基于背景噪声成像技术的山西地壳结构及强震孕震环境研究

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1、太原理工大学博士研究生学位论文I万方数据太原理工大学博士研究生学位论文II万方数据太原理工大学博士研究生学位论文基于背景噪声成像技术的山西地壳结构及强震孕震环境研究摘要山西地区地震频度高，震源浅，灾害重是中外著名的强震带，有史料记载以来发生过M≥5地震85次，其中6.0~6.9级地震11次，7.0~7.9级地震5次，8级地震1次。本文研究有史料记载以来山西M≥5地震和1981-2014年，山西地区有震相报告的0级以上地震，得出M≥5地震主要发生在地壳10-20km深度之间；M≤5中小地震主要发生在地壳5-25km深度之间

2、。M≥6地震主要集中发生在山西断陷带5个盆地内。研究山西地震的孕育、发生与地壳结构之间的联系，地壳中孕震环境标志，是有重要意义的。本文利用现有的国家地震台站155个有利条件对一个完整年地震台站记录的连续波形，经提取台站间的经验格林函数，获得近万条瑞利波频散曲线，通过瑞利波群速度的反演，得出了周期6-45s的瑞利波群速度的16个周期群速度成像图，获得了山西地壳16层不同深度平面和瑞利波群速度特征的地壳结构图；并在上述工作的基础上全面、系统地给出了山西地壳结构体的透视成像图。根据对不同周期的瑞利波群速度的研究，认为：（1）地

3、壳11km深度I万方数据太原理工大学博士研究生学位论文以浅的图像反映了地壳浅部结构与地质构造，中间山西断陷带与东西两侧隆起区相比属低速区，不同波速区勾勒出的图像与断陷带和隆起区、凸起区、断裂带等地质构造相吻合。（2）在地壳11km深度以深，地壳分为：西部鄂尔多斯块体（即原来吕梁山隆起区）、山西断陷带、太行山隆起区三个单元。（3）山西地区的离石断裂和晋获断裂延伸浅而山西断陷带边界断裂延伸深，因此支持将吕梁山隆起区归为鄂尔多斯块体区的地壳划分依据，山西断陷带是鄂尔多斯块体区的东边界的观点。（4）山西地壳以N38°附近为界分为

4、南北两个波速差异区，具体是在地壳13km深度以浅，显示北部速度高，南部速度低，在地壳16km的深度以深则为北部速度低，南部速度高。（5）在山西中部N38°存在近EW向的低速体异常带，最大宽度约120km，最大长度约300km，该低速体异常带是一条穿越了吕梁山隆起区、山西断陷带、太行山隆起区及太行山山前断裂，直抵华北平原拗陷带低速体的近EW向构造带。综合研究发现山西断陷带M≥6地震的发震构造不仅仅由深大断裂决定，更重要的是，地壳中的介质体的高低速度转换带附近是震源位置，即介质“软”、“硬”变化带附近，震源体是地壳“软”、“

5、硬”介质体积累发震能量，这是山西地区孕震环境构造的标志。通过对山西地区6个M≥5地震的孕震体进行了计算，发现孕震体体积与发震最大震级呈正相关对数关系，并发现同等数量级的孕震体，低速性质的孕震体比高速性质的孕震体孕育的最大震级高。为今后研究潜在地震危险区和预测5级以上地震发生地区提供了一个新的指标。II万方数据太原理工大学博士研究生学位论文本文所得出的山西地壳不同周期16张瑞利波群速度特征成像图，可在进一步研究山西地区的地震学和地质学涉及地壳结构提供基础资料。本文的研究结论完全可以作为，对研究山西地区的震源性质，以及发震构

6、造和孕震环境都有理论与现实意义。本文研究成果对于认识该区域的地震孕震环境以及华北克拉通的动力学机理具有重要的科学意义。关键词：山西地区，背景噪声，瑞利波群速度，孕震环境，地壳结构III万方数据太原理工大学博士研究生学位论文IV万方数据太原理工大学博士研究生学位论文RESEARCHONTHECRUSTALSTRUCTUREANDSEISMOGENICENVIRONMENTOFSTRONGEARTHQUAKEINSHANXIPROVINCEBASEDONBACKGROUNDNOISEABSTRCTShanxiRegionfe

7、atureshighearthquakefrequency,shallowseismicsourceandheavydisaster,whichisafamousstrongearthquakezoneinChinaandforeigncountries.M≥5earthquakehasoccurred85timessincetherewerethehistoricalrecords,ofwhichM6.0-6.9earthquakeoccurred11times,M7.0-7.9earthquakes5timesand

8、M8earthquakeonce.ThispaperstudiestheM≥5earthquakesinShanxiProvinceandtheearthquakeofmagnitude0orabovereportedinShanxiProvincefrom1981to2014.Itisconcludedthatth