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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張鴻成
研究生(外文):Hung-Cheng Chang
論文名稱:由短週期表面波頻散資料研究臺灣西南部淺層速度分佈
論文名稱(外文):Shallow-Depth Velocity Structure in Southwestern Taiwan from Short-Period Surface-Wave Dispersion Data
指導教授:余貴坤余貴坤引用關係
指導教授(外文):Guey-Kuen Yu
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:地球物理研究所
學門:自然科學學門
學類:地球科學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:78
中文關鍵詞:短週期表面波洛夫波雷利波
外文關鍵詞:short-period surface-waveLove waveRayleigh Wave
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利用週期1~8秒的表面波頻散資料研究臺灣的西南部上部地殼速度構造,與影響S波側向變化的因素,一共採用16個地震130筆地震資料來研究,最後的研究結果顯示出表面波的頻散曲線的值有由東北向西南遞減現象,且西部濱海平原較容易觀測到表面波的頻散。以0.20°×0.20°的網格做分區,利用純路徑法求出每個區塊的區域化群速,並繪製臺灣西南部的群速分佈圖,再分區逆推出地下的S波速度。無論是群速分佈或S波分佈都有一個共同的結果:相對速度低區,主要分佈於彰化以南的西部濱海平原以及阿里山以南的西部麓山帶;而相對速度高區分佈於臺中附近與阿里山以北的西部麓山帶以及中央山脈西翼地質分區。因此推斷影響速度側向變化的主要因素:若以南北向來比較的話,臺灣西部的岩性由北而南分佈大致是砂岩、頁岩以及泥岩所組成,因此靠南部的地區的組成物質相對於北邊鬆、軟,所以震波的傳遞速度就會比較慢;若以東西方向來比較的話,因受到造山運動的影響,變質度由東而西逐漸變低,因此在東邊的高變質度的物質就較西邊的堅硬,所以就有較高的傳遞速度。從逆推的結果顯示在深度10公里之下的S波速度就沒有太大的側向變化,整體速度約3.6km/sec左右,推測這深度已經達到上部地殼的深度。
Shallow-Depth Velocity Structure in Southwestern Taiwan from Short-Period Surface-Wave Dispersion Data
Hung-Cheng Chang
ABSTRACT
Using fundamental-mode Rayleigh- and Love-wave with periods between 1 and 8 seconds, we inferred the shallow-depth velocity structure in southwestern Taiwan. In this study, group velocities were measured by applying the multiple-filter technique. In addition, the phase-matched filter was also employed to refine these dispersion curves. For constructing a 3-D S-wave structure under southwestern Taiwan, we first divided the study region into 28 subregions. Each subregion has a size of 0.2°×0.2°. Second, by a tomographic inversion, images of Rayleigh- and Love-wave group velocities in southwestern Taiwan can be expressed. Subsequently, the 1-D S-wave velocity structure of each subregion was obtained through the simultaneous inversion of both Rayleigh- and Love-wave. Finally, these 1-D structures were combined to construct a 3-D structure in the study region. Results show that the higher velocity distributes in the northeast of study region, and the lower velocity distributes in the southwest one. On the other hand, the depth of upper crust is estimated to be about 9 to 12 km according to the distribution of S-wave velocity. Additionally, several anomalous velocities were also pointed out in the study region, such as Peikang high, Taichung area and Gutingkeng mudstone of south Taiwan. Perhaps, this is related with Matemorphic grad and lithology.
摘要…………………………………………………………………….…………i
誌謝……………………………………………………………………………...ii
目錄………………………………………………………………………..……iii
圖目………………………………………………………………………...……vi
表目……………………………………………………………………………viii
第一章 緒論……………………………………………………………………1
1.1 研究動機與目的…………………………………………………………1
1.2 文獻回顧…………………………………………………………………2
1.3 研究區域與地質概述……………………………………………………3
1.4 內容簡介…………………………………………………………………6
第二章 資料選取與研究方法…………………………………………………7
2.1 資料來源…………………………………………………………………7
2.2 群速分析……………………………………..…………………………13
2.3 相匹配濾波法………………………..…………………………………16
2.4 純路徑法……………………………………………………..…………17
2.5 逆推方法…………………………………………………………..……18
第三章 資料處理………………………………………..……………………21
3.1 處理流程…………………………………..……………………………21
3.1.1 CWB 強震資料積分成位移格式…………..…....………………21
3.1.2 多重濾波法計算頻散曲線………..……………………………21
3.1.3 相匹配濾波去除雜訊……………………..……………………21
3.1.4 純路徑法求區域化群速……………………..…………………27
3.1.5 速度構造逆推……………………………..……………………37
3.2 初步結果……………………………..…………………………………37
3.2.1 群速曲線分佈…………………..………………………………37
3.2.2 群速層析結果…………………………..………………………40
3.2.3 擴散函數………………………………..………………………40
3.2.4 速度逆推的結果………………..………………………………40
