蘆山地震前后介質波速變化與GPS應變場相關性研究?

戴宗輝 張曉東（中國地震局地震預測研究所，北京 100036）

蘆山地震前后介質波速變化與GPS應變場相關性研究?

戴宗輝 張曉東
（中國地震局地震預測研究所，北京 100036）

?基金項目：國家科技支撐計劃項目（2012BAK19B02）資助。

利用地震背景噪聲研究地下介質波速變化是近些年發展起來的一種新方法，基于該方法的連續監測能力，通過分析研究區內各臺站對間介質波速的時變曲線，可以提取地震發生前后介質波速變化的時空分布；并可通過進一步的對比分析，尋找引起介質波速變化的原因，從而為地震預測提供一定參考。

以2013年4月20日的蘆山MS7.0地震為例，選取了四川地震臺網沿龍門山斷裂帶分布的11個寬頻帶數字地震臺站，應用其2013年1月至12月期間的垂直向連續波形資料，利用背景噪聲方法進行周邊區域介質波速相對變化的反演。數據處理過程主要包括：①通過單臺數據預處理獲得0.1～0.5 Hz的地震背景噪聲信號；②對各臺站對的地震背景噪聲數據進行互相關運算，提取單日經驗格林函數，并將所有單日經驗格林函數進行疊加獲得相應臺站對的參考格林函數，以及通過寬度為31天的滑動窗口的疊加提高單日經驗格林函數的信噪比；③利用移動窗口互譜方法測量不同時段的單日經驗格林函數與相應參考格林函數的走時偏移；④計算各臺站對間介質波速隨時間的相對變化。

應用上述數據及方法獲得了龍門山斷裂帶附近介質波速隨時間的變化，并提取了蘆山地震引起的相對波速變化。結果顯示，研究區內大部分臺站對出現了明顯的同震波速變化。在同震波速變化表現為波速降低的大部分臺站對中，其波速時變曲線顯示地震發生前約一個月內介質波速具有上升趨勢；而同震波速變化表現為升高的大部分臺站對，地震前約一個月內介質波速則具有下降趨勢。另外，此次蘆山地震對介質波速的影響還具有明顯的區域差異性，如圖1所示。在11個臺站所分布區域范圍內，同震波速變化大致以龍門山斷裂帶為界，斷裂帶以西（川西高原）表現為波速降低，斷裂帶以東（四川盆地）表現為波速升高。周邊介質波速的最大降幅約為0.25%，出現在震中西北方向距震中約50 km處；介質波速最大增幅約為0.2%，出現在震中東北方向約90 km處。為了分析引起波速變化的原因，利用研究區內部分GPS臺站的連續觀測數據計算了XJI-TQU和XJI-MXI臺站對間的基線長度變化。通過對比發現：臺站對間介質波速的同震變化與該臺站對基線長度的同震變化具有密切聯系。其中，XJI-TQU臺站對間介質波速的同震變化約為-0.2%，其基線長度在地震發生后增大了約10 mm；XJI-MXI臺站對間介質波速未出現明顯的同震變化，其基線長度也未出現明顯的同震變化。在介質波速與區域面應變的對比中發現，地震后面應變增大的區域其介質的同震波速變化表現為波速降低，而面應變減小的區域其波速增大。

圖1　蘆山地震引起的介質波速同震變化的空間分布

計算及分析結果表明，介質波速的同震變化與GPS觀測的臺站基線長度、區域面應變的同震變化具有較好的一致性；該一致性表明，蘆山地震引起的區域應變場的變化很可能是波速變化的主要機制。