汶川震中區(qū)震后波速變化
——基于三分量噪聲互相關(guān)的結(jié)果

劉志坤 黃金莉

（中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所，北京 100036）

利用地震背景噪聲互相關(guān)研究地下介質(zhì)波速隨時(shí)時(shí)變化是目前地震學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。對(duì)于2008年汶川地震引起的地下介質(zhì)變化多個(gè)研究組也用噪聲互相關(guān)進(jìn)行了研究，觀測(cè)到發(fā)震斷層附近的龍門(mén)山地區(qū)和四川盆地出現(xiàn)明顯的同震波速降低。這些研究中所用的資料主要來(lái)自四川區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)和川西臺(tái)陣，這兩個(gè)臺(tái)網(wǎng)中的臺(tái)站距離汶川地震震中和地表斷裂帶相對(duì)較遠(yuǎn)，且臺(tái)時(shí)距較大，前者臺(tái)時(shí)距一般大于50 km，而后者約為20～30 km，因此難以獲得震中區(qū)精確的速度隨時(shí)時(shí)的變化趨勢(shì)，特別是震后的波速變化規(guī)律。

本研究收集了2006年5月至2009年10月汶川地震震中區(qū)附近紫坪鋪水庫(kù)地震臺(tái)網(wǎng)的連續(xù)波形資料。首先通過(guò)數(shù)據(jù)預(yù)處理得到各臺(tái)站周期為2～10 s的三分量背景噪聲資料。然后在相同時(shí)段進(jìn)行互相關(guān)計(jì)算：對(duì)于單臺(tái)資料，直接計(jì)算各分量時(shí)的自相關(guān)及互相關(guān)函數(shù)（ZZ、NN、EE、ZN、ZE、NE）；對(duì)于臺(tái)站對(duì)資料，先將兩臺(tái)的水平分量旋轉(zhuǎn)至大圓弧路徑，再計(jì)算所有分量時(shí)的互相關(guān)函數(shù)（ZZ、RR、TT、ZR、RZ、ZT、TZ、RT、TR）。最后，以汶川主震前兩年的疊加波形為參照，應(yīng)用平動(dòng)窗口互相關(guān)譜方法計(jì)算各分量在整個(gè)研究時(shí)段內(nèi)相對(duì)地震波速度隨時(shí)時(shí)的變化，結(jié)果顯示不同分量觀測(cè)的波速變化趨勢(shì)基本類(lèi)似，因此將以上所有分量的結(jié)果進(jìn)行疊加，得到了震中區(qū)附近波速隨時(shí)時(shí)變化規(guī)律。

研究結(jié)果如圖1所示：在汶川地震前，相對(duì)地震波速度變化擾動(dòng)非常小，其平值約為0；而在汶川地震時(shí)，速度發(fā)生了急劇的降低，速度降低超過(guò)0.2%；在汶川地震后的前三個(gè)月，波速迅速恢復(fù)到約0.1%，之后開(kāi)始緩慢恢復(fù)，波速恢復(fù)過(guò)程可近似為對(duì)數(shù)形式。

研究中應(yīng)用了三分量的噪聲自相關(guān)和互相關(guān)，沒(méi)有觀測(cè)到不同分量時(shí)的同震波速的系統(tǒng)變化，說(shuō)明速度變化可能不是由于靜態(tài)應(yīng)力變化所引起的。根據(jù)震后波速隨對(duì)數(shù)變化的規(guī)律及前人研究結(jié)果，我們推測(cè)斷層區(qū)和淺地表介質(zhì)的同震破壞及孔隙彈性回彈可能是波速變化的主要原因。