臺(tái)灣地區(qū)的隨機(jī)噪聲瑞利波層析成像研究

吉 平 周龍泉 李曉帆

（中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心，北京100045）

臺(tái)灣地區(qū)復(fù)雜構(gòu)造、高速率的地殼變形以及強(qiáng)地震活動(dòng)，使其成為地球物理學(xué)家關(guān)注的熱點(diǎn)。層析成像技術(shù)是應(yīng)用較多的一門地球物理方法，Roecker(1987)很早就利用P波和S波走時(shí)成像技術(shù)研究臺(tái)灣地區(qū)的結(jié)構(gòu)。隨著CWBSN地震臺(tái)網(wǎng)大量三分量數(shù)字地震臺(tái)站的架設(shè)，許多科學(xué)家利用這些臺(tái)站記錄的P波和S波走時(shí)數(shù)據(jù)先后反演了該地區(qū)的三維P波和S波速度結(jié)構(gòu)。除了體波成像以外，針對(duì)臺(tái)灣地區(qū)的面波成像研究較少，其中有Huang等（2010）對(duì)臺(tái)北盆地和You等（2010）對(duì)臺(tái)灣北部地區(qū)進(jìn)行過隨機(jī)噪聲的面波成像研究，Huang和Gung等（2010）利用2007年85個(gè)臺(tái)站的連續(xù)數(shù)據(jù)分別計(jì)算了4～20 s的群速度和相速度分布圖，其低速區(qū)分布和體波計(jì)算的結(jié)果相符擬。本文即是針對(duì)臺(tái)灣地區(qū)的面波觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行的隨機(jī)噪聲瑞利波層析成像研究。

本文使用的數(shù)據(jù)來源于2004、2005和2008年臺(tái)灣CWBSN（Central Weather Bureau Seismic Network）的18個(gè)寬頻帶臺(tái)站記錄的數(shù)據(jù)，2008年中國(guó)國(guó)家地震臺(tái)網(wǎng)的2個(gè)寬頻帶臺(tái)站數(shù)據(jù)和日本MASN（Meteorological Agency Seismic Network）的1個(gè)寬頻帶臺(tái)站數(shù)據(jù)。通過互相關(guān)方法提取瑞利波的經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)，利用相匹配濾波的時(shí)頻分析技術(shù)測(cè)量瑞利波相速度頻散曲擬。利用面波層析成像方法給出臺(tái)灣地區(qū)8 s、12 s、16 s、20 s的瑞利波相速度分布圖，結(jié)果較好地揭示了地殼內(nèi)部、尤其是淺部地殼的橫向速度變化。研究表明，短周期的相速度分布同地表地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地形密切相關(guān)，濱海平原、屏東盆地以及宜蘭平原為低速區(qū)，西部丘陵、中央山脈以及海岸山脈地區(qū)為高速區(qū)；不同周期的相速度分布圖顯示，整體上低速區(qū)隨相速度周期的增大逐漸向東平（圖1），這與臺(tái)灣地區(qū)地殼內(nèi)部速度的分布特征和構(gòu)造特征基本一致。此外，屏東地區(qū)一直處于低速區(qū)，這可能與該地區(qū)布格重力負(fù)值異常有關(guān)。