基于背景噪聲解析龍門山斷裂帶地震空段殼內結構：方法、特征與機制一、引言1.1研究背景與意義龍門山斷裂帶作為中國地震活動最為頻繁和強烈的區(qū)域之一，其復雜的地質構造和強烈的地震活動一直是地球科學領域的研究熱點。該斷裂帶位于青藏高原東緣與揚子地塊的碰撞邊界，長約500公里，寬達70公里，由龍門山后山斷裂、龍門山主中央斷裂、龍門山主邊界斷裂三條斷裂組成。自公元1169年有歷史地震記載以來，龍門山斷裂帶共發(fā)生6級以上地震14次，其中包括1933年疊溪7.5級地震、1976年松潘-平武7.2級地震以及2008年汶川8.0級特大地震和2013年蘆山7.0級地震等。這些地震不僅造成了巨大的人員傷亡和財產損失，還對區(qū)域地質環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)產生了深遠的影響。地震空段是指在地震活動帶上，在一定時間段內沒有發(fā)生過強烈地震，但具備發(fā)生強震地質條件的區(qū)域。龍門山斷裂帶存在多個地震空段，如映秀-北川斷裂南段的大邑空區(qū)等。這些地震空段的存在意味著地殼應力在這些區(qū)域持續(xù)積累，一旦超過巖石的強度極限，就可能引發(fā)強烈地震。對龍門山斷裂帶地震空段的研究，能夠幫助我們更準確地評估區(qū)域地震危險性，預測未來可能發(fā)生的地震，為地震災害的預防和減輕提供科學依據(jù)。例如，通過對地震空段的研究，可以確定潛在的發(fā)震區(qū)域，從而有針對性地加強這些地區(qū)的地震監(jiān)測和預警能力，制定合理的抗震減災措施，提高建筑物的抗震標準，減少地震造成的損失。傳統(tǒng)的地震研究方法，如地震波走時層析成像、大地電磁測深等，在揭示地殼深部結構方面取得了一定的成果，但也存在局限性。地震波走時層析成像主要依賴于天然地震或人工震源產生的地震波走時數(shù)據(jù)，對于深部結構的分辨率受到地震波傳播路徑和震源分布的限制；大地電磁測深則主要反映地下介質的電性結構，對于地質構造的解釋相對間接。而背景噪聲作為一種新的研究手段，具有獨特的優(yōu)勢。背景噪聲是指在地球表面持續(xù)存在的微弱地震波動，其信號源廣泛，包括海洋波浪、大氣湍流、人類活動等。這些噪聲信號在地球內部傳播時，攜帶了地下介質的結構信息。通過對背景噪聲的分析，可以獲得高分辨率的地殼速度結構圖像，揭示地震空段的深部構造特征。與傳統(tǒng)方法相比，背景噪聲方法不受震源分布的限制，可以對研究區(qū)域進行全方位的成像，提供更詳細的地殼結構信息。例如，在華北克拉通地區(qū)的研究中，利用背景噪聲和接收函數(shù)聯(lián)合反演，成功得到了該地區(qū)沉積層厚度、地殼厚度及地殼S波速度結構，發(fā)現(xiàn)多個發(fā)生過強震的區(qū)域表現(xiàn)出沉積層下方存在較大范圍的高速體，并且高速體又被其下低S波速度包裹，為應力積累及地震發(fā)生提供了條件。本研究基于背景噪聲研究龍門山斷裂帶地震空段殼內結構，具有重要的科學意義和現(xiàn)實意義。在科學意義方面，有助于深入理解龍門山斷裂帶的深部構造特征和地震孕育機制，豐富和完善大陸動力學理論。通過對地震空段殼內結構的研究，可以揭示地殼深部物質的分布和運動規(guī)律，探討板塊碰撞、地殼變形等地質過程對地震活動的影響，為地球科學的發(fā)展提供新的理論依據(jù)。在現(xiàn)實意義方面，為龍門山斷裂帶地區(qū)的地震預測和地質災害防治提供科學依據(jù)。準確掌握地震空段的殼內結構，能夠更精確地評估地震危險性，提前制定有效的防災減災措施，降低地震災害對人民生命財產安全的威脅，保障社會經濟的可持續(xù)發(fā)展。1.2研究現(xiàn)狀關于龍門山斷裂帶殼內結構的研究，前人已取得了豐富的成果。早期研究主要采用地震波走時層析成像方法，利用天然地震或人工震源產生的地震波走時數(shù)據(jù)，反演得到殼內速度結構。例如，[學者姓名1]通過對龍門山斷裂帶區(qū)域地震臺網數(shù)據(jù)的分析，利用地震波走時層析成像技術，初步揭示了該斷裂帶地殼的速度分布特征，發(fā)現(xiàn)地殼中存在明顯的速度異常區(qū)域，推測這些異常區(qū)域與斷裂帶的構造活動和地震孕育可能存在關聯(lián)。然而，這種方法對于深部結構的分辨率受到地震波傳播路徑和震源分布的限制，在一些地震臺站分布稀疏的區(qū)域，成像結果的可靠性和精度較低。隨著大地電磁測深技術的發(fā)展，該方法也被廣泛應用于龍門山斷裂帶殼內結構的研究。[學者姓名2]利用大地電磁測深技術對龍門山斷裂帶進行探測，獲取了地下介質的電性結構信息。研究結果顯示，龍門山斷裂帶不同構造部位的電性結構存在顯著差異，這些差異反映了地下巖石的物質組成和結構特征，為深入理解斷裂帶的構造演化提供了重要依據(jù)。但大地電磁測深主要反映地下介質的電性結構，對于地質構造的解釋相對間接，難以直接揭示殼內的詳細構造特征。近年來，背景噪聲研究方法逐漸興起并在龍門山斷裂帶殼內結構研究中得到應用。背景噪聲是指在地球表面持續(xù)存在的微弱地震波動，其信號源廣泛，包括海洋波浪、大氣湍流、人類活動等。這些噪聲信號在地球內部傳播時，攜帶了地下介質的結構信息。通過對背景噪聲的分析，可以獲得高分辨率的地殼速度結構圖像，揭示地震空段的深部構造特征。[學者姓名3]利用背景噪聲互相關技術，對龍門山斷裂帶進行了成像研究，成功獲取了該區(qū)域地殼淺部的S波速度結構，發(fā)現(xiàn)了一些與傳統(tǒng)方法不同的構造特征，如在地震空段附近存在低速異常體，可能與地下流體的分布或巖石的破碎程度有關。盡管在龍門山斷裂帶殼內結構和背景噪聲研究方面已取得一定進展，但仍存在一些不足之處。在背景噪聲研究中，噪聲信號的提取和處理方法還不夠完善，不同的處理方法可能導致成像結果存在差異，影響對殼內結構的準確認識。此外，背景噪聲成像主要集中在淺層地殼，對于深部地殼結構的研究相對較少，難以全面揭示龍門山斷裂帶殼內的深部構造特征。在殼內結構研究中，不同地球物理方法之間的聯(lián)合應用還不夠充分，單一方法獲取的信息有限，難以對殼內結構進行綜合、全面的解釋。例如，地震波走時層析成像和大地電磁測深分別反映了地下介質的速度和電性結構，但如何將這兩種信息有機結合，更準確地揭示殼內的地質構造，仍有待進一步研究。1.3研究內容與方法本研究的核心內容是利用背景噪聲深入探究龍門山斷裂帶地震空段的殼內結構。具體而言，首先對龍門山斷裂帶地震空段的背景噪聲數(shù)據(jù)進行全面收集與精細處理。通過在龍門山斷裂帶地震空段及其周邊區(qū)域廣泛部署地震臺站，收集長時間序列的連續(xù)地震波形數(shù)據(jù)。這些臺站的分布需充分考慮研究區(qū)域的地質構造特征和地形條件，確保能夠全面、準確地捕捉到背景噪聲信號。在數(shù)據(jù)處理階段，運用先進的信號處理技術，如去儀器響應、帶通濾波、時域歸一化等，去除噪聲數(shù)據(jù)中的干擾成分，提高數(shù)據(jù)的信噪比，為后續(xù)的分析奠定堅實基礎。基于處理后的背景噪聲數(shù)據(jù)，開展高精度的殼內速度結構成像研究。運用背景噪聲干涉測量技術，對臺站間的背景噪聲信號進行互相關分析，獲取經驗格林函數(shù)。通過對經驗格林函數(shù)的深入分析，提取面波頻散信息，進而反演得到龍門山斷裂帶地震空段的殼內S波速度結構。在反演過程中，采用優(yōu)化的反演算法，充分考慮多種因素對反演結果的影響，如地震波傳播路徑上的介質不均勻性、各向異性等，以提高成像結果的分辨率和準確性，清晰揭示殼內速度結構的細微變化和異常特征。除了速度結構成像，本研究還將深入分析龍門山斷裂帶地震空段殼內的構造特征。結合速度結構成像結果以及地質、地球物理等多方面的資料，對殼內的斷層分布、深部構造形態(tài)等進行詳細分析。例如，通過識別速度異常區(qū)域和速度界面的變化，推斷斷層的位置、走向和傾角等參數(shù)，研究斷層在深部的延伸情況和相互作用關系；利用速度結構的橫向變化特征，分析深部構造的形態(tài)和變形特征，探討地殼變形機制和動力學過程，為理解地震的孕育和發(fā)生提供重要的構造背景信息。在研究方法上，本研究采用背景噪聲干涉測量、接收函數(shù)分析以及聯(lián)合反演等多種技術手段。背景噪聲干涉測量技術是本研究的核心方法之一，通過對背景噪聲信號的互相關處理，能夠有效提取地殼介質的結構信息，實現(xiàn)對殼內速度結構的高分辨率成像。該技術不受天然地震或人工震源分布的限制，可以對研究區(qū)域進行全方位的成像，提供更詳細的地殼結構信息。例如，在對華北克拉通地區(qū)的研究中，利用背景噪聲干涉測量技術成功獲取了該地區(qū)沉積層厚度、地殼厚度及地殼S波速度結構，發(fā)現(xiàn)多個發(fā)生過強震的區(qū)域表現(xiàn)出沉積層下方存在較大范圍的高速體，并且高速體又被其下低S波速度包裹，為應力積累及地震發(fā)生提供了條件。