汶川余震中重复地震聚类识别及其在断层愈合研究中的应用

研究大地震之后断层的愈合过程对于认识大地震的孕育和发生过程、了解地震-断层相互作用具有重要意义。断层愈合过程可以通过测量断层介质中波速的变化进行研究。重复地震是发生在断层上位置重合、波形高度相似的一组地震，是测量波速变化的重要工具。本项目拟以2008年汶川8.0级地震的余震序列为研究对象，通过计算余震波形间的相似度，采用基于相似度距离的聚类分析方式，识别其中的重复地震并对重复地震的精确相对距离加以分析。进而以重复地震为震源，利用延时相关和尾波干涉的方法，对断层愈合过程中介质中的波速变化进行测量，研究断层的愈合规律。本项目的开展可以使我们更好的刻画汶川地震断层的性态及其演化规律，研究结果对于深化认识汶川地震的孕震机制以及强余震的预报都具有重要意义。

地震的发生伴随着地下介质应力的积累和释放过程，而且地震一般都在断层上发生。因此地震前后，断裂带内介质的性质会发生微弱的变化。如何监测和描述这种变化，对了解地震的物理过程是十分重要的。目前研究的方式主要是通过测量地震波速的变化来认识地下介质性质的改变。由于其伴随的波速变化十分微弱，因此需要寻找具有很高重复性的地震事件来对波速变化进行监测。同时，为得到波速的连续变化特征，对重复事件在时间上的延续分布也存在一定的要求。..本项目尝试利用重复地震来进行断裂带波速的连续监测。为此，我们发展了新的重复地震的识别方法对天然地震中的重复事件进行快速的判别和使用。同时，为获得连续的监测图像，我们对基于背景噪声互相关的虚拟重复地震，即背景噪声互相关函数进行了分析和研究，并讨论了其用于监测波速变化的优点和限制。..针对天然重复事件，本研究提出了一种基于波形相似性和相似距离的方法来进行重复地震判别的方法，并将其应用于汶川地震的早期余震的重复地震识别当中。这种方法可以独立于地震定位的结果，减小了地震定位误差对重复地震识别的影响，并且可以对地震的重复程度进行量化的分析。利用这种方法，我们对汶川地震早期余震中的重复地震进行了识别，获得了部分重复地震事件。利用这些事件，我们监测到断裂带内的波速有逐渐升高的趋势，波速相对变化量约为0.2%-0.3%，且波速变化的幅度较小，逐渐趋于稳定。这种现象反映了断层快速的愈合过程。..由于天然地震事件中重复地震的发生时刻和地点都具有不可控性，在时间上属于离散的时间点，并不适合进行连续的监测。因此本研究将在不同时期获得的背景噪声互相关函数作为虚拟的重复地震对，对其重复特征以及在监测波速变化方面的应用和限制进行了研究。结果表明，这种虚拟重复地震也具有较高的重复特征。但其变化中同时含有介质的变化和噪声源的变化，因此需要对源进行深入研究以期获得更加高精度的结果。本研究也利用这类虚拟重复地震对同震的波速变化进行了测量和研究。..通过本研究的开展，我们对天然的重复事件和虚拟的重复地震的重复特性以及用于波速变化监测的应用和限制都进行了讨论，其结果有助于对介质性质进行动态监测研究的开展和深入研究。