第四章結果討論……………………………………..…………………………46
4.1洛夫波群速影像分佈特徵…..…………….……………………………46
4.1.1週期1秒……..…………………………………….……………46
4.1.2 週期2~5秒……………………………..………………………46
4.1.3 週期5~8秒……………………..………………………………48
4.2雷利波群速影像分佈特徵…..…………….……………………………48
4.2.1週期1秒……..…………………………………….……………51
4.2.2 週期2~4秒……………………………..………………………51
4.2.3 週期5~7秒……………………..………………………………51
4.3 三維速度影像分佈特徵………………………..………………………55
4.3.1 深度1~2公里……………..……………………………………55
4.3.2 深度3~4公里……………………..……………………………55
4.3.3 深度5~9公里……………………..……………………………55
4.3.4 深度10~12公里……………..…………………………………55
4.4 S 波速度梯度分佈……………..………………………………………56
4.4.1 北港基盤高區………………..…………………………………56
4.4.2 南部泥岩分佈地區………..……………………………………56
4.4.3 西部麓山中的梯度分佈…..……………………………………60
4.4.4 東西剖面…………………………..……………………………60
4.5 影響速度側向變化的因素……………..………………………………60
第五章 結論………………………..…………………………………………63
參考文獻…………………………..……………………………………………65
附錄A 0.15°×0.15°網格的區域化群速.…………..………...………..…68
附錄B 0.20°×0.20°網格的區域化群速.………………….....………..…70
附錄C 0.25°×0.25°網格的區域化群速.………………….………..……72
附錄D 速度構造逆推的過程…………………………………….………...…74
附錄E 單獨由洛夫波所逆推的結果。在南部泥岩區有較低的S波速度;而在中央山脈西翼南段有較高的S波速度..……………….…………76
Chung, J. K. and Y. T. Yeh, 1997. Shallow Crustal Structure from Short-Period Rayleigh-Wave Dispersion Data in Southwestern Taiwan, Bull. Seism. Soc. Am., 87, 370-382.Kanamori H., and K. Abe, 1968. Deep Structure of Island Arcs as Revealed by Surface, Bull. Earthq. Res. Inst., 46, 1001-1025.MacBeth, C. D., and P. W. Burton, 1986. Propagation of 0.7-2.5Hz Rayleigh waves in Scoland, Geophys. J. R. astr. Soc.,84, 101-120.MacBeth, C. D.,and P. W. Burton, 1985. Upper crustal shear velocity models from higher modr Rayleigh wave dispersionin Scoland, Geophys. J. R. astr. Soc.,83, 519-539.Mitchell, B. J., L.W. B. Leite, G.. K. Yu, and R. B. Herrmann, 1976: Attenution of Love and Rayleigh waves across the Pacific at periods between 15 and 110 seconds. Bull. Seism. Soc. Am., 66, 1189-1202.Ou, J., T.-L. Teng, and J. Wang, 1994. Modeling of short-period surface-wave propagation in Southern California, Bull. Seism. Soc. Am., 84, 596-612.Roecker, S. W., Yeh, Y. H. and Tsai, Y. B, 1987. Three-dimensional P and S wave velocity structures beneath Taiwan; deep structure beneath an arc-continent collision. J. Geophrs.Res., 92, 10,547-10,570.Seekins, L. C., and T. L. Teng, 1977: Lateral variations in the structure of the Philippine Sea plate. J. Geophrs.Res., 82, 317-324.Yamanaka, H. K., Seo, and T. Samano, 1989: Effects of sedimentary layers on surface-wave propagation, Bull. Seism. Soc. Am., 79, 631-644.Yao, P. C., and J. Dorman, 1992. Short-period surface-wave dispersion and shallow crustal structure of central and eastern Tennessee, Bull. Seism. Soc. Am., 82, 962-979.Yu, G..K., 1982: Surface wave study of the Philippine Sea plate. Proc. Natl. Sci. Counc. ROC(A), 6,21-33.Yu, G..K., and W. Y. Chang, 1991: Lateral variations in upper mantle structure of the Philippine Sea basin, TAO, 2, 281-296.Yu, G..K., M. T. Tsai and R. D. Hwang, 2000: Velocity Dispersion and Amplitude Attenuation of Rayleigh Waves Across the Philippine Sea. TAO,11, 515-524.何春蓀, 1975‧ 臺灣地質概論─臺灣地質圖說明書, 中華民國經濟部, 臺灣台北, 共147頁。何春蓀, 1982‧ 臺灣地質構造的演變─臺灣地體構造圖說明書,中華民國經濟部, 臺灣台北, 共126頁。何美儀, 臺灣西部地區三維速度構造, 1994‧ 國立中央大學地球物理研究所碩士論文, 臺灣中壢‧余貴坤、黃瑞德與張文彥, 嘉南地區淺部速度構造研究, 2001‧ 九十年度中國地球物理年會暨學術研討會, 40-45‧孫志財, 短週期表面波之頻散分析 , 1989 ‧國立中央大學地球物理研究所碩士論文,臺灣中壢‧高弘, 台灣地區新生代上部岩石圈構造, 2002‧ 臺灣的大地構造,中國地質學會‧95-129‧陳燕玲, 臺灣地區三維速度構造與隱沒構造之相關探討, 1995‧ 國立中央大學地球物理研究所碩士論文, 臺灣中壢‧黃瑞德, 由表面波頻散推研中國大陸之上部地函構造, 1999‧ 國立中央大學地球物理研究所博士論文, 臺灣中壢。楊耿明與黃旭燦, 臺灣前陸地區地質構造, 2000‧ 『二十世紀臺灣地區地球科學研究之回顧與展望』系列研討會(三):台灣的地質構造, 217-277‧鐘仁光, 以有限單元法模擬短週期表面波生成特性之震源效應, 1995‧ 國立中央大學地球物理研究所博士論文, 臺灣中壢‧
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