蘆山地震前后介質(zhì)波速變化與GPS應(yīng)變場(chǎng)相關(guān)性研究?

戴宗輝 張曉東（中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所，北京 100036）

蘆山地震前后介質(zhì)波速變化與GPS應(yīng)變場(chǎng)相關(guān)性研究?

戴宗輝 張曉東
（中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所，北京 100036）

?基金項(xiàng)目：國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2012BAK19B02）資助。

利用地震背景噪聲研究地下介質(zhì)波速變化是近些年發(fā)展起來(lái)的一種新方法，基于該方法的連續(xù)監(jiān)測(cè)能力，通過(guò)分析研究區(qū)內(nèi)各臺(tái)站對(duì)間介質(zhì)波速的時(shí)變曲線，可以提取地震發(fā)生前后介質(zhì)波速變化的時(shí)空分布；并可通過(guò)進(jìn)一步的對(duì)比分析，尋找引起介質(zhì)波速變化的原因，從而為地震預(yù)測(cè)提供一定參考。

以2013年4月20日的蘆山MS7.0地震為例，選取了四川地震臺(tái)網(wǎng)沿龍門山斷裂帶分布的11個(gè)寬頻帶數(shù)字地震臺(tái)站，應(yīng)用其2013年1月至12月期間的垂直向連續(xù)波形資料，利用背景噪聲方法進(jìn)行周邊區(qū)域介質(zhì)波速相對(duì)變化的反演。數(shù)據(jù)處理過(guò)程主要包括：①通過(guò)單臺(tái)數(shù)據(jù)預(yù)處理獲得0.1～0.5 Hz的地震背景噪聲信號(hào)；②對(duì)各臺(tái)站對(duì)的地震背景噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，提取單日經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)，并將所有單日經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)進(jìn)行疊加獲得相應(yīng)臺(tái)站對(duì)的參考格林函數(shù)，以及通過(guò)寬度為31天的滑動(dòng)窗口的疊加提高單日經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)的信噪比；③利用移動(dòng)窗口互譜方法測(cè)量不同時(shí)段的單日經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)與相應(yīng)參考格林函數(shù)的走時(shí)偏移；④計(jì)算各臺(tái)站對(duì)間介質(zhì)波速隨時(shí)間的相對(duì)變化。

應(yīng)用上述數(shù)據(jù)及方法獲得了龍門山斷裂帶附近介質(zhì)波速隨時(shí)間的變化，并提取了蘆山地震引起的相對(duì)波速變化。結(jié)果顯示，研究區(qū)內(nèi)大部分臺(tái)站對(duì)出現(xiàn)了明顯的同震波速變化。在同震波速變化表現(xiàn)為波速降低的大部分臺(tái)站對(duì)中，其波速時(shí)變曲線顯示地震發(fā)生前約一個(gè)月內(nèi)介質(zhì)波速具有上升趨勢(shì)；而同震波速變化表現(xiàn)為升高的大部分臺(tái)站對(duì)，地震前約一個(gè)月內(nèi)介質(zhì)波速則具有下降趨勢(shì)。另外，此次蘆山地震對(duì)介質(zhì)波速的影響還具有明顯的區(qū)域差異性，如圖1所示。在11個(gè)臺(tái)站所分布區(qū)域范圍內(nèi)，同震波速變化大致以龍門山斷裂帶為界，斷裂帶以西（川西高原）表現(xiàn)為波速降低，斷裂帶以東（四川盆地）表現(xiàn)為波速升高。周邊介質(zhì)波速的最大降幅約為0.25%，出現(xiàn)在震中西北方向距震中約50 km處；介質(zhì)波速最大增幅約為0.2%，出現(xiàn)在震中東北方向約90 km處。為了分析引起波速變化的原因，利用研究區(qū)內(nèi)部分GPS臺(tái)站的連續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算了XJI-TQU和XJI-MXI臺(tái)站對(duì)間的基線長(zhǎng)度變化。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)：臺(tái)站對(duì)間介質(zhì)波速的同震變化與該臺(tái)站對(duì)基線長(zhǎng)度的同震變化具有密切聯(lián)系。其中，XJI-TQU臺(tái)站對(duì)間介質(zhì)波速的同震變化約為-0.2%，其基線長(zhǎng)度在地震發(fā)生后增大了約10 mm；XJI-MXI臺(tái)站對(duì)間介質(zhì)波速未出現(xiàn)明顯的同震變化，其基線長(zhǎng)度也未出現(xiàn)明顯的同震變化。在介質(zhì)波速與區(qū)域面應(yīng)變的對(duì)比中發(fā)現(xiàn)，地震后面應(yīng)變?cè)龃蟮膮^(qū)域其介質(zhì)的同震波速變化表現(xiàn)為波速降低，而面應(yīng)變減小的區(qū)域其波速增大。

圖1　蘆山地震引起的介質(zhì)波速同震變化的空間分布

計(jì)算及分析結(jié)果表明，介質(zhì)波速的同震變化與GPS觀測(cè)的臺(tái)站基線長(zhǎng)度、區(qū)域面應(yīng)變的同震變化具有較好的一致性；該一致性表明，蘆山地震引起的區(qū)域應(yīng)變場(chǎng)的變化很可能是波速變化的主要機(jī)制。