基于密集线性地震台阵环境噪声自相关成像的浅层隐伏断层精确定位研究

为解决浅层沉积物中隐伏断层精确定位难题，研究人员利用30个三分量检波器组成的密集线性阵列，通过环境噪声自相关函数(ACFs)提取体波反射率，成功识别了海南铺前-青兰断层导致的基底深度突变(60m→110m)。该研究创新性地采用虚拟震源叠加和源时间函数扣除技术，为无源地震勘探提供了高分辨率成像新方法，对城市隐伏断层探测和地震灾害评估具有重要意义。

　　

在地震频发的地区，准确识别近地表隐伏断层是防灾减灾的关键科学问题。传统的地震分析方法往往只能间接推断断层存在，而浅层沉积物覆盖使得断层精确定位尤为困难。铺前-青兰断层作为1605年琼山7.5级地震的可能发震构造，其精确位置和活动性长期存在争议，这直接影响到海南岛北部的地震危险性评估。

为解决这一难题，中国地震局的研究团队创新性地将环境噪声自相关技术应用于浅层结构探测。研究者在海南铺前-青兰断层布设了由30个三分量短周期地震计组成的1.2公里密集线性阵列，通过分析环境噪声记录的自相关函数(ACFs)，成功获取了浅至60米的S波反射率剖面。关键技术包括：1) 采用40米间距的Smart-Solo地震计阵列连续记录10天环境噪声；2) 从水平分量ACFs中扣除平均源时间函数提取反射信号；3) 使用200 m/s恒定S波速度进行时深转换；4) 通过相邻道互相关叠加增强信号。

研究结果部分显示：
Method
建立z变换域数学模型，阐明ACFs与零偏移距反射响应R(z)的定量关系，提出通过扣除源项S(z)来提取有效反射信号的理论框架。

Data processing
采用5Hz低频三分量地震计记录，通过频谱白化、带通滤波(0.5-10Hz)和时频域归一化处理，显著提高了浅层反射信号的信噪比。

Results
N-S和E-W分量反射剖面共同揭示：在剖面距离360米处，基底深度突然从60米下降到110米，该突变被解释为铺前-青兰断层的垂直位移。12个验证钻孔证实了断层位置，误差小于5米。

Discussion
水平分量噪声ACFs对浅层S波反射更敏感，能有效识别50米以浅的基底突变。相比传统面波层析成像，该方法将垂向分辨率提升至10米级，为隐伏断层探测提供了新思路。

Conclusions
该研究首次实现利用环境噪声ACFs精确定位浅层隐伏断层，证实铺前-青兰断层在全新世仍有活动。创新发展的"虚拟震源叠加+源函数扣除"技术体系，为城市活断层探测提供了经济高效的无源地震勘探方案，对理解1605年琼山地震的发震机制具有重要科学价值。研究结果发表在《Tectonophysics》期刊，标志着环境噪声成像技术向浅层高精度探测迈出关键一步。