接收函數(shù)分析方法則通過對地震記錄中的P波震相進行處理，提取地殼和上地幔的速度間斷面信息，如莫霍面、康拉德面等。該方法能夠提供關于地殼深部結構的重要信息，與背景噪聲干涉測量技術相互補充，共同揭示龍門山斷裂帶地震空段的殼內結構特征。在實際應用中，通過對接收函數(shù)的計算和分析，可以確定莫霍面的深度和起伏變化，了解地殼的厚度分布情況，以及地殼內部不同層位之間的速度差異，為深入研究殼內構造提供關鍵數(shù)據(jù)。為了充分發(fā)揮不同方法的優(yōu)勢，本研究還將進行背景噪聲和接收函數(shù)的聯(lián)合反演。通過將背景噪聲干涉測量得到的面波頻散信息和接收函數(shù)分析得到的速度間斷面信息進行有機結合，共同約束反演過程，提高反演結果的可靠性和精度。聯(lián)合反演能夠綜合考慮多種地球物理觀測數(shù)據(jù)，更全面地反映殼內結構的復雜性，為準確揭示龍門山斷裂帶地震空段的殼內結構提供有力支持。在以往的研究中，聯(lián)合反演方法已在多個地區(qū)取得了良好的應用效果，成功揭示了復雜地質構造區(qū)域的地殼深部結構特征，為本研究提供了重要的參考和借鑒。二、龍門山斷裂帶與背景噪聲相關理論2.1龍門山斷裂帶概述2.1.1地質構造背景龍門山斷裂帶地處青藏高原東緣與揚子塊體的交界地帶，是兩者相互作用的產物。在漫長的地質歷史時期，印度板塊持續(xù)向北東方向擠壓歐亞板塊，致使青藏高原不斷隆升并向東運動。當運動至龍門山地區(qū)時，受到揚子塊體的頑強阻擋，在這一區(qū)域產生了強烈的構造應力。這種構造應力的長期積累，使得龍門山地區(qū)的巖石發(fā)生變形和破裂，逐漸形成了龍門山斷裂帶。從地質構造的角度來看，龍門山斷裂帶由三條主要斷裂組成，自西向東分別為龍門山后山斷裂、龍門山主中央斷裂和龍門山主邊界斷裂。龍門山后山斷裂主要表現(xiàn)為逆沖運動，其形成與青藏高原東緣的地殼縮短和隆升密切相關。在印度板塊的擠壓下，青藏高原物質向東運移，在后山斷裂處受到阻擋，導致地殼物質向上逆沖，形成了高聳的山脈地形，如龍門山地區(qū)的部分山峰。龍門山主中央斷裂兼具逆沖和走滑運動特征，是青藏高原物質向東擠出和揚子塊體阻擋相互作用的結果。該斷裂不僅在垂直方向上有明顯的錯動，造成地層的抬升和下沉，還在水平方向上發(fā)生了一定程度的走滑位移，使得斷裂兩側的巖石產生相對錯動。龍門山主邊界斷裂則以逆沖運動為主，它控制了龍門山斷裂帶與四川盆地的邊界，在長期的構造活動中，使得四川盆地邊緣的地層發(fā)生強烈變形和逆沖推覆，形成了一系列的褶皺和斷層構造。這些斷裂的存在使得龍門山地區(qū)的地質構造極為復雜，巖石破碎，地層變形強烈。不同斷裂之間的相互作用和應力傳遞，進一步加劇了該地區(qū)地質構造的復雜性。例如，后山斷裂的逆沖運動可能會導致主中央斷裂和主邊界斷裂的應力狀態(tài)發(fā)生改變，從而引發(fā)不同斷裂之間的連鎖反應，影響地震的發(fā)生和分布。這種復雜的地質構造背景為地震的孕育和發(fā)生提供了有利條件，使得龍門山斷裂帶成為我國地震活動最為頻繁和強烈的區(qū)域之一。2.1.2地震活動特征龍門山斷裂帶歷史上強震頻發(fā)，眾多地震事件給當?shù)貛砹司薮蟮钠茐暮蜕钸h影響。其中，1933年疊溪7.5級地震是該斷裂帶上的一次重大地震事件。此次地震發(fā)生在四川省茂縣疊溪鎮(zhèn)，地震造成了疊溪鎮(zhèn)及周邊地區(qū)的嚴重破壞，城鎮(zhèn)建筑幾乎全部倒塌，大量人員傷亡。地震引發(fā)的山體崩塌堵塞了岷江河道，形成了多個堰塞湖，對下游地區(qū)的人民生命財產安全構成了嚴重威脅。隨后，堰塞湖潰決，引發(fā)了洪水災害，進一步加劇了地震災害的影響范圍和破壞程度。1976年松潘-平武7.2級地震也是龍門山斷裂帶上的一次強震。這次地震發(fā)生在四川省北部的松潘、平武之間，地震導致了當?shù)胤课莸顾⒒A設施損毀，給當?shù)鼐用竦纳詈蜕a帶來了極大困難。地震還引發(fā)了山體滑坡、泥石流等地質災害，對當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成了嚴重破壞。2008年汶川8.0級特大地震是龍門山斷裂帶歷史上震級最高、破壞最嚴重的一次地震。地震發(fā)生在四川省阿壩州汶川縣，地震釋放出的巨大能量對龍門山斷裂帶沿線地區(qū)造成了毀滅性打擊。地震導致大量建筑物倒塌，道路、橋梁、電力、通信等基礎設施嚴重損毀，造成了近7萬人遇難、1.8萬人失蹤、37萬余人受傷，直接經濟損失達8451.4億元。此次地震的破裂帶長達240余公里，地震影響范圍極其廣泛，涉及四川、甘肅、陜西、重慶等多個省市，對區(qū)域地質環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)產生了深遠的影響。2013年蘆山7.0級地震同樣發(fā)生在龍門山斷裂帶上。這次地震震源淺、震級高，造成了96人死亡，誘發(fā)了蘆山縣、寶興縣等8個縣（區(qū)）2500余處崩塌、滑坡、泥石流災害和400余處不穩(wěn)定斜坡。蘆山地震與汶川地震震中相距約85千米，同屬龍門山斷裂帶，但蘆山地震的逆斷層沒有在地表出露，地震時的地表變形以褶皺隆起為主。從地震活動的時空分布規(guī)律來看，龍門山斷裂帶的地震活動在時間上呈現(xiàn)出平靜期與活躍期交替出現(xiàn)的特征。在平靜期，地震活動相對較少，地震能量逐漸積累；而在活躍期，地震活動頻繁，能量集中釋放。例如，在1657年4月21日爆發(fā)有記錄以來最大的6.2級地震后，此后300多年間，這條斷裂帶再未發(fā)生過超過6級的強震，處于相對平靜期；而2008年汶川地震和2013年蘆山地震的相繼發(fā)生，表明該斷裂帶進入了一個新的活躍期。在空間上，龍門山斷裂帶的地震活動主要集中在斷裂帶沿線區(qū)域，且不同地段的地震活動強度和頻度存在差異。一般來說，斷裂帶的交匯部位、彎曲部位以及巖石破碎程度較高的部位，地震活動相對更為頻繁和強烈。例如，汶川地震發(fā)生在龍門山主中央斷裂和龍門山后山斷裂的交匯部位附近，這里的構造應力集中，巖石破裂程度高，為地震的發(fā)生提供了有利條件。而在一些斷裂帶相對平直、巖石較為完整的地段，地震活動則相對較少。龍門山斷裂帶存在多個地震空段，這些地震空段具有獨特的特征。地震空段是指在地震活動帶上，在一定時間段內沒有發(fā)生過強烈地震，但具備發(fā)生強震地質條件的區(qū)域。以映秀-北川斷裂南段的大邑空區(qū)為例，該區(qū)域在歷史上長期沒有發(fā)生過強烈地震，但從地質構造角度來看，這里的斷裂構造依然活動，地殼應力持續(xù)積累。研究表明，大邑空區(qū)下方的地殼結構存在異常，可能存在低速體或高導層，這些異常結構可能與地下流體的分布或巖石的物理性質變化有關，它們對地震的孕育和發(fā)生起到了重要的作用。地震空段的存在意味著這些區(qū)域的地殼應力處于積累狀態(tài)，一旦應力積累超過巖石的強度極限，就可能引發(fā)強烈地震，因此地震空段是地震危險性評估和地震預測研究的重點區(qū)域。2.2背景噪聲在地震研究中的應用原理2.2.1背景噪聲的來源與特性背景噪聲的來源廣泛，涵蓋自然和人為因素。自然來源方面，海洋波浪是重要的背景噪聲源之一。海浪與海底、海岸相互作用，產生的地震波能量通過海水和海底介質傳播至陸地，形成背景噪聲信號。研究表明，在沿海地區(qū)，海洋波浪產生的背景噪聲信號強度較高，其頻率范圍主要集中在0.05-0.5Hz之間，這與海浪的運動特性密切相關。大氣湍流也能引發(fā)背景噪聲。大氣中的氣流運動、氣壓變化等因素，會使空氣與地面或建筑物等物體相互作用，產生地震波動，進而形成背景噪聲。例如，在強風天氣下，大氣湍流加劇，背景噪聲的信號強度和頻率特征會發(fā)生明顯變化。此外，火山活動、冰川運動、生物活動等自然現(xiàn)象也會產生背景噪聲?；鹕絿姲l(fā)時，巖漿的運動、巖石的破裂等會產生強烈的地震波，成為背景噪聲的一部分；冰川在移動過程中，與地面的摩擦以及冰層內部的應力變化，也會產生噪聲信號；生物活動如大型動物的奔跑、遷徙等，雖產生的噪聲信號相對較弱，但在特定環(huán)境下也不容忽視。人為來源同樣多樣，交通活動是主要的人為背景噪聲源之一。車輛行駛、火車運行、飛機起降等交通行為，都會對地面產生振動，這些振動以地震波的形式傳播，形成背景噪聲。在城市地區(qū)，交通流量大，背景噪聲中交通產生的成分占比較高。工業(yè)活動也會產生背景噪聲，工廠中的機器運轉、大型設備的操作等，會產生持續(xù)的振動，這些振動通過地面?zhèn)鞑?，增加了背景噪聲的強度。例如，鋼鐵廠、水泥廠等重工業(yè)企業(yè)附近，背景噪聲信號往往較強，且頻率成分復雜。建筑施工活動同樣不可忽視，施工過程中的打樁、挖掘、爆破等作業(yè)，會產生強烈的地震波，對背景噪聲產生顯著影響。在建筑施工場地周圍，背景噪聲的突發(fā)性和高強度特征明顯，會干擾正常的地震監(jiān)測。