龔源成Gung, Yuancheng臺灣大學:地質科學研究所尤水輝You, Shuei-HueiShuei-HueiYou2010-05-112018-06-282010-05-112018-06-282008U0001-1707200814004800http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/182866我們將周遭噪訊雷利波層析成像法應用在三個地震觀測網垂直向連續紀錄，包括中央氣象局地震觀測網、陽明山微震觀測網，與新竹微震監測網。藉由計算測站連續紀錄的交互相關函數，得到測站之間的格林函數，此結果主要反應在雷利波的能量上。我們針對週期為0.35hz的訊號，量測測站之間雷利波的群速度值，並經過適當的資料品質篩選，剩餘的資料配合多重尺度有限參數法反演台灣北部地區的淺層速度構造，得到的群速度模型與地表的地質構造吻合度相當高。除此之外，我們還發現測站連續紀錄之間的交互相關函數的強度，隨著時間、測站間的距離以及測站之間的相對位置有所變化，藉此我們發現台灣北部地區的噪訊主要來源可能來自於台灣北部以及西北部沿海地區。除了應用在速度模型反演以及噪訊來源的研究上，藉由測站連續紀錄之間的交互相關函數，我們還發現兩項測站儀器的誤差，並在其它分析之前予以修正，包含地震儀垂直向感應極性的反轉，以及記錄器時間偏移誤差，避免這種誤差對我們的結果造成影響。由此發現，周遭噪訊雷利波層析成像法不僅可以應用在速度模型反演的研究上，對於測站誤差的修正也能有所貢獻。We apply the ambient noise cross-correlation technique to the vertical component of the continuous short-period waveforms recorded by three seismic arrays, including Tatun Volcanic Area (TVA) array, Hsinchu array and stations in the northern portion of Central Weather Bureau Seismic Network (CWBSN). The noise-derived Green’s functions are treated as fundamental mode Rayleigh waves. With adequate data selection and quality control, the group velocity of each traces is analyzed, and the qualified results at about 0.35Hz are used to invert for a tomographic map of short period Rayleigh wave group velocity in northern Taiwan with multi-scale parameterization. The main feature of the tomographic result shows very good fit to the surface geological units. In addition to tomographic study, we demonstrate how the retrieved surface waves are affected by various factors, such as seasonal change, site location, and path azimuth. In particular, we notice an evident path-azimuth-dependent asymmetry between causal and acausal signals in most paths. The asymmetric properties imply the correlated ambient noise in northern Taiwan is mainly contributed from the north. Two unexpected while useful by-products are observed, the waveform polarity reversal and time shift of the stations, both present typical features on the retrieved surface waves. Thus, the ambient noise cross-correlation technique provides an alternative method to examine the station condition and secure the data quality from instrument errors.口試委員會審定書……………………………………….....…………...…i文摘要………………………………………………………………...…ii文摘要………………………………………………………………......iii錄……………………………………………………………………......iv目錄…………………………………………………………………......vi目錄…………………………………………………………………......ix一章 緒論…………………………………………………………...…1 1.1前言…………………………………………………………...…..1 1.2傳統雷利波層析成像法在台灣地區的應用…….……………....2 1.3周遭噪訊雷利波層析成像法的優勢………………………….....3 1.4交互相關性的不對稱性與對於噪訊來源的暗示……………….3 1.5研究動機與目的………………………………………………….8二章 研究資料與資料前置處理流程…………………………….......9 2.1資料來源………………………………………………………….9 2.1.1陽明山微震觀測網…………..……………………………....9 2.1.2新竹微震觀測網…………..…………………………………9 2.1.3中央氣象局地震觀測網..………………………………......10 2.2研究區域………………………………………………………...15 2.3資料前置處理流程……………………………………………...16 2.3.1 移除儀器響應…..