葉慶東

（中國地震局地球物理研究所，北京 100081）

1 大別蘇魯?shù)貐^(qū)背景噪聲成像

大別蘇魯造山帶是中國東部最重要的構(gòu)造之一。為了研究該地區(qū)的地殼上地幔結(jié)構(gòu)，本文收集了國家數(shù)字地震臺網(wǎng)和中國區(qū)域地震臺網(wǎng)山東、河南、安徽、江蘇和湖北5省151個寬頻帶地震臺兩年的連續(xù)三分量記錄（2009年5月～2011年5月），采用背景噪聲成像技術(shù)對該地區(qū)進行了成像。背景噪聲成像是近年來發(fā)展起來的一種無源被動成像方法，將任意兩個臺站的噪聲記錄互相關(guān)疊加就能獲得臺站間的格林函數(shù)（GF），不需要等待地震的發(fā)生。因而，任意兩個臺站之間可以獲得一條頻散曲線，相對傳統(tǒng)面波對地震方位的依賴，該方法可以獲得足夠大的射線密度，得到分辨率較高的成像結(jié)果。

在獲取瑞利波格林函數(shù)時，我們采用傳統(tǒng)的方法；在獲取勒夫波格林函數(shù)時，我們采用先疊加再旋轉(zhuǎn)的方法，并且引入了相位權(quán)重疊加方法來提高信噪比，以獲得格林函數(shù)。接著，我們采用時頻分析（FTAN 方法獲得了5 000余條瑞利波頻散曲線和4 000余條勒夫波頻散曲線，并采用Torantola反演方法得到了8～32s的瑞利波和勒夫波相速度分布和6～40s的勒夫波群速度分布圖。通過對成像結(jié)果的分析，并結(jié)合已有的地質(zhì)地球物理結(jié)果，可以得到以下幾個方面的結(jié)論：

（1）相速度8s（群速度6～10s）與地表地質(zhì)構(gòu)造單元相吻合。根據(jù)已有的資料，大別蘇魯?shù)貐^(qū)的高速除了山地沉積層較薄的影響外，還受到高壓變質(zhì)巖的影響；華北盆地、江漢盆地、南襄盆地、蘇北南黃海盆地因其沉積層較厚而呈現(xiàn)出低速。

（2）16s的相速度分布（勒夫波群速度15～20s）與8s的相速度分布相類似，這主要有三方面的原因，一是相速度頻散雖然對1／3個周期的深度比較敏感，但是由于其縱向分辨率較差，是一定深度范圍內(nèi)的一個綜合結(jié)果，所以依然受到地表地質(zhì)構(gòu)造單元的影響；二是高壓變質(zhì)巖縱向分布達到10km或者略深，依然對相（群）速度產(chǎn)生影響；三是大別蘇魯?shù)貐^(qū)相對于其周圍地區(qū)中地殼的速度也略高，大別蘇魯?shù)貐^(qū)仍表現(xiàn)為高速。

（3）32s的相速度分布圖上大別蘇魯?shù)貐^(qū)依然顯示一定程度的高速，意味該地區(qū)的下地殼和上地幔頂部存在高速異常。

（4）郯廬斷裂帶8～24s（勒夫波群速度6～30s）表現(xiàn)為高速，可能與其白堊紀(jì)以來出于拉張體質(zhì)的構(gòu)造環(huán)境造成地幔物質(zhì)上涌有關(guān)。

（5）對大別蘇魯?shù)貐^(qū)的頻散曲線求平均，并與AK135模型的頻散曲線比較，發(fā)現(xiàn)瑞利波相速度基本與AK135模型的一致，但是勒夫波均高于AK135模型的相速度頻散曲線，表明大別蘇魯?shù)貐^(qū)存在強烈的徑向各向異性。

（6）8～24s的相速度分布（勒夫波群速度6～30s）與b值的分布具有很好的一致性，表明成像結(jié)果不僅反映了介質(zhì)的非均勻性，還與介質(zhì)的應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)。

2 汶川地震科學(xué)鉆探井孔附近微震定位

汶川地震后，中小余震頻繁，發(fā)震斷層活動將持續(xù)數(shù)十年。利用對中小余震觀測來勾畫地下斷層面的形狀一直是地球物理探測的重要方面。為了配合汶川地震斷裂帶科學(xué)鉆探（WFSD），中國地震局地球物理研究所分別于2012年在四川省綿竹市天池鄉(xiāng)和2013年在綿陽市南壩鎮(zhèn)布設(shè)了15個微震臺，試圖通過對－2～3級地震的監(jiān)測來勾畫鉆孔周邊地區(qū)3～5km的斷層面結(jié)構(gòu)。微震儀器采用南非礦山地震研究所（IMS）生產(chǎn)的礦山地震儀。由于利用該類型儀器進行天然地震的監(jiān)測在國內(nèi)尚屬先例，因此在臺站架設(shè)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理等方面都遇到了一些問題。本文首先討論了這些問題并如何在一定程度上解決這些問題，為以后的微震監(jiān)測研究提供了可資借鑒的經(jīng)驗。出于產(chǎn)權(quán)保護，IMS不提供原始數(shù)據(jù)格式，但通過其提供的軟件JMTS可以將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成ASCII格式。在此基礎(chǔ)上，我們編寫了將ASCII轉(zhuǎn)換成SAC二進制格式的程序，以方便數(shù)據(jù)的保存、交流及處理。接著采用了S變換時頻分析方法，分析比較了微震記錄和微震臺附近的短周期記錄（CMG－40T，0.5～100Hz），并驗證了當(dāng)P、S波到時差在1s以內(nèi)時，無論是P波還是S波的微震記錄都是可靠的。

由于微震臺網(wǎng)孔徑很小，絕大多數(shù)地震來自于網(wǎng)外，給定位造成困難，因此本文在傳統(tǒng)的震源掃描方法（SSA）上做了更多的約束：①采用偏振分析確定方位角的范圍；②采用和達法確定發(fā)震時刻，這樣不僅能限制震源位置，同時也減小了搜索范圍，提高了計算效率。定位的結(jié)果離散度較大，沒有明顯的優(yōu)勢方向，表明該地可能不存在隱伏的小斷層。相似地震對較少，也支持這些地震與構(gòu)造關(guān)系不大的結(jié)論。震級的結(jié)果表明，在臺站周圍25km IMS微震儀器主要監(jiān)測的震級為－1.5級～1級。

背景噪聲；相速度；群速度；大別蘇魯造山帶；震源掃描方法