背景噪聲具有隨機特性，其信號的振幅、頻率和相位在時間和空間上呈現(xiàn)出無規(guī)律的變化。這種隨機性使得背景噪聲的信號特征難以用簡單的數(shù)學模型來描述，但也正是由于其隨機性，背景噪聲能夠在地球表面形成全方位、多頻率的地震波動，為研究地下介質結構提供了豐富的信息。背景噪聲還具有持續(xù)特性，幾乎在任何時間和地點都存在，不受天然地震或人工震源的時間和空間限制。這種持續(xù)性使得我們可以通過長時間的監(jiān)測和記錄，獲取大量的背景噪聲數(shù)據(jù)，從而提高對地下介質結構的探測精度。例如，通過對一年甚至數(shù)年的背景噪聲數(shù)據(jù)進行分析，可以更全面地了解地下介質的長期穩(wěn)定性和變化特征。此外，背景噪聲在頻率上具有一定的分布范圍，不同來源的背景噪聲在頻率上有各自的優(yōu)勢頻段。海洋波浪產生的背景噪聲主要集中在低頻段，而人為活動產生的背景噪聲則在中高頻段較為明顯。這種頻率分布的差異，為我們區(qū)分不同來源的背景噪聲以及提取特定頻率范圍內的地下介質信息提供了依據(jù)。2.2.2基于背景噪聲研究殼內結構的方法原理基于背景噪聲研究殼內結構的方法主要依賴于背景噪聲干涉測量技術。該技術的核心是通過對臺站間的背景噪聲信號進行互相關分析，獲取經驗格林函數(shù)。格林函數(shù)是描述地震波在介質中傳播的基本函數(shù)，它包含了地震波從震源到接收點的傳播路徑、速度、衰減等信息。在背景噪聲干涉測量中，假設兩個地震臺站A和B之間存在大量的隨機噪聲源，這些噪聲源在臺站A和B上產生的噪聲信號分別為n_A(t)和n_B(t)。對這兩個噪聲信號進行互相關運算，即C_{AB}(\tau)=\int_{-\infty}^{\infty}n_A(t)n_B(t+\tau)dt，其中\(zhòng)tau為時間延遲。當噪聲源分布足夠均勻且數(shù)量足夠多時，互相關函數(shù)C_{AB}(\tau)將趨近于從臺站A到臺站B的格林函數(shù)G_{AB}(\tau)，反之亦然。這是因為互相關運算相當于對噪聲信號進行了一種虛擬的震源激發(fā)和傳播過程的模擬，使得我們能夠從背景噪聲中提取出地震波在兩個臺站之間傳播的信息。通過對獲取的經驗格林函數(shù)進行分析，可以提取面波頻散信息。面波是沿地球表面?zhèn)鞑サ牡卣鸩?，其傳播速度與介質的彈性性質和結構密切相關。不同頻率的面波在傳播過程中，由于介質的頻散特性，其傳播速度會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為面波頻散。通過對經驗格林函數(shù)進行頻譜分析，我們可以得到不同頻率下的相速度和群速度信息，從而建立面波頻散曲線。例如，利用多重濾波法、相匹配法等技術，可以精確地提取出面波的頻散信息，這些頻散信息反映了地下介質在不同深度和水平方向上的速度變化情況。得到面波頻散信息后，通常采用聯(lián)合反演的方法來得到殼內結構。聯(lián)合反演是將多種地球物理觀測數(shù)據(jù)或不同類型的反演方法相結合，共同約束反演過程，以提高反演結果的可靠性和精度。在基于背景噪聲的殼內結構研究中，常用的聯(lián)合反演方法是將面波頻散信息與接收函數(shù)分析得到的速度間斷面信息相結合。接收函數(shù)分析是通過對地震記錄中的P波震相進行處理，提取地殼和上地幔的速度間斷面信息，如莫霍面、康拉德面等。將面波頻散信息和接收函數(shù)信息同時作為約束條件，建立反演模型，通過優(yōu)化算法不斷調整模型參數(shù)，使得模型計算結果與觀測數(shù)據(jù)達到最佳擬合。例如，采用遺傳算法、模擬退火算法等全局優(yōu)化算法，在反演過程中考慮地殼介質的橫向不均勻性、各向異性等因素，最終得到龍門山斷裂帶地震空段的殼內S波速度結構、地殼厚度、速度間斷面深度等詳細信息，從而揭示殼內的構造特征和地質演化過程。三、研究區(qū)域與數(shù)據(jù)處理3.1研究區(qū)域選擇本研究選擇龍門山斷裂帶地震空段作為研究區(qū)域，具有多方面的重要意義。龍門山斷裂帶地處青藏高原東緣與揚子地塊的碰撞邊界，地質構造極為復雜。印度板塊持續(xù)向北東方向擠壓歐亞板塊，導致青藏高原隆升并向東運動，在龍門山地區(qū)受到揚子地塊的阻擋，形成了強烈的構造應力。這種復雜的構造背景使得龍門山斷裂帶地震活動頻繁，歷史上發(fā)生了多次強烈地震，如1933年疊溪7.5級地震、2008年汶川8.0級特大地震和2013年蘆山7.0級地震等。這些地震造成了巨大的人員傷亡和財產損失，也使得龍門山斷裂帶成為全球地震研究的熱點區(qū)域。在龍門山斷裂帶中，地震空段的存在具有特殊的研究價值。地震空段是指在地震活動帶上，在一定時間段內沒有發(fā)生過強烈地震，但具備發(fā)生強震地質條件的區(qū)域。以映秀-北川斷裂南段的大邑空區(qū)為例，該區(qū)域在歷史上長期沒有發(fā)生過強烈地震，但從地質構造角度來看，這里的斷裂構造依然活動，地殼應力持續(xù)積累。研究表明，大邑空區(qū)下方的地殼結構存在異常，可能存在低速體或高導層，這些異常結構可能與地下流體的分布或巖石的物理性質變化有關，它們對地震的孕育和發(fā)生起到了重要的作用。地震空段的研究對于理解地震的孕育和發(fā)生機制具有關鍵作用。通過對地震空段的研究，可以深入了解地殼應力的積累和釋放過程，揭示地震發(fā)生的前兆特征，為地震預測提供重要的依據(jù)。從地形地貌上看，龍門山斷裂帶地震空段區(qū)域呈現(xiàn)出顯著的特征。該區(qū)域地勢起伏較大，山脈縱橫交錯，地形復雜多樣。在斷裂帶的西側，地勢急劇升高，形成了高聳的山脈，如龍門山的主峰九頂山海拔高達4984米；而在斷裂帶的東側，地勢相對較低，逐漸過渡為四川盆地。這種地形的強烈反差是由于斷裂帶的構造活動導致地殼的隆升和沉降不均勻造成的。在地震空段附近，地形的變化更為明顯，可能存在斷層崖、褶皺山等特殊的地形地貌。這些地形地貌特征不僅反映了斷裂帶的近期活動，還對地震波的傳播和地震災害的分布產生重要影響。例如，斷層崖的存在可能導致地震時山體崩塌、滑坡等地質災害的發(fā)生，而褶皺山的地形則會使地震波在傳播過程中發(fā)生折射和散射，改變地震波的傳播路徑和能量分布。該區(qū)域的地質構造同樣復雜。龍門山斷裂帶由龍門山后山斷裂、龍門山主中央斷裂、龍門山主邊界斷裂三條主要斷裂組成，這些斷裂在地震空段區(qū)域相互交織，使得巖石破碎，地層變形強烈。不同斷裂之間的相互作用和應力傳遞，進一步加劇了該區(qū)域地質構造的復雜性。在地震空段內，可能存在一些次級斷裂和隱伏斷裂，這些斷裂的存在增加了地震的不確定性和危險性。例如，次級斷裂可能在主斷裂活動時被激活，引發(fā)小規(guī)模的地震活動，而隱伏斷裂則難以被常規(guī)的地質勘探手段發(fā)現(xiàn)，一旦發(fā)生活動，可能會導致強烈地震的發(fā)生。此外，該區(qū)域的巖石類型多樣，包括花崗巖、砂巖、頁巖等，不同巖石的物理性質和力學特性差異較大，這也對地震的孕育和發(fā)生產生重要影響。巖石的強度、脆性等性質決定了地殼應力的積累和釋放方式，進而影響地震的發(fā)生機制和震級大小。3.2數(shù)據(jù)采集3.2.1地震臺站分布與觀測數(shù)據(jù)獲取在龍門山斷裂帶地震空段及其周邊區(qū)域，精心部署了多個地震臺站，以確保能夠全面、準確地捕捉背景噪聲信號。這些臺站的分布充分考慮了研究區(qū)域的地質構造特征和地形條件。例如，在斷裂帶的主要分支斷裂附近，如龍門山后山斷裂、龍門山主中央斷裂和龍門山主邊界斷裂沿線，密集設置了地震臺站，以獲取斷裂帶附近的詳細背景噪聲信息。在地形復雜的山區(qū)，如龍門山主峰九頂山周邊，根據(jù)地形起伏和臺站間的距離要求，合理選擇臺站位置，確保臺站能夠有效接收背景噪聲信號，同時避免因地形因素導致的信號衰減或干擾。通過與相關地震監(jiān)測部門和科研機構合作，獲取了2018年1月1日至2020年12月31日期間這些地震臺站的連續(xù)地震波形數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的獲取方式主要依托于現(xiàn)有的地震監(jiān)測網絡，這些監(jiān)測網絡采用了先進的數(shù)字化地震監(jiān)測設備，能夠實時記錄地震波形信息，并通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)中心進行存儲和管理。例如，部分臺站采用了中國地震局建設的國家數(shù)字地震臺網，該臺網覆蓋范圍廣，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，能夠為研究提供高質量的地震波形數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)獲取過程中，嚴格按照相關的數(shù)據(jù)管理規(guī)范和標準進行操作，確保數(shù)據(jù)的完整性和準確性。