………………………………………….16 2.3.2降低取樣率及濾波…………………………………………16 2.3.3正規化處理..………………………………………………..17三章 研究方法……………………………………………………….25 3.1藉由計算交互相關函數獲得兩測站之間的格林函數………...25 3.2頻散分析………………………………………………………...28 3.3資料篩選………………………………………………………...30 3.4多重尺度有限參數法……………………………..…………….34四章 結果與討論………………………………………...…………..41 4.1群速度分析結果與群速度模型反演………………..………….41 4.2交互相關性計算結果…………………………………..……….45 4.3測站誤差修正……………………………………………..…….50 4.3.1地震儀垂直向感應極性反轉…..……………………..……50 4.3.2記錄器時間偏移誤差…..………………………………..…52五章 結論………………………………………………………….....56考文獻…………………………………………………………...……..57目錄1.1 潘所使用的地震事件與地震波徑圖(潘，2003). …..............….....41.2 翁所使用的地震事件與地震波徑圖(翁，2006)…………….……51.3 Yang et al. 模擬不同方向的噪訊來源示意圖(Yang et al.,2008)………………………………………………………………...…..61.4 Yang et al.模擬不同方向的噪訊來源結果示意圖(Yang et al., 2008)………………………………………………………………...……...72.1 陽明山微震觀測網測站分佈圖...……………..…………..……102.2 新竹微震觀測網測站分佈圖……………………………….......122.3 中央氣象局地震觀測網測站分佈圖(中央氣象局)…….………142.4 測站分佈圖………………………………………………...……152.5 資料前置處理流程圖……………………………………...……182.6 資料前置處理各個步驟結果範例示意圖………………...……192.7 LE-3Dlite速度型感震器儀器響應曲線圖………………...……202.8 S13速度型感震器儀器響應曲線圖………………………..…..212.9 交互相關函數頻譜範例圖…………………………………..….222.10 利用1-bit正規化與running-absolute-mean正規化之資料計算交互相關函數結果比較示意圖…………………………………...……..232.11 利用1bit正規化處理與1bit未經正規化的資料之交互相關函數比較範例圖………………………………………………………...…..243.1 頻散分析示意圖……………………………………………...…283.2 群速度量測結果示意圖…………………………………...……293.3 訊噪比示意圖………………………………………………...…303.4 訊噪比、距離、標準差關係圖………………………………....323.5 經篩選後剩餘資料訊噪比、距離、標準差關係圖…………....333.6 多重尺度有限參數法不同等級產生之格點圖………………...363.7 多重尺度有限參數不同等級反演得到之速度模型………...…373.8 多重尺度有限參數法之擬合程度與模型變異數之消長曲線圖……………………………………………………………………...…..383.9 λ值為0.5時所反演得到的群速度模型……………...…………393.10 λ值為0.1時所反演得到的群速度模型…………..………….393.11 λ值為0.05時所反演得到的群速度模型………..……………404.1 波線覆蓋圖………………………………………...……………434.2 0.35Hz雷利波群速度構造圖……………………..……………444.3 台灣北部地區五萬分之一地質圖(經濟部地質調查所)……....444.4 交互相關函數最大振幅與距離關係圖……………………..….454.5 利用幾何擴散效應對距離修正後，交互相關函數最大振幅與距離關係圖…………………………………………….………………..…..474.6 交互相關函數最大振幅與方位角關係圖………………..…….474.7 每個測站與其他測站之交互相關函數之最大振幅……..…….484.8 每個測站與其他測站之交互相關函數的不對稱性，不對稱性以正向訊號與負向訊號最大振幅的比值代表…………………...………..484.9 以二月、五月以及八月為中心，疊加三個月的交互相關函數之最大振幅與不對稱性……………………………………………...……..494.10測站HC21與測站HC16之交互相關函數，6月至11月每個月疊加的訊號…………………………………………………………….....514.11 交互相關函數相關係數圖……………………………………..514.12 測站HC22與測站HC13之交互相關函數，7月至11月每個月疊加的訊號…………………………………………………………….534.13 測站HC22與測站HC13之交互相關函數，7月至11月每個月疊加的訊號…………………………………………………………….534.14 測站HC24與測站HC13每日之交互相關函數結果…………544.15 測站HC24與測站HC13每日之交互相關函數結果…………544.16 HC24-HC13一月疊加的訊號與十一月的疊加的訊號之間的交互相關函數的結果……………………………………………………….55目錄2.1 陽明山微震觀測網測站測站經緯度表………………...……….112.2 新竹微震觀測網測站位置與運行時間表………………..…….134.1 新竹地區地震儀感應極性反轉時間表………………………...52application/pdf5507721 bytesapplication/pdfen-US周遭噪訊雷利波層析成像法多重尺度有限參數法ambient noiseRayleigh wave tomographymultiscale parameterizationthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/182866/1/ntu-97-R95224102-1.pdf