Ellipticity of Rayleigh waves in basin and hard-rock sites in Northern Italy
Ellipticity of Rayleigh waves in basin and hard-rock sites in Northern Italy
复制标题
意大利北部盆地和硬岩场地瑞利波的椭圆度
DOI：
10.1093/gji/ggw159
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发表时间：
2016
影响因子：
2.8
通讯作者：
Berbellini A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Berbellini A
我们测量了北方意大利的95个地震台站的瑞利波椭圆度，波周期在10到110秒之间，使用自动技术和2008-2014年发生的500多次全球地震的大量高质量地震记录。意大利北方包括广泛的地壳结构，从广阔而深厚的波河平原沉积盆地到北方亚平宁山脉和阿尔卑斯山的沉积岩和结晶岩。这为研究浅地层结构对面波偏振特性的影响提供了一个很好的实例。椭圆度测量显示出与该地区地质特征的良好空间相关性，例如与波河平原低地震速度区域相关的高椭圆度，以及阿尔卑斯山和亚平宁山脉中更快、坚硬岩石区域的低椭圆度值。此外，观测到的椭圆率值也与基底的厚度有关，阿尔卑斯山和亚平宁山脉下观测到的差异突出了这一点。观测结果与该地区参考地壳模型预测的椭圆度之间的比较显示出实质性的拟合，特别是对于T 38 s数据。较短波周期的离散性表明，需要对模型进行轻微修改，并且椭圆度测量可以帮助更好地约束该区域的浅层地壳结构。对Po平原的预测值大于观测值的四倍或更多，并对平原地震台站进行了预测，在T 10-13 s的周期内，在地表将出现从逆行到逆行的Rayleigh波运动。相应的真实的数据的分析表明，一个可能的检测到的微重力质点运动，但弱的微重力地震信号与环境噪声信号混合在预测，短，过渡期。从地震和环境噪声椭圆度测量的联合分析中检测极性反转的时期，可能会对沉积盆地的结构提供进一步的、严格的约束。
We measure ellipticity of teleseismic Rayleigh waves at 95 seismic stations in Northern Italy, for wave period between 10 and 110 s, using an automatic technique and a large volume of high-quality seismic recordings from over 500 global earthquakes that occurred in 2008–2014. Northern Italy includes a wide range of crustal structures, from the wide and deep Po Plain sedimentary basin to outcropping sedimentary and crystalline rocks in the Northern Apennines and Alps. It thus provides an excellent case for studying the influence of shallow earth structure on polarization of surface waves. The ellipticity measurements show excellent spatial correlation with geological features in the region, such as high ellipticity associated with regions of low seismic velocity in the Po Plain and low ellipticity values in faster, hard rock regions in the Alps and Apennine mountains. Moreover, the observed ellipticity values also relate to the thickness of the basement, as highlighted by observed differences beneath the Alps and the Apennines. Comparison between observations and predicted ellipticity from a reference crustal model of the region show substantial fit, particularly forT∼ 38 s data. Discrepancy for shorter wave period suggests that slight modifications of the model are needed, and that the ellipticity measurements could help to better constrain the shallow crustal structure of the region. Predictions for the Po Plain are larger than the observations by a factor of four or more and transition from retrograde to prograde Rayleigh wave motion at the surface for periods ofT∼ 10–13 s is predicted for seismic stations in the plain. Analysis of corresponding real data indicates a possible detection of teleseismic prograde particle motion, but the weak teleseismic earthquake signals are mixed with ambient noise signals at the predicted, short, transition periods. Detection of the period of polarity inversion from the joint analysis of earthquake and ambient noise ellipticity measurements may provide further, stringent, constraints on the structure of sedimentary basins.
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