福建地区地壳三维速度结构研究

福建及其邻近地区位于欧亚板块东南缘，是华南块体中地震危险性较高的地区。对该地区地下结构的研究对于欧亚板块的变形机制、强震分布规律等问题都具有重要的理论和实践意义。正在执行的"ATSEE计划"，于2010年和2011年在福建境内进行9次大当量（1-3吨）炸药爆破实验并进行流动测线观测。该项目的实施将获得测线下方精细的二维速度结构，而如何利用这个工作获得三维速度结构则是一个科学难点。本项目拟利用人工震源位置和激发时间精确已知等信息，探索联合人工爆破信号和背景噪声记录联合获得较高精度三维速度结构的新方法；依托福建及其邻区固定地震台网对"ATSEE计划"中炸药爆破信号的记录和连续宽频带背景噪声记录，获得福建地区地壳精细三维速度结构；探讨速度结构与该地区地质构造活动的关系。本项目的实施将为进一步探讨福建地区岩石圈演化等地球动力学过程提供依据，同时为华南大陆再造的动力学机制研究提供可靠的地震学资料。

地震背景噪声成像的发展为地下介质结构研究提供了新的手段，已被证明能有效获取地下信息，在反演地下结构方面发挥了越来越重要的作用。但是，从背景噪音中提取经验格林函数的可靠性是进行高精度层析成像的基础，而其前提条件是噪声源需满足理论假设的时空均匀随机分布要求。因此，地震背景噪声场的特性研究对地震背景噪声层析成像至关重要。. 本项目针对福建地区的地理位置，通过研究台风激发不同频率地震背景噪声的机制和规律，分析了西北太平洋台风对福建及邻近地区背景噪声场的影响。其中，SF频段噪声主要源于海浪直接作用于海岸或附近浅水海底耦合能量；LPDF频段噪声主要由台风引起的涌浪在海岸上反射并与后续来波相干形成驻波后作用于海底产生。因此，SF和LPDF频段噪声强度与台站至海岸线的距离相关，福建内陆背景噪声水平比沿海地区低。而SPDF频段的噪声主要由台风中心附近的驻波作用于海底而激发，因此主要受至台风中心距离影响。. 为进一步确定海面波浪场对福建等沿海地区背景噪声的影响，我们开展了基于WAVEWATCH III海浪模式的地震背景噪声模拟研究。根据波浪场特征判定驻波并计算其对海底的压力振荡，并通过卷积格林函数计算获得远点相应的地震背景噪声。我们通过实测背景噪声与数值模拟结果的对比，获得了不同频率背景噪声的源区位置。在此过程中，我们也发展了偏振分析方法，以辅助背景噪声能量来源方向的判定。. 在福建等沿海地区利用背景噪声进行层析成像研究时，海岛台站能大大增加路径数量、扩大路径的覆盖范围。因此，本项目针对海岛台背景噪声特性进行了研究。海岛由于在地理位置上比较孤立，直接处于海浪场中，而且波浪从不同方向与海岛海岸线直接相互作用，导致海岛台站的背景噪声水平相对较高，且时空域上的特征相对于内陆台站更为复杂。. 最后，我们选取2008至2011年161个台站垂直分量的连续记录，在获得高信噪比NCF波形基础上，使用CPS330程序对NCF中面波信号的频散曲线进行了提取，然后用Occa反演方法获得了福建及周边地区群速度分布，进而利用Herrman提出的非线性反演方法提取了S波的速度结构。. 通过本研究的开展，我们对福建等沿海地区地震背景噪声场的时空特性及主要影响因素进行了讨论，并应用地震背景噪声层析成像获得了S波速度结构，其结果有助于对地震背景噪声层析成像方法研究的开展和深入。