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波速异常方法在地震预测中的一些应用研究

波速异常方法在地震预测中的一些应用研究

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作者：隗永刚中国地震局地球物理研究所

学位级别：硕士

在以往的波速异常研究中,前人往往主要着眼于波速比异常的时间进程,对研究区的选择也往往局限于震源区及其附近这样的局部地区。为了更加全面地考察地震前波速或波速比的变化与地震之间的关系,本文将以近年来发生在龙门山断裂带上的200... 详细信息

在以往的波速异常研究中,前人往往主要着眼于波速比异常的时间进程,对研究区的选择也往往局限于震源区及其附近这样的局部地区。为了更加全面地考察地震前波速或波速比的变化与地震之间的关系,本文将以近年来发生在龙门山断裂带上的2008年汶川8.0级地震和2013年芦山7.0级地震为例,尝试运用单台多震法和多台多震法,不仅从时间进程上而且从更大范围的空间演化图象方面,对P波广义视速度、S波广义视速度以及波速比在地震前的异常变化特征进行研究。通过对上述工作的开展,以期加深对地震前波速或波速比异常在时间和空间上变化规律的认识,对进一步开展波速或波速比地震预测研究具有重要的科学意义。为了获得广义视速度和波速比在空间演化图像即时空分布图上的异常变化特征,本文应用了空间扫描法。该方法以一个1.5。×1.5。的矩形窗口,滑动步长为0.2。,在空间上依次进行扫描。同时为了保证数据精度,本文应用近震走时曲线以及和达曲线对震相资料进行了筛选。考虑到一些离散点可能是波速异常所导致的结果,因此在筛选时以不偏离走时曲线4秒为限。本文分析了震源深度对广义视速度、以及观测误差对波速比的影响,确定了通过提高震中距(将震中距扩大到80-200公里)的方法来降低两者对广义视速度、波速比的影响,并且与震中距在25-120公里时的结果作了对比分析。结果表明：震中距在80-200公里时的广义视速度和波速比的异常变化更明显、离散度更低应用上述方法,本文观察到了P波广义视速度、s波广义视速度以及波速比在两次强震前清晰的异常变化现象。在时间进程上,汶川和芦山地震前,P波广义视速度和s波广义视速度都出现了明显的下降。且震级越大,异常下降幅度和持续时间也相应的增加。波速比在两次强震前都出现了明显的突变现象。汶川地震前,P波广义视速度自2004年初开始,从前期的5.62km/s左右突降至5.55km/s左右,降幅为0.07km/s。与此同时,S波广义视速度从前期的3.50km/s左右突降至3.40km/s左右,降幅为0.10km/s。之后,P波广义视速度和S波广义视速度维持在突降后的低值附近波动,并一直持续到2007年底;芦山地震前,P波广义视速度自2012年初开始,从前期的5.66km/s左右,降至5.64km/s左右,降幅为0.02km/s。与此同时,s波广义视速度从前期的3.39km/s左右,降至3.36km/s左右,降幅为0.03km/s。之后,P波广义视速度和s波广义视速度维持缓慢的下降趋势,一直到芦山地震前。在空间演化图像方面：两次地震都发生在广义视速度出现明显下降的区域,且都位于波速比的高值区与低值区的交汇处。汶川地震所在区域,在2004年以前曾是明显的广义视速度高值区,到2007年底该区域的高值特征明显减弱。芦山地震发生在汶川地震后生成的广义视速度低值区,该低值区广义视速度在芦山地震前也进一步降低。通过对上述结果的分析,本文认为,P波广义视速度和S波广义视速度在时间进程上的异常变化现象,符合扩容-进水模式的解释。即岩石受到应力作用时,会产生微裂隙扩容,从而导致波速显著下降。另一方面,该模式认为异常持续时间的对数与震级近似呈直线关系,这也能够解释汶川和芦山两次地震前异常持续时间的不同;而波速比和广义视速度在空间演化图像上的特征以及波速比在时间进程上的特征,尚无模型给予合理解释,需要进一步研究。最后,本文以大华北地区2002年-2013年间的近震为研究对象,应用多台多震法和空间扫描法,对该地区的P波广义视速度和S波广义视速度以及波速比的变化情况进行了研究。研究结果显示：山西断裂带及附近地区P波广义视速度和S波广义视速度呈明显上升趋势,与汶川和芦山两次强震前的形态不同。江苏地区的广义视速度在2011年初出现了明显的突降,之后一直维持震荡攀升的态势,与汶川地震前有相似之处,应密切关注该地区其它前兆指标。另外北京地区、河北廊坊、保定一带的广义视速度出现了一定程度的下降,也应密切关注。

关键词：广义视速度波速比单台法多台法空间演化图像空间扫描法

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