摘要
地震背景噪声成像作为二十一世纪地震学领域一项革命性的技术，过去近二十年间学者们在该领域取得了长足进展。其本质上为对两个接收器的噪声记录或者地震尾波做互相关可以近似为这两点间的格林函数。相比于地震激发-台站接收的传统方法，该技术克服了地震时空分布不均的缺点，为地震成像研究带来前所未有之空间分辨率。除长时间的背景噪声外，强风暴活动期间产生的背景噪声很少用来研究地下结构，且前人的工作中未系统地分析这期间所提取信息的可靠性。此外，风暴期间多阶面波信噪比变化与其活动关系也尚未得到探讨。最后，各类地震台阵方法在矿区密集阵列成像中得适用性亦需进行探究与测试，以期找到合适的阵列成像方法。 本文根据美国东南海岸的数据通过对比不同处理背景噪声的方法和提取频散曲线的阵列技术组合结果，发现将频率-时间归一化算法和频率-贝塞尔（frequency-Bessel,F-J）变换相结合不仅能提取较宽频带的基阶频散曲线，且频散曲线分辨率也较高。通过分析不同旅行路径的飓风，本文揭示了在海岸和大陆架行进的飓风期间提取的频散曲线信噪比高于在岸上和深海活动的飓风期间的结果。通过风暴期间提取的频散数据估计的速度结构与整年噪声数据结果进行对比，本文发现两者在地壳及上地幔中剪切波速度差异小于0.1km/s,进而验证了风暴期间频散数据的可靠性。 另外，本文利用F-J变换方法于两个台风活动期间从蒙古国境内的地震台阵提取ZZ、RR和TT分量高阶面波频散曲线，考虑到台风与风速和海浪活动高度密切相关，故计算了频散曲线强度分别与风速和海浪有效波高两个因素之间的相关系数的地理分布。结果显示在0.1Hz以下（第一类地脉动频带）频散曲线强度与风速和有效波高之间相关性较弱，在0.1Hz以上（第二类地脉动频带）时，ZZ分量各阶频散曲线强度与风速之间的较大相关系数的地理分布与台风活动区域相近，RR分量基阶频散曲线强度亦如此，但TT分量对应数据相关性则不明显。另一方面各个分量频散曲线强度与有效波高之间较大相关系数的地理分布与台风活动区域相去甚远。本文结果表明台风与0.1Hz以上的Rayleigh波的激发关系密切，但Love波的产生与台风活动关系不明显，该结果进一步说明台风期间Rayleigh波和Love波的产生机制存在差异。本研究根据频散曲线强度与风速之间的相关性对面波信号的噪声源进行定位，这为今后探讨面波噪声源定位问题提供了新思路。 最后本文根据频率-贝塞尔变换阵列叠加方法可有效拓宽频散曲线频带及提高频散谱中频散曲线分辨率这两项优势对两个矿区开展了密集阵列的被动源面波勘探研究，并揭示了位于美国和加拿大交界的Marathon小镇矿区于500至1000m深度存在一高速辉长岩侵入体，同时推断了基性岩浆由西向东侵入，并为该矿区铂铜矿成因探讨提供资料。另外本文发现芬兰得Kylylahti矿区中包含一个延伸至约300m深度且非常陡峭的低速岩体，且剪切波速度水平切片展示的波速差异分布与地表岩性波速分布符合得较好。本文通过以上两个矿区勘探例子说明F-J变换方法在被动源面波探矿领域具有很好的应用前景，并可为矿产估计及开采提供重要的参考依据。
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