汶川地震区地壳介质性质随时间变化的地震相关噪声研究

利用2006年10月以来川西流动地震台阵记录的连续地震噪声和四川省区域地震台网的噪声数据，采用波形互相关方法获得台站间的噪声相关函数，通过分析研究噪声相关函数在汶川Ms8.0地震前后随时间的变化，研究汶川地震区和邻近地区地震前后地壳介质地震波速度的变化，进而探讨四川盆地、松潘-甘孜地块和龙门山地区地壳深浅构造变形关系、汶川地震震后介质恢复过程和汶川地震发生的深部力学机制。

本研究主要利用川西密集流动地震台阵汶川地震区周边约160个台站自2007年1月至2008年10月的三分量地震环境噪声数据，通过双台垂直分量噪声互相关函数尾波与单台三分量噪声自相关函数尾波研究汶川地震区同震波速相对变化及其空间分布特征。研究给出了汶川地震区3º×5º范围内的同震和震前地壳速度变化区域分布特征， 并探讨了同震速度变化与区域应力场变化、周边诱发地震发生之间的关系。. 研究发现，对短周期噪声相关函数和地壳浅部脆性介质，汶川地震同震速度降低幅度以龙门山断裂带为中心向两侧递减，显示了地壳应力场的同震释放分布；在龙门山断裂和鲜水河断裂带交汇区域，发现了同震应力增加区域，这一观测结果与同震库仑应力变化预测相符；首次通过环境噪声方法观测得到了库仑应力随时间的变化，并发现库仑应力变化与汶川地震造成的鲜水河断裂带上的诱发地震存在对应关系；尽管限于汶川地震之前的观测时间，本研究无法为汶川地震孕震过程提出明确的信息，不同方法仍然显示出了基本一致的震前地壳速度变化规律，这可能是汶川地震前孕震过程的一种响应；对长周期噪声和地壳深层介质的同震速度变化研究发现，松潘甘孜地块下方的低速介质同震速度变化相对主震的发生时间存在30-45天的延迟，显示了浅部和深部应力变化的差异和地壳弹性特性的差异，此结果对理解青藏高原东缘动力学过程同样具有重要意义。. 本研究成果已经在Geophysics Research Letters杂志发表2篇研究论文，在地球物理学报发表研究论文1篇。课题还在2010年WPGM受邀做了特邀报告，并在2011年地球物理年会报告了部分研究结果。本研究以汶川地震作为研究实例，显示了地震环境噪声方法可以作为一种独立的无源可重复监测方法，监测地壳深层和浅层介质速度随时间的变化，进而研究地壳介质应力场变化、地下流体迁移等深层问题。本方法将能够在地震预测研究和火山活动研究中发挥重要作用。