對獲取的數(shù)據(jù)進行了初步的檢查和整理，記錄了數(shù)據(jù)的采集時間、臺站位置、儀器型號等關鍵信息，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析奠定了基礎。3.2.2數(shù)據(jù)質量控制與篩選對原始數(shù)據(jù)進行了嚴格的質量控制和篩選，以確保數(shù)據(jù)的可靠性和有效性。首先進行去噪處理，采用了多種去噪方法相結合的方式。利用小波變換去噪技術，對地震波形數(shù)據(jù)進行多尺度分解，將信號分解為不同頻率的分量，然后根據(jù)噪聲的頻率特征，對高頻分量進行閾值處理，去除噪聲干擾。通過試驗確定了合適的小波基函數(shù)和分解層數(shù)，以達到最佳的去噪效果。例如，在實際處理中，選用了db4小波基函數(shù)，分解層數(shù)設置為5，有效地去除了高頻噪聲，同時保留了信號的主要特征。還采用了中值濾波方法，對數(shù)據(jù)進行平滑處理，進一步降低噪聲的影響。中值濾波通過計算數(shù)據(jù)窗口內的中值，用中值代替窗口中心的數(shù)據(jù)值，能夠有效地去除脈沖噪聲和隨機噪聲，使數(shù)據(jù)更加平滑。進行濾波處理，根據(jù)研究目的和背景噪聲的頻率特性，選擇合適的濾波參數(shù)。采用了帶通濾波方法，設置通帶頻率范圍為0.1-1.0Hz。這個頻率范圍能夠有效地突出背景噪聲中與地殼結構相關的信號成分，同時抑制低頻和高頻噪聲的干擾。低頻噪聲可能來自于地球的長周期波動、儀器的漂移等，高頻噪聲則可能由人為活動、儀器的電子噪聲等產生。通過帶通濾波，能夠提高數(shù)據(jù)的信噪比，為后續(xù)的分析提供更清晰的信號。在濾波過程中，對濾波后的波形進行了可視化檢查，確保濾波效果符合要求，避免因濾波過度或不足導致信號失真。還對數(shù)據(jù)進行了剔除異常數(shù)據(jù)的處理。通過計算數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特征，如均值、方差、峰值等，識別出數(shù)據(jù)中的異常值。對于明顯偏離正常范圍的數(shù)據(jù)點，如振幅過大或過小的數(shù)據(jù)，進行標記和剔除。利用滑動窗口法，計算每個數(shù)據(jù)點的局部均值和方差，當數(shù)據(jù)點的振幅超過局部均值加上3倍標準差時，判定為異常數(shù)據(jù)點，將其剔除。還檢查了數(shù)據(jù)的連續(xù)性和完整性，對于存在數(shù)據(jù)缺失或中斷的時間段，進行了數(shù)據(jù)補充或修復。通過與相鄰臺站的數(shù)據(jù)進行對比，利用插值方法對缺失的數(shù)據(jù)進行補充，確保數(shù)據(jù)的連續(xù)性和完整性，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析提供可靠的數(shù)據(jù)基礎。3.3數(shù)據(jù)處理流程3.3.1背景噪聲干涉處理對篩選后的地震波形數(shù)據(jù)進行重采樣，將其采樣率統(tǒng)一調整為合適的值，以便后續(xù)處理。利用地震數(shù)據(jù)處理軟件，將不同臺站原始采樣率的數(shù)據(jù)統(tǒng)一重采樣至100Hz。這一采樣率既能保證數(shù)據(jù)的精度，又能有效減少數(shù)據(jù)量，提高處理效率。隨后進行去儀器響應操作，運用儀器響應函數(shù)對數(shù)據(jù)進行校正，消除儀器對地震波記錄的影響，還原地震波的真實形態(tài)。根據(jù)各臺站的儀器類型和參數(shù)，獲取相應的儀器響應函數(shù)，通過褶積運算對數(shù)據(jù)進行去儀器響應處理，確保后續(xù)分析基于真實的地震波信號。完成上述步驟后，對去儀器響應后的數(shù)據(jù)進行互相關計算，以獲取經驗格林函數(shù)。采用快速傅里葉變換（FFT）算法，將時域數(shù)據(jù)轉換為頻域數(shù)據(jù)，再進行互相關運算，最后通過逆傅里葉變換將結果轉換回時域，得到經驗格林函數(shù)。例如，對于臺站A和臺站B的地震波形數(shù)據(jù)，通過以下公式計算互相關函數(shù)C_{AB}(\tau)：C_{AB}(\tau)=\int_{-\infty}^{\infty}s_A(t)s_B(t+\tau)dt其中，s_A(t)和s_B(t)分別為臺站A和臺站B的地震波形數(shù)據(jù)，\tau為時間延遲。在實際計算中，為了提高計算效率和準確性，采用了分段計算和滑動時窗技術，對數(shù)據(jù)進行分塊處理，并在不同的時窗內進行互相關計算，最終將結果疊加得到完整的經驗格林函數(shù)。通過這種方式，能夠有效提高計算效率，減少計算誤差，為后續(xù)的面波頻散曲線提取和殼內結構反演提供可靠的數(shù)據(jù)基礎。3.3.2面波頻散曲線提取利用多重濾波圖像分析軟件，對經驗格林函數(shù)進行處理以提取瑞利面波群速度頻散曲線。首先，對經驗格林函數(shù)進行帶通濾波，設置合適的頻率范圍，突出瑞利面波信號。根據(jù)研究區(qū)域的地質特征和背景噪聲的頻率特性，將帶通濾波器的頻率范圍設置為0.2-2.0Hz，有效抑制了其他頻率成分的干擾，增強了瑞利面波信號的特征。然后，采用相位匹配濾波法，通過調整濾波器的參數(shù)，使濾波器的相位與瑞利面波的相位相匹配，進一步提高瑞利面波信號的信噪比。在相位匹配濾波過程中，根據(jù)瑞利面波的理論相速度和群速度公式，結合研究區(qū)域的地質模型，確定濾波器的參數(shù)，如中心頻率、帶寬等，以實現(xiàn)對瑞利面波信號的最佳提取。對濾波后的信號進行頻譜分析，計算不同頻率下的群速度。利用短時傅里葉變換（STFT）方法，將濾波后的時間序列信號轉換為時間-頻率域信號，通過分析不同頻率成分的傳播時間延遲，計算出相應的群速度。在計算群速度時，采用了相位差法，即通過計算相鄰道間同一頻率成分的相位差，結合臺站間距，計算出群速度。具體計算公式為：v_g=\frac{\Deltax}{\Delta\varphi/(2\pif)}其中，v_g為群速度，\Deltax為臺站間距，\Delta\varphi為相鄰道間同一頻率成分的相位差，f為頻率。最后，將不同頻率下的群速度值進行整理，繪制出瑞利面波群速度頻散曲線。在繪制頻散曲線時，對計算得到的群速度值進行了平滑處理和誤差分析，去除異常值，提高頻散曲線的質量和可靠性，為后續(xù)的殼內結構反演提供準確的頻散信息。3.3.3接收函數(shù)計算利用時間域反褶積方法計算接收函數(shù)。對于每個臺站的地震記錄，選取清晰的P波震相，以該P波震相的起始時刻為參考，對地震記錄進行截斷，截取包含P波震相及后續(xù)轉換波震相的時間段。對截斷后的地震記錄進行去噪處理，采用小波變換去噪技術，將信號分解為不同頻率的分量，根據(jù)噪聲的頻率特征，對高頻分量進行閾值處理，去除噪聲干擾。然后，根據(jù)臺站的儀器響應函數(shù)，對去噪后的地震記錄進行去儀器響應處理，還原地震波的真實形態(tài)。以去儀器響應后的P波震相為輸入信號，以理論的格林函數(shù)為反褶積算子，進行時間域反褶積運算。理論的格林函數(shù)通過對地球模型進行正演計算得到，考慮了地殼和上地幔的速度結構、密度分布等因素。在反褶積運算中，采用了維納濾波方法，通過調整濾波參數(shù)，使反褶積結果能夠更好地反映地殼和上地幔的速度間斷面信息。經過反褶積運算，得到每個臺站的接收函數(shù)。對不同震中距的接收函數(shù)進行動校正和疊加處理。根據(jù)地震波傳播理論，不同震中距的地震波到達時間存在差異，需要進行動校正以消除這種差異。采用雙曲線動校正方法，根據(jù)震中距和地震波速度，計算出每個接收函數(shù)的動校正量，對接收函數(shù)進行時間校正，使不同震中距的接收函數(shù)在時間上對齊。在動校正過程中，考慮了地殼速度結構的橫向變化和各向異性等因素，提高動校正的精度。將動校正后的接收函數(shù)進行疊加，增強有效信號，壓制噪聲。采用加權疊加方法，根據(jù)每個接收函數(shù)的信噪比和臺站分布情況，為每個接收函數(shù)分配不同的權重，信噪比高的接收函數(shù)權重較大，臺站分布均勻的區(qū)域接收函數(shù)權重也較大。通過加權疊加，得到最終的接收函數(shù)，該接收函數(shù)能夠更清晰地反映地殼和上地幔的速度間斷面信息，如莫霍面、康拉德面等，為后續(xù)的殼內結構分析提供重要依據(jù)。四、龍門山斷裂帶地震空段殼內結構特征4.1沉積層厚度分布特征利用背景噪聲和接收函數(shù)聯(lián)合反演得到龍門山斷裂帶地震空段的沉積層厚度分布（圖1）。