利用人工主动源研究滇西地区地壳介质应力应变场的时空变化

Binchuan and adjacent area are located in SE Tibet, an area with high seismicity and complex tectonic structure. The first “ Transmitting Seismic Station(TSS)” using active seismic source was established in Binchuan, Yunnan Province. With the accumulation of seismic data, TSS can monitor velocity variations accurately up to 〖10〗^(-4) ~ 〖10〗^(-5). Ray path densities are limited by number of seismic source in tomography. In this study, we will use methods from rock ultrasonic experiment and active source experiment using air gun. We will analyze the method for retrieving the Green function and velocity variations between station pairs. At the same time, we will analyze the relationship between velocity variations and stress-strain field in time and space. Based on background factors causing velocity variations, e.g. earth tide, we will study relationship between velocity variations caused by tectonic stress and stress-strain field variation. We will characterize the velocity changes associated with earthquake. That will deepen our understanding of the earthquake process.

宾川及邻区地处（滇西地区）青藏高原东南缘，地质构造复杂，中强地震频繁。2011年在云南宾川建立了世界上第一个利用人工震源观测地壳介质性质变化的主动源台阵，试验台阵建成后，一直在进行试验，积累了丰富的试验数据，观测系统精度达到 〖10〗^(-4) ~ 〖10〗^(-5)。但由于受震源数目的限制，制约着速度成像的射线密度。本研究用岩石力学超声主动源和野外气枪主动源方法，探讨接收台站间格林函数的提取方法以及接收台站间的波速变化，探讨波速时空变化与应力应变场时空变化的关系，发展将波速变化表达成应力应变场变化的方法；在了解固体潮等引起深部介质性质变化的背景基础上，探讨构造应力引起的介质速度变化与应力应变场的变化，研究中强地震前后地下介质性质的变化特征，加深对地震过程的物理认识。

在持续的野外气枪主动激发观测试验基础上，结合室内岩石力学试验，研究介质波速变化与应力应变的关系，地震与地壳介质应力应变的关系；由于宾川气枪主动源的激发水库水位季节变化较大等因素引起的气枪信号差异，对不同激发条件下的气枪信号特征进行了深入研究。对气枪、水库所共同构成震源的各向异性特征进行了观测研究，研究表明采用反褶积方法较好地消除激发源的条件差异，同时探讨了校正激发水位引起波速变化的方法。受接收条件或其他因素的影响，部分台站存在时间授时误差，对台阵观测台网的时钟进行了统一的校正，结合室内岩石实验资料，初步探讨了校正时间系统误差的方法，为后续工作研究及应用奠定了基础。.在线性叠加、相位加权叠加、S变换模板滤波等技术的基础上，深入研究了匹配滤波、压缩感知和曲波变换等相结合的去噪技术，发展了低信噪比信号中弱信号增强方法。研究了基于二次互相关延时检测和线性调频Z变化的走时差求取技术，提高了气枪信号的走时分精度，扩大了探测研究区域范围。用压缩感知方法，尝试重构了枯水期的气枪信号。在此基础上，对2016年云龙Ms5.0地震和2017年漾濞Ms5.1地震前后主动源信号走时变化特征进行了详细研究,发现地震前不同区域的走时变化存在差异，在震前出现了走时加大的现象。对云龙地震和2016年洱源Ms4.5地震的波速比变化研究表明，两次地震前震区附近的台站记录到的主动源信号的波速比都出现了下降-回升-快速上升的变化过程。.根据地震震源机制解评估了断层活动类型和区域应力分布状态。应用弱信号增强方法，用背景噪声数据计算了宾川主动源区的西部2011-2017主应变轴及方位变化，与云龙台的洞体应变（2011-2018）计算结果对比。用主动源区的GPS观测资料，计算了2016-2019年的宾川地区的应变轴的时间变化，与主动源波速变化率行了对比，波速变化与应变变化具有相似的变化趋势。利用背景噪声研究了2014年鲁甸Ms6.5级地震地壳波速变化的特征，结果表明部分台站波速下降可达0.06%，与宾川地区的主动源观测结果类似。