线的基本步骤和方法总结  48-49
  3.4 本章小结  49-51
第4章华北地区背景噪声层析成像  51-67
  4.1 华北地区地震地质背景  51-58
  4.2 华北地区背景噪声层析成像  58-59
  4.3 不同周期群速度图像特征讨论  59-64
    4.3.1 群速度图像计算结果  59-64
    4.3.2 结果讨论  64
  4.4 本章小结  64-67
第5章总结与展望  67-71
  5.1 本文工作总结  67-68
  5.2 地震背景噪声层析成像的局限性  68
  5.3 背景噪声监测波速变化工作  68-69
  5.4 地震背景噪声源的深入研究  69-70
  5.5 展望  70-71
参考文献  71-77
附录1 S变换在面波去噪中的应用  77-89
附录2 互相关法提取频散曲线  89-93
致谢  93-95
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果  95

地震背景噪声理论研究及在华北地区的应用

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