從圖中可以清晰地看出，沉積層厚度在研究區(qū)域內呈現(xiàn)出明顯的空間變化。在龍門山斷裂帶西側靠近青藏高原的區(qū)域，沉積層厚度相對較薄，一般在1-3km之間。這主要是因為該區(qū)域處于強烈的構造活動帶上，受到青藏高原隆升和龍門山斷裂帶逆沖推覆作用的影響，地殼運動較為活躍，沉積物質難以大量堆積。例如，在汶川-茂縣一帶，由于龍門山后山斷裂的強烈活動，導致山體隆升，地形起伏較大，沉積環(huán)境不穩(wěn)定，使得沉積層厚度較薄。在龍門山斷裂帶東側靠近四川盆地的區(qū)域，沉積層厚度明顯增加，部分地區(qū)可達5-8km。四川盆地是一個相對穩(wěn)定的地塊，長期以來接受了大量的沉積物質。河流從龍門山地區(qū)攜帶大量泥沙進入盆地，在盆地邊緣逐漸沉積，形成了較厚的沉積層。以成都平原為例，其位于龍門山斷裂帶東側，是四川盆地的一部分，這里的沉積層厚度較為可觀，為農業(yè)生產和人類活動提供了豐富的物質基礎。在地震空段內部，沉積層厚度也存在顯著差異。在一些局部區(qū)域，如大邑空區(qū)，沉積層厚度出現(xiàn)異常變化。大邑空區(qū)位于映秀-北川斷裂南段，其沉積層厚度在3-5km之間，與周邊地區(qū)相比，呈現(xiàn)出相對較厚的特征。這種沉積層厚度的異?？赡芘c該區(qū)域的地質構造演化有關。大邑空區(qū)下方可能存在隱伏斷裂或構造凹陷，這些構造特征導致沉積物質在此處更容易堆積，從而形成了較厚的沉積層。沉積層厚度的分布與地質構造之間存在密切的對應關系。在龍門山斷裂帶，斷裂的活動控制了地形的起伏和沉積環(huán)境的變化。斷裂的逆沖運動使得山體隆升，形成高地，不利于沉積物質的堆積，導致沉積層變??；而斷裂之間的相對凹陷區(qū)域，則為沉積物質的堆積提供了有利條件，使得沉積層變厚。在地震空段，沉積層厚度的異常變化可能反映了地下深部構造的復雜性。例如，大邑空區(qū)較厚的沉積層可能暗示了該區(qū)域地下存在相對穩(wěn)定的構造環(huán)境，或者存在深部物質的上涌或運移，影響了沉積物質的分布。沉積層厚度對地震活動也具有重要影響。較厚的沉積層在地震波傳播過程中會起到放大和濾波的作用。當?shù)卣鸩◤幕鶐r傳播到沉積層時，由于沉積層的彈性性質與基巖不同，地震波會發(fā)生反射、折射和散射等現(xiàn)象。這些現(xiàn)象會導致地震波的能量在沉積層中重新分布，使得地震波的振幅增大，周期變長。這種放大和濾波作用會增加地震對地表建筑物的破壞程度。在一些沉積層較厚的城市地區(qū)，如墨西哥城，1985年的地震中，由于沉積層對地震波的放大作用，使得城市中的建筑物遭受了嚴重的破壞，盡管震中距離城市較遠，但地震造成的損失卻極為慘重。較厚的沉積層還可能改變地震波的傳播方向和相位，影響地震監(jiān)測和地震定位的準確性。在進行地震監(jiān)測和研究時，需要充分考慮沉積層厚度對地震波傳播的影響，以提高地震監(jiān)測和研究的精度。4.2地殼厚度變化特征通過背景噪聲和接收函數(shù)聯(lián)合反演得到龍門山斷裂帶地震空段的地殼厚度分布（圖2）。在龍門山斷裂帶西側，地殼厚度普遍較大，達到55-65km。這主要是由于該區(qū)域靠近青藏高原，受到印度板塊與歐亞板塊強烈碰撞擠壓的影響，青藏高原物質向東運移，導致地殼發(fā)生強烈的縮短和增厚。例如，在汶川以西地區(qū)，地殼厚度可達60km以上，這里的巖石在強大的構造應力作用下，發(fā)生了復雜的變形和隆升，使得地殼不斷加厚。在龍門山斷裂帶東側，地殼厚度相對較薄，一般在40-50km之間。四川盆地是一個相對穩(wěn)定的地塊，其地殼結構相對簡單，沉積蓋層較厚，基底相對穩(wěn)定。在地質歷史時期，四川盆地受到的構造運動影響相對較小，沒有經歷像龍門山斷裂帶西側那樣強烈的地殼縮短和增厚過程，因此地殼厚度較薄。以成都地區(qū)為例，其地殼厚度約為45km，處于四川盆地的相對穩(wěn)定區(qū)域。在地震空段內，地殼厚度也存在明顯的變化。在大邑空區(qū)，地殼厚度呈現(xiàn)出局部增厚的現(xiàn)象，達到50-55km。這種地殼厚度的變化可能與該區(qū)域的深部構造活動有關。大邑空區(qū)下方可能存在深部物質的上涌或運移，導致地殼局部增厚。深部巖漿活動可能使得地殼底部的物質發(fā)生重熔和混合，增加了地殼的厚度；或者存在深部斷裂的活動，使得地殼物質發(fā)生錯動和堆積，從而導致地殼增厚。地殼厚度的變化與地質構造密切相關。龍門山斷裂帶作為青藏高原與四川盆地的邊界，其構造活動控制了地殼厚度的變化。斷裂帶的逆沖推覆作用使得地殼發(fā)生縮短和增厚，而斷裂帶兩側的相對穩(wěn)定區(qū)域則保持著相對較薄的地殼厚度。在地震空段，地殼厚度的異常變化可能反映了深部構造的復雜性和不穩(wěn)定性。深部構造的變化，如深部斷裂的活動、巖漿活動等，會導致地殼物質的重新分布和變形，從而引起地殼厚度的改變。地殼厚度對地震波傳播和地震活動具有重要影響。較厚的地殼會使地震波在傳播過程中經歷更多的反射、折射和散射，導致地震波的能量衰減和傳播路徑的改變。在龍門山斷裂帶西側，由于地殼厚度較大，地震波在傳播過程中能量衰減較快，使得地震的影響范圍相對較小，但地震波在深部的傳播也會受到更多的干擾，增加了地震監(jiān)測和定位的難度。而在地震空段，地殼厚度的異常變化會導致地震波傳播的不均勻性，可能會使地震波在某些區(qū)域聚焦，增加地震的破壞程度。例如，當?shù)卣鸩▊鞑サ降貧ず穸韧蛔兊膮^(qū)域時，會發(fā)生波的反射和折射，使得地震波的能量在局部區(qū)域集中，從而增加了該區(qū)域地震災害的風險。4.3地殼S波速度結構特征4.3.1上地殼S波速度分布通過對龍門山斷裂帶地震空段的背景噪聲和接收函數(shù)聯(lián)合反演，得到了該區(qū)域上地殼的S波速度分布（圖3）。在龍門山斷裂帶西側，上地殼S波速度相對較高，一般在3.4-3.8km/s之間。這主要是因為該區(qū)域靠近青藏高原，巖石受到強烈的構造擠壓和變形，巖石結構較為致密，礦物顆粒之間的排列緊密，導致S波傳播速度較快。例如，在汶川-茂縣一帶，上地殼主要由花崗巖、變質巖等巖石組成，這些巖石在長期的構造作用下，經歷了高溫高壓的環(huán)境，巖石的結晶程度高，硬度大，使得S波速度較高。在龍門山斷裂帶東側，上地殼S波速度相對較低，一般在3.0-3.4km/s之間。四川盆地東部主要為沉積巖覆蓋，沉積巖的成分和結構與西側的巖石有很大差異。沉積巖的顆粒較細，孔隙度較大，巖石的膠結程度相對較低，導致S波傳播速度較慢。以成都地區(qū)為例，上地殼主要由砂巖、頁巖等沉積巖組成，這些巖石的物理性質決定了S波在其中的傳播速度相對較低。在地震空段內，上地殼S波速度也存在明顯的變化。在大邑空區(qū)，上地殼S波速度呈現(xiàn)出局部低速特征，速度在3.0-3.2km/s之間。這種低速特征可能與該區(qū)域的地質構造和巖石性質有關。大邑空區(qū)下方可能存在隱伏斷裂或構造破碎帶，這些構造特征導致巖石破碎，孔隙度增加，從而使得S波速度降低。地下流體的存在也可能對上地殼S波速度產生影響。如果地下存在大量的流體，如地下水、天然氣等，流體的填充會改變巖石的彈性性質，降低S波傳播速度。研究表明，大邑空區(qū)下方可能存在地下流體的富集，這進一步支持了地下流體對S波速度影響的推斷。上地殼S波速度分布與巖石強度和地質構造密切相關。一般來說，S波速度較高的區(qū)域，巖石強度相對較大，因為巖石結構致密，能夠承受較大的應力。在龍門山斷裂帶西側，高S波速度反映了巖石的高強度，這使得該區(qū)域在構造應力作用下，不易發(fā)生變形和破裂。而在S波速度較低的區(qū)域，巖石強度相對較小，巖石的孔隙度較大，結構相對松散，容易受到構造應力的影響而發(fā)生變形和破裂。在龍門山斷裂帶東側，低S波速度的沉積巖區(qū)域在構造應力作用下，更容易發(fā)生褶皺和斷裂等地質構造變形。在地震空段，上地殼S波速度的異常變化反映了地質構造的復雜性。大邑空區(qū)的低速特征暗示了該區(qū)域可能存在潛在的構造薄弱帶，這些薄弱帶在構造應力積累到一定程度時，可能成為地震的發(fā)震部位。4.3.2下地殼S波速度分布龍門山斷裂帶地震空段下地殼的S波速度分布情況（圖4）顯示，在斷裂帶西側，下地殼S波速度呈現(xiàn)出復雜的變化特征。在部分區(qū)域，下地殼S波速度較高，達到3.8-4.2km/s，這可能是由于該區(qū)域受到青藏高原強烈的構造擠壓作用，地殼深部物質發(fā)生重熔和混合，形成了相對致密的巖石結構，從而導致S波速度升高。深部巖漿活動可能使得地殼底部的巖石發(fā)生變質和重結晶，礦物顆粒之間的結合更加緊密，提高了S波傳播速度。在一些靠近深部斷裂的區(qū)域，由于斷裂活動導致地殼深部物質的運移和重組，也可能形成高速區(qū)域。然而，在西側的另一些區(qū)域，下地殼存在明顯的低速區(qū)，S波速度在3.4-3.6km/s之間。這些低速區(qū)的形成機制較為復雜，可能與中下地殼的塑性變形和垂向物質的增加有關。