射线理论在地震动源和地球内部界面的研究中应用

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1、中国科学技术大学博士学位论文UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationfordoctor，Sdegree；⋯一{TheapplicationsofraYtheorytostudiesofseismicsource

2、andIntertacesIn匕artnInterIOr；■-一■l●■■●中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除己特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做

3、的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：登芋B戴．洳

4、z／占八中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。口公开口保密(——年)作者签名：曾,；V善Fq幺作者签名：盟一一签字日期：望!掣

5、笸么2导师签名：签字日期：、‘摘要射线理论是地震学研究的基本工具，在内部连续结构层析成像、间断面特征、震源机制解、地震定位等方面研究中发挥着重要作用。近年来遍布世界各地的宽频带地震台网，提供了海量的高质量地震数据及背景噪声观测数据，为充分发挥射线理论在地震学中的作用提供了基础。基于射线理论，本文对激发背景噪声的各类力源进行了探讨，提出了地震精确定位的新算法，确定了内核顶部的S波速度，对射线理论中体波到时计算提出了新算法，试图证明即使在高性能计算时代，射线理论在现代地震学中仍然充满活力，在此基础上，探讨了射线理论的局限性，并展望了射线理论可能的发展趋势。地球内部

6、结构可以用间断面和三维连续结构两大特征进行描述，三个重要一阶间断面是地壳与地幔的分界面一莫霍面(Moho)，地幔与地核的分界面一核慢边界(CMB)，内核与外核分界面一内外核边界(ICB)，其中内外核边界控制了外核对流的下边界，而且两侧的弹性参数跃变不仅反映了内核顶部的物质组成及缺陷状态，而且关系到内外核对流能量来源的产生。但是已有的地震学研究得到S波速度明显低于矿物学结果。基于在内核边界上反射的PKiKP的振幅对两侧波阻抗差的(主要是s波速度和密度跃变)的敏感性。我们利用IL台阵的高质量PKiKP观测，通过其与P波的振幅比，得到了内外核边界上S波速度估值范围f

7、3．2km／s一4．Okra／s)，与近年来的矿物学研究结果更为接近。连续地震图上除了偶尔的地震等事件性记录外，更多的是持续不断的背景噪声。背景噪声在层析成像技术和全球变化监测方面日益发挥着重要作用，越来越多的研究者开始关注激发背景噪声的力源。本文首先对广大海洋区域内产生的噪声信号进行了分析。背景噪声中最显著的是各种气旋，包括飓风、台风、温带气旋等激发的地脉动信号，结合风浪激发理论，对Katrina飓风激发的不同频段的地脉动信号进行了分析，发现最先产生的信号是风暴区附近产生的短周期第二类地脉动信号，但是影响范围有限(<150)；随着风暴激发的涌浪传播到海岸，激

8、发了长周期第二类地脉动信号和第一类地脉动信号；长周期第二类地脉动信号，可以在30口以内：观测到；以面波形式传播的第一类地脉动信号则可以在全球台网上观i燹9到。除了大规摸的海洋风暴外，小范围内的气象事件也会引起局部的地脉动信号异常，以2∞1_年4月28日墨西哥湾沿岸的地震台上0．2．0．4Hz的地脉动异常信号为例，通过地震波形反演得到的波浪传播过程与卫星观测的近海面风场演化比较吻合。最后利用冰岛地区高密度台网的波形数据，通过噪声互相关函数(NoiseCross．correlation,Function)的非对称性，探讨了背景噪声源的季节变化，发现冬季和夏季激发源

9、位置明显不同。地震背景噪声层析成像利用的近似格林函数(EstimatedGreen’sFunction)，理4摘要论上要求噪声源为均匀分布，但是不仅海洋源的分布不均匀，而且存在持续定点局部噪声源，其中最显著的是26秒周期的地脉动信号。该信号常在全球范围内观测到，但是其位置与机制有所争议，尤其是不同台站的频谱结构存在差异，前人认为源位于几内亚湾，在其对折点Fiji地区存在镜像源。利用南太平洋和澳大利亚地区的台站间NCF，对其中的26秒信号进行精确定位，并且比较了其时变特性与几内亚湾源的不同，以及传播路径等影响因素，认为Fiji源是一个独立源，并且可能与附近活跃的

10、火山活动有关。几内亚湾26秒噪声源的强