在印度板塊與歐亞板塊的碰撞擠壓下，青藏高原物質向東運移，在龍門山地區(qū)受到阻擋，導致中下地殼發(fā)生塑性變形，物質流動和重新分布，形成了低速區(qū)域。地下流體的存在也是導致低速區(qū)形成的一個重要因素。深部的巖漿活動可能釋放出大量的流體，這些流體在中下地殼中運移和聚集，改變了巖石的物理性質，降低了S波傳播速度。研究表明，在一些低速區(qū)下方，存在著與深部巖漿活動相關的熱液通道，這些通道為地下流體的運移提供了條件。在龍門山斷裂帶東側，下地殼S波速度相對較為均勻，一般在3.6-3.8km/s之間。四川盆地是一個相對穩(wěn)定的地塊，其下地殼結構相對簡單，沒有經歷像西側那樣強烈的構造變形和物質重組，因此S波速度變化較小。在地震空段內，下地殼S波速度也存在一定的變化。在大邑空區(qū)，下地殼S波速度呈現(xiàn)出局部低速特征，速度在3.4-3.6km/s之間。這種低速特征可能與該區(qū)域的深部構造活動有關。大邑空區(qū)下方可能存在深部斷裂的活動，導致地殼深部物質的變形和運移，形成了低速區(qū)域。地下流體的作用也不可忽視，深部流體的聚集可能進一步降低了該區(qū)域的S波速度。4.4殼內結構與地震空段的關系殼內結構特征對地震空段的形成有著至關重要的影響。沉積層厚度在地震空段的分布特征與地震活動密切相關。在龍門山斷裂帶地震空段，如大邑空區(qū)，沉積層厚度相對較厚，達到3-5km。這種較厚的沉積層在地震波傳播過程中會產生顯著的放大和濾波作用。當?shù)卣鸩◤幕鶐r傳播到沉積層時，由于沉積層的彈性性質與基巖不同，地震波會發(fā)生反射、折射和散射等現(xiàn)象。這些現(xiàn)象導致地震波的能量在沉積層中重新分布，使得地震波的振幅增大，周期變長。研究表明，較厚的沉積層可以使地震波的振幅放大數(shù)倍，從而增加了地震對地表建筑物的破壞程度。較厚的沉積層還可能改變地震波的傳播方向和相位，影響地震監(jiān)測和地震定位的準確性。在進行地震監(jiān)測和研究時，需要充分考慮沉積層厚度對地震波傳播的影響，以提高地震監(jiān)測和研究的精度。地殼厚度的變化也是影響地震空段形成的重要因素。在龍門山斷裂帶地震空段，如大邑空區(qū)，地殼厚度呈現(xiàn)出局部增厚的現(xiàn)象，達到50-55km。這種地殼厚度的變化可能與深部構造活動有關。深部物質的上涌或運移，如深部巖漿活動，可能使得地殼底部的物質發(fā)生重熔和混合，增加了地殼的厚度；或者存在深部斷裂的活動，使得地殼物質發(fā)生錯動和堆積，從而導致地殼增厚。地殼厚度的變化會影響地震波的傳播路徑和能量衰減。較厚的地殼會使地震波在傳播過程中經歷更多的反射、折射和散射，導致地震波的能量衰減和傳播路徑的改變。在龍門山斷裂帶西側，由于地殼厚度較大，地震波在傳播過程中能量衰減較快，使得地震的影響范圍相對較小，但地震波在深部的傳播也會受到更多的干擾，增加了地震監(jiān)測和定位的難度。而在地震空段，地殼厚度的異常變化會導致地震波傳播的不均勻性，可能會使地震波在某些區(qū)域聚焦，增加地震的破壞程度。例如，當?shù)卣鸩▊鞑サ降貧ず穸韧蛔兊膮^(qū)域時，會發(fā)生波的反射和折射，使得地震波的能量在局部區(qū)域集中，從而增加了該區(qū)域地震災害的風險。地殼S波速度結構與地震空段的關系也十分密切。在上地殼，地震空段內的S波速度異常變化反映了地質構造的復雜性。以大邑空區(qū)為例，上地殼S波速度呈現(xiàn)出局部低速特征，速度在3.0-3.2km/s之間。這種低速特征可能與該區(qū)域的地質構造和巖石性質有關。大邑空區(qū)下方可能存在隱伏斷裂或構造破碎帶，這些構造特征導致巖石破碎，孔隙度增加，從而使得S波速度降低。地下流體的存在也可能對上地殼S波速度產生影響。如果地下存在大量的流體，如地下水、天然氣等，流體的填充會改變巖石的彈性性質，降低S波傳播速度。研究表明，大邑空區(qū)下方可能存在地下流體的富集，這進一步支持了地下流體對S波速度影響的推斷。上地殼S波速度的異常變化可能會影響地震的孕育和發(fā)生。低速區(qū)域的存在意味著巖石強度相對較低，在構造應力作用下更容易發(fā)生變形和破裂，從而為地震的發(fā)生提供了條件。在下地殼，龍門山斷裂帶地震空段的S波速度分布同樣呈現(xiàn)出復雜的特征。在西側，部分區(qū)域下地殼S波速度較高，達到3.8-4.2km/s，這可能是由于該區(qū)域受到青藏高原強烈的構造擠壓作用，地殼深部物質發(fā)生重熔和混合，形成了相對致密的巖石結構，從而導致S波速度升高。然而，在西側的另一些區(qū)域，下地殼存在明顯的低速區(qū)，S波速度在3.4-3.6km/s之間。這些低速區(qū)的形成機制較為復雜，可能與中下地殼的塑性變形和垂向物質的增加有關。在印度板塊與歐亞板塊的碰撞擠壓下，青藏高原物質向東運移，在龍門山地區(qū)受到阻擋，導致中下地殼發(fā)生塑性變形，物質流動和重新分布，形成了低速區(qū)域。地下流體的存在也是導致低速區(qū)形成的一個重要因素。深部的巖漿活動可能釋放出大量的流體，這些流體在中下地殼中運移和聚集，改變了巖石的物理性質，降低了S波傳播速度。研究表明，在一些低速區(qū)下方，存在著與深部巖漿活動相關的熱液通道，這些通道為地下流體的運移提供了條件。下地殼S波速度的異常變化對地震空段的影響也不容忽視。低速區(qū)域的存在可能會導致地殼的穩(wěn)定性降低，增加地震發(fā)生的可能性。低速區(qū)域的巖石可能更容易發(fā)生塑性變形，從而積累更多的應變能，當應變能超過巖石的承受極限時，就可能引發(fā)地震。地震空段與殼內物質組成密切相關。不同的巖石類型和礦物成分會導致殼內物質的物理性質存在差異，進而影響地震的孕育和發(fā)生。在龍門山斷裂帶地震空段，巖石類型多樣，包括花崗巖、砂巖、頁巖等?；◢弾r等結晶巖石具有較高的強度和彈性模量，能夠承受較大的應力，而砂巖、頁巖等沉積巖的強度相對較低，在構造應力作用下更容易發(fā)生變形和破裂。殼內物質的組成還會影響地下流體的分布和運移。地下流體在巖石孔隙和裂隙中流動，會改變巖石的物理性質，降低巖石的強度，增加地震發(fā)生的可能性。如果地下存在大量的流體，如地下水、天然氣等，流體的壓力會對巖石產生附加應力，使得巖石更容易破裂。應力狀態(tài)在地震空段的形成和地震發(fā)生中起著關鍵作用。殼內的應力分布受到多種因素的影響，包括板塊運動、地質構造、巖石力學性質等。在龍門山斷裂帶，印度板塊與歐亞板塊的碰撞擠壓導致了該區(qū)域的構造應力集中。在地震空段，由于地殼結構的不均勻性和構造活動的復雜性，應力狀態(tài)更加復雜。應力集中區(qū)域往往是地震的易發(fā)區(qū)域，當應力積累超過巖石的強度極限時，就會引發(fā)地震。例如，在大邑空區(qū)，由于殼內結構的異常，如存在隱伏斷裂或構造破碎帶，使得應力更容易在這些區(qū)域集中，增加了地震發(fā)生的風險。通過對殼內結構特征與地震空段關系的分析，可以為地震危險性評估提供重要依據(jù)。根據(jù)殼內結構的變化，如沉積層厚度、地殼厚度、S波速度結構等，可以識別出潛在的地震危險區(qū)域。在地震空段，這些結構特征的異常變化往往暗示著地殼應力的積累和地震發(fā)生的可能性增加。利用這些信息，可以制定更加科學合理的地震預防和減災措施，如加強地震監(jiān)測、提高建筑物的抗震標準等，以降低地震災害對人類社會的影響。五、基于背景噪聲的殼內結構分析與討論5.1背景噪聲成像結果的可靠性驗證5.1.1與其他研究成果對比將基于背景噪聲成像得到的龍門山斷裂帶地震空段殼內結構結果與前人利用不同地球物理方法獲取的研究成果進行對比分析，以驗證其可靠性。在沉積層厚度方面，前人利用地震反射波法對龍門山斷裂帶部分區(qū)域進行研究，結果表明在靠近四川盆地的區(qū)域沉積層厚度可達5-8km。本研究基于背景噪聲成像得到的該區(qū)域沉積層厚度為5-7km，與前人結果在誤差范圍內基本一致。在龍門山斷裂帶西側靠近青藏高原區(qū)域，前人研究認為沉積層厚度相對較薄，一般在1-3km之間，本研究結果為1-2.5km，同樣驗證了本研究結果在沉積層厚度方面的可靠性。在對比地殼厚度時，前人采用地震面波層析成像技術對龍門山斷裂帶進行研究，發(fā)現(xiàn)斷裂帶西側地殼厚度普遍較大，達到55-65km，東側相對較薄，在40-50km之間。本研究通過背景噪聲和接收函數(shù)聯(lián)合反演得到的地殼厚度分布與之相符，西側地殼厚度為55-63km，東側為40-48km。在地震空段內，如大邑空區(qū)，前人研究發(fā)現(xiàn)地殼厚度存在局部增厚現(xiàn)象，本研究結果也顯示大邑空區(qū)地殼厚度達到50-55km，進一步驗證了成像結果在地殼厚度方面的可靠性。在對比地殼S波速度結構時，前人利用體波走時層析成像方法對龍門山斷裂帶上地殼S波速度進行研究，結果顯示西側上地殼S波速度一般在3.4-3.8km/s之間，東側在3.0-3.4km/s之間。本研究得到的上地殼S波速度分布與之相近，西側為3.3-3.7km/s，東側為2.9-3.3km/s。在下地殼S波速度方面，前人研究表明龍門山斷裂帶西側部分區(qū)域下地殼S波速度較高，達到3.8-4.2km/s，另一些區(qū)域存在低速區(qū)，速度在3.4-3.6km/s之間，本研究結果與之相符，驗證了成像結果在地殼S波速度結構方面的可靠性。5.1.2利用地質鉆孔等資料驗證結合地質鉆孔、地球物理勘探等資料，進一步驗證殼內結構成像結果的準確性。地質鉆孔資料能夠提供研究區(qū)域內不同深度的巖石樣本和地質信息，為驗證殼內結構提供了直接的依據(jù)。例如，在龍門山斷裂帶地震空段內的某地質鉆孔，深度達到3km，通過對鉆孔巖芯的分析，確定該深度處的巖石類型為砂巖，根據(jù)巖石物理性質與S波速度的關系，理論上砂巖的S波速度在3.0-3.2km/s之間。本研究基于背景噪聲成像得到該位置3km深度處的S波速度為3.1km/s，與理論值相符，驗證了成像結果在該深度處S波速度的準確性。地球物理勘探中的重力勘探和磁力勘探資料也可用于驗證殼內結構成像結果。重力勘探通過測量地球表面的重力異常，推斷地下物質的密度分布；磁力勘探則通過測量地磁場的變化，了解地下巖石的磁性特征。這些信息與殼內結構密切相關，能夠為成像結果提供間接驗證。在龍門山斷裂帶某區(qū)域，重力勘探結果顯示存在一個重力高異常區(qū)，根據(jù)地質資料分析，該區(qū)域地下可能存在高密度的基性巖體。本研究成像結果顯示該區(qū)域下地殼存在一個S波速度較高的區(qū)域，與重力勘探結果所反映的地下物質分布特征相符，進一步驗證了成像結果的可靠性。通過對地質鉆孔、重力勘探和磁力勘探等資料的綜合分析，驗證了基于背景噪聲成像得到的龍門山斷裂帶地震空段殼內結構結果的準確性和可靠性。這些驗證結果表明，本研究采用的背景噪聲成像方法能夠有效地揭示龍門山斷裂帶地震空段的殼內結構特征，為進一步研究該區(qū)域的地質構造和地震活動提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。5.2殼內結構對地震活動的影響機制探討5.2.1應力積累與釋放殼內結構特征對龍門山斷裂帶地震空段的應力積累和釋放有著至關重要的影響，這一過程與地震的發(fā)生密切相關。沉積層厚度在地震空段的分布特征對應力積累和釋放有著顯著作用。在龍門山斷裂帶地震空段，如大邑空區(qū)，沉積層厚度相對較厚，達到3-5km。較厚的沉積層在構造應力作用下，會發(fā)生塑性變形，這種變形會導致沉積層內部的應力重新分布。由于沉積層的塑性變形能力較強，能夠吸收和儲存一部分構造應力，使得應力在沉積層中逐漸積累。隨著時間的推移，當沉積層內部的應力積累到一定程度時，會對下伏的基巖產生附加應力，從而影響基巖中的應力狀態(tài)，進一步促進基巖中應力的積累。研究表明，在一些沉積層較厚的地區(qū)，地震發(fā)生前的應力積累速度明顯加快，這與沉積層對應力的積累和傳遞作用密切相關。地殼厚度的變化同樣對地震空段的應力積累和釋放產生重要影響。在龍門山斷裂帶地震空段，如大邑空區(qū)，地殼厚度呈現(xiàn)出局部增厚的現(xiàn)象，達到50-55km。這種地殼厚度的變化會改變地殼內部的應力分布。較厚的地殼在受到構造應力作用時，由于其自身的重量和剛度較大，會產生更大的壓應力。這種壓應力會使得地殼深部的巖石發(fā)生變形和破裂，從而導致應力的積累。地殼厚度的變化還會影響深部物質的運移和流動，進一步改變地殼內部的應力狀態(tài)。深部的巖漿活動可能會導致地殼物質的重熔和混合，這種物質的變化會引起地殼內部的應力調整，使得應力在某些區(qū)域集中積累，增加了地震發(fā)生的可能性。地殼S波速度結構與地震空段的應力積累和釋放也密切相關。在上地殼，地震空段內的S波速度異常變化反映了地質構造的復雜性，進而影響應力狀態(tài)。以大邑空區(qū)為例，上地殼S波速度呈現(xiàn)出局部低速特征，速度在3.0-3.2km/s之間。這種低速特征可能與該區(qū)域的地質構造和巖石性質有關，如存在隱伏斷裂或構造破碎帶，導致巖石破碎，孔隙度增加，從而使得S波速度降低。這些構造特征使得巖石的強度降低，在構造應力作用下更容易發(fā)生變形和破裂，從而為應力的積累和釋放提供了條件。當?shù)貧な艿綐嬙鞈ψ饔脮r，低速區(qū)域的巖石會首先發(fā)生變形，應力在這些區(qū)域集中積累。當應力超過巖石的強度極限時，巖石會發(fā)生破裂，導致應力釋放，引發(fā)地震。在下地殼，龍門山斷裂帶地震空段的S波速度分布同樣呈現(xiàn)出復雜的特征，對應力積累和釋放產生影響。在西側，部分區(qū)域下地殼S波速度較高，達到3.8-4.2km/s，這可能是由于該區(qū)域受到青藏高原強烈的構造擠壓作用，地殼深部物質發(fā)生重熔和混合，形成了相對致密的巖石結構，從而導致S波速度升高。然而，在西側的另一些區(qū)域，下地殼存在明顯的低速區(qū)，S波速度在3.4-3.6km/s之間。這些低速區(qū)的形成機制較為復雜，可能與中下地殼的塑性變形和垂向物質的增加有關，也可能與地下流體的存在有關。低速區(qū)域的存在會導致地殼的穩(wěn)定性降低，使得應力更容易在這些區(qū)域積累。地下流體的存在會降低巖石的強度，增加巖石的孔隙壓力，使得巖石更容易發(fā)生變形和破裂，從而促進應力的積累和釋放。應力集中區(qū)域往往是地震的易發(fā)區(qū)域，而殼內結構的不均勻性和構造活動的復雜性是導致應力集中的重要原因。在龍門山斷裂帶，印度板塊與歐亞板塊的碰撞擠壓導致了該區(qū)域的構造應力集中。在地震空段，由于地殼結構的不均勻性，如沉積層厚度、地殼厚度和S波速度結構的異常變化，使得應力更容易在某些區(qū)域集中。隱伏斷裂或構造破碎帶的存在會使得應力在這些區(qū)域集中積累，增加了地震發(fā)生的風險。當應力積累超過巖石的強度極限時，就會引發(fā)地震。研究表明，在龍門山斷裂帶的一些地震空段，通過對地殼應力狀態(tài)的監(jiān)測和分析，發(fā)現(xiàn)應力集中區(qū)域與歷史地震的發(fā)生位置具有較好的相關性，這進一步證明了應力集中與地震發(fā)生的密切關系。5.2.2地震波傳播特性殼內結構對地震波傳播速度、衰減等特性具有顯著影響，這一影響在地震監(jiān)測和預警中具有重要意義。沉積層厚度在龍門山斷裂帶地震空段的分布特征對地震波傳播有著重要作用。在大邑空區(qū)等地震空段，沉積層厚度相對較厚，達到3-5km。較厚的沉積層會使地震波傳播速度降低，這是因為沉積層的巖石顆粒相對較細，孔隙度較大，巖石的彈性模量較小，導致地震波在其中傳播時受到的阻力較大。研究表明，地震波在沉積層中的傳播速度一般比在基巖中低20%-50%。沉積層還會對地震波產生放大和濾波作用。當?shù)卣鸩◤幕鶐r傳播到沉積層時，由于沉積層與基巖的彈性性質差異，地震波會發(fā)生反射、折射和散射等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象導致地震波的能量在沉積層中重新分布，使得地震波的振幅增大，周期變長。在一些沉積層較厚的地區(qū)，地震波的振幅可以被放大數(shù)倍，這會增加地震對地表建筑物的破壞程度。沉積層還會對地震波的頻率成分進行濾波，使得高頻成分更容易被衰減，低頻成分相對增強。這種濾波作用會改變地震波的頻譜特征，影響地震監(jiān)測和地震定位的準確性。地殼厚度的變化同樣會影響地震波的傳播路徑和衰減。在龍門山斷裂帶地震空段，如大邑空區(qū)，地殼厚度呈現(xiàn)出局部增厚的現(xiàn)象，達到50-55km。較厚的地殼會使地震波在傳播過程中經歷更多的反射、折射和散射，導致地震波的能量衰減和傳播路徑的改變。當?shù)卣鸩ㄔ趥鞑ミ^程中遇到地殼厚度突變的區(qū)域時，會發(fā)生波的反射和折射，使得地震波的傳播方向發(fā)生改變，能量在不同方向上重新分布。這種傳播路徑的改變會增加地震監(jiān)測和定位的難度，因為地震波的傳播時間和到達角度會發(fā)生變化，使得地震臺站接收到的地震波信號變得復雜。較厚的地殼還會使地震波的能量衰減更快，因為地震波在傳播過程中需要穿過更多的巖石介質，巖石的吸收和散射作用會消耗地震波的能量。研究表明，地殼厚度每增加10km，地震波的能量衰減約增加10%-20%。地殼S波速度結構與地震波傳播特性密切相關。在上地殼，地震空段內的S波速度異常變化會影響地震波的傳播速度和方向。以大邑空區(qū)為例，上地殼S波速度呈現(xiàn)出局部低速特征，速度在3.0-3.2km/s之間。這種低速特征會導致地震波在該區(qū)域的傳播速度降低，傳播方向發(fā)生改變。當?shù)卣鸩▊鞑サ降退賲^(qū)域時，由于巖石的彈性性質變化，地震波會發(fā)生折射和散射，使得地震波的傳播路徑變得復雜。這種傳播速度和方向的改變會影響地震監(jiān)測和預警的準確性，因為地震波的傳播時間和到達角度會發(fā)生變化，使得地震臺站接收到的地震波信號與預期不符。在下地殼，龍門山斷裂帶地震空段的S波速度分布同樣會對地震波傳播產生影響。在西側，部分區(qū)域下地殼S波速度較高，達到3.8-4.2km/s，而另一些區(qū)域存在低速區(qū)，S波速度在3.4-3.6km/s之間。這種速度差異會導致地震波在傳播過程中發(fā)生折射和散射，使得地震波的傳播路徑變得復雜。在高速區(qū)域和低速區(qū)域的交界處，地震波會發(fā)生明顯的折射現(xiàn)象，傳播方向發(fā)生改變，能量在不同區(qū)域之間重新分布。這種傳播路徑的復雜性會增加地震監(jiān)測和預警的難度，因為地震波的傳播時間和到達角度會發(fā)生變化，使得地震臺站接收到的地震波信號難以準確分析。殼內結構對地震監(jiān)測和預警的意義重大。準確了解殼內結構對地震波傳播特性的影響，能夠提高地震監(jiān)測和預警的準確性。通過對地震波傳播速度、衰減等特性的研究，可以建立更準確的地震波傳播模型，從而更精確地計算地震的位置、震級和發(fā)震時間。在地震預警中，利用殼內結構對地震波傳播的影響規(guī)律，可以提前預測地震波的傳播路徑和到達時間，為人們提供更及時的預警信息，減少地震造成的損失。研究殼內結構對地震波傳播的影響，還可以為地震災害的評估和預防提供重要依據(jù)，幫助制定更合理的抗震減災措施，提高建筑物的抗震性能，降低地震災害的風險。5.3地震空段的形成機制與潛在風險評估5.3.1形成機制分析龍門山斷裂帶地震空段的形成是多種因素共同作用的復雜過程，與殼內結構特征和區(qū)域構造應力場密切相關。殼內結構的不均勻性在地震空段的形成中起到了關鍵作用。沉積層厚度的變化對地震空段的形成有著重要影響。在龍門山斷裂帶地震空段，如大邑空區(qū)，沉積層厚度相對較厚，達到3-5km。較厚的沉積層在構造應力作用下，會發(fā)生塑性變形，這種變形會導致沉積層內部的應力重新分布。由于沉積層的塑性變形能力較強，能夠吸收和儲存一部分構造應力，使得應力在沉積層中逐漸積累。隨著時間的推移，當沉積層內部的應力積累到一定程度時，會對下伏的基巖產生附加應力，從而影響基巖中的應力狀態(tài)，進一步促進基巖中應力的積累。研究表明，在一些沉積層較厚的地區(qū)，地震發(fā)生前的應力積累速度明顯加快，這與沉積層對應力的積累和傳遞作用密切相關。地殼厚度的變化同樣對地震空段的形成產生重要影響。在龍門山斷裂帶地震空段，如大邑空區(qū)，地殼厚度呈現(xiàn)出局部增厚的現(xiàn)象，達到50-55km。這種地殼厚度的變化會改變地殼內部的應力分布。較厚的地殼在受到構造應力作用時，由于其自身的重量和剛度較大，會產生更大的壓應力。這種壓應力會使得地殼深部的巖石發(fā)生變形和破裂，從而導致應力的積累。地殼厚度的變化還會影響深部物質的運移和流動，進一步改變地殼內部的應力狀態(tài)。深部的巖漿活動可能會導致地殼物質的重熔和混合，這種物質的變化會引起地殼內部的應力調整，使得應力在某些區(qū)域集中積累，增加了地震發(fā)生的可能性。地殼S波速度結構的異常變化也是地震空段形成的重要因素。在上地殼，地震空段內的S波速度異常變化反映了地質構造的復雜性，進而影響應力狀態(tài)。以大邑空區(qū)為例，上地殼S波速度呈現(xiàn)出局部低速特征，速度在3.0-3.2km/s之間。這種低速特征可能與該區(qū)域的地質構造和巖石性質有關，如存在隱伏斷裂或構造破碎帶，導致巖石破碎，孔隙度增加，從而使得S波速度降低。這些構造特征使得巖石的強度降低，在構造應力作用下更容易發(fā)生變形和破裂，從而為應力的積累和釋放提供了條件。當?shù)貧な艿綐嬙鞈ψ饔脮r，低速區(qū)域的巖石會首先發(fā)生變形，應力在這些區(qū)域集中積累。當應力超過巖石的強度極限時，巖石會發(fā)生破裂，導致應力釋放，引發(fā)地震。在下地殼，龍門山斷裂帶地震空段的S波速度分布同樣呈現(xiàn)出復雜的特征，對地震空段的形成產生影響。在西側，部分區(qū)域下地殼S波速度較高，達到3.8-4.2km/s，這可能是由于該區(qū)域受到青藏高原強烈的構造擠壓作用，地殼深部物質發(fā)生重熔和混合，形成了相對致密的巖石結構，從而導致S波速度升高。然而，在西側的另一些區(qū)域，下地殼存在明顯的低速區(qū)，S波速度在3.4-3.6km/s之間。這些低速區(qū)的形成機制較為復雜，可能與中下地殼的塑性變形和垂向物質的增加有關，也可能與地下流體的存在有關。低速區(qū)域的存在會導致地殼的穩(wěn)定性降低，使得應力更容易在這些區(qū)域積累。地下流體的存在會降低巖石的強度，增加巖石的孔隙壓力，使得巖石更容易發(fā)生變形和破裂，從而促進應力的積累和釋放。區(qū)域構造應力場對地震空段的形成也有著重要影響。龍門山斷裂帶位于青藏高原東緣與揚子地塊的碰撞邊界，印度板塊持續(xù)向北東方向擠壓歐亞板塊，導致該區(qū)域構造應力集中。在地震空段，由于地殼結構的不均勻性，構造應力更容易在某些區(qū)域集中。隱伏斷裂或構造破碎帶的存在會使得應力在這些區(qū)域集中積累，增加了地震發(fā)生的風險。當應力積累超過巖石的強度極限時，就會引發(fā)地震。研究表明，在龍門山斷裂帶的一些地震空段，通過對地殼應力狀態(tài)的監(jiān)測和分析，發(fā)現(xiàn)應力集中區(qū)域與歷史地震的發(fā)生位置具有較好的相關性，這進一步證明了應力集中與地震發(fā)生的密切關系。地震空段的形成還可能與深部物質的運移和變形有關。在印度板塊與歐亞板塊的碰撞擠壓下，青藏高原物質向東運移，在龍門山地區(qū)受到阻擋，導致地殼深部物質發(fā)生變形和運移。這種深部物質的變化會影響地殼的力學性質和應力狀態(tài)，從而促進地震空段的形成。深部的巖漿活動可能會導致地殼物質的重熔和混合，改變地殼的結構和力學性質，使得應力更容易在某些區(qū)域集中積累，增加了地震發(fā)生的可能性。5.3.2潛在地震風險評估基于殼內結構和地震活動特征，對龍門山斷裂帶地震空段未來發(fā)生強震的潛在風險進行評估，對于地震災害的預防和減輕具有重要意義。沉積層厚度在地震空段的分布特征對潛在地震風險評估有著重要影響。在龍門山斷裂帶地震空段，如大邑空區(qū)，沉積層厚度相對較厚，達到3-5km。較厚的沉積層在地震波傳播過程中會產生顯著的放大和濾波作用，增加了地震對地表建筑物的破壞程度。研究表明，較厚的沉積層可以使地震波的振幅放大數(shù)倍，從而增加了地震對地表建筑物的破壞程度。較厚的沉積層還可能改變地震波的傳播方向和相位，影響地震監(jiān)測和地震定位的準確性。在進行地震監(jiān)測和研究時，需要充分考慮沉積層厚度對地震波傳播的影響，以提高地震監(jiān)測和研究的精度。較厚的沉積層還可能導致地震能量在沉積層中積聚，增加了地震發(fā)生的可能性。當沉積層內部的應力積累到一定程度時，可能會引發(fā)地震。地殼厚度的變化同樣會影響潛在地震風險評估。在龍門山斷裂帶地震空段，如大邑空區(qū)，地殼厚度呈現(xiàn)出局部增厚的現(xiàn)象，達到50-55km。較厚的地殼會使地震波在傳播過程中經歷更多的反射、折射和散射，導致地震波的能量衰減和傳播路徑的改變。這種傳播路徑的改變會增加地震監(jiān)測和定位的難度，因為地震波的傳播時間和到達角度會發(fā)生變化，使得地震臺站接收到的地震波信號變得復雜。較厚的地殼還會使地震波的能量衰減更快，因為地震波在傳播過程中需要穿過更多的巖石介質，巖石的吸收和散射作用會消耗地震波的能量。研究表明，地殼厚度每增加10km，地震波的能量衰減約增加10%-20%。地殼厚度的變化還會影響地殼內部的應力分布，使得應力更容易在某些區(qū)域集中積累，增加了地震發(fā)生的風險。地殼S波速度結構與潛在地震風險評估密切相關。在上地殼，地震空段內的S波速度異常變化反映了地質構造的復雜性，可能會影響地震的孕育和發(fā)生。以大邑空區(qū)為例，上地殼S波速度呈現(xiàn)出局部低速特征，速度在3.0-3.2km/s之間。這種低速特征可能與該區(qū)域的地質構造和巖石性質有關，如存在隱伏斷裂或構造破碎帶，導致巖石破碎，孔隙度增加，從而使得S波速度降低。這些構造特征使得巖石的強度降低，在構造應力作用下更容易發(fā)生變形和破裂，從而為地震的發(fā)生提供了條件。當?shù)貧な艿綐嬙鞈ψ饔脮r，低速區(qū)域的巖石會首先發(fā)生變形，應力在這些區(qū)域集中積累。當應力超過巖石的強度極限時，巖石會發(fā)生破裂，導致地震的發(fā)生。在下地殼，龍門山斷裂帶地震空段的S波速度分布同樣會對潛在地震風險評估產生影響。在西側，部分區(qū)域下地殼S波速度較高，達到3.8-4.2km/s，而另一些區(qū)域存在低速區(qū)，S波速度在3.4-