聆听大地的低语:地震背景噪声科学全解析

引言

19 世纪 60 年代末至 70 年代初，意大利神父 Timoteo Bertelli（1826-1905）在他教授自然科学的大学中的墙上挂了一个摆锤。借助棱镜，他观察到了回溯到 1643 年就已经被记录到，但一直没有得到确切解释的现象—摆锤微小的自发运动。经过对仪器的改进和数千次实验，他排除掉了经过的车辆、风和温度变化等可能的影响（Davison，1927）。他在1872 年得出结论：他的一些微小震动的观测结果与远方发生的地震相吻合，但也与气压下降有关（Bertelli，1872）。此外，相比在夏天，震动似乎在冬天更为强烈。由此，Timoteo Bertelli 率先对地震背景噪声场进行了一些可靠的观测，而且首次指出可能存在的背景噪声源。

作者：刘志坤 等 译 责任编辑：焦健

内容简介

通过地震背景噪声场可以研究大气、海洋和固体地球之间的相互作用。近几十年来，对地震背景噪声理论的认识有了极大提升，对相关应用的研究也迅速增长。本书各章节均由这一领域的著名学者所编写，涵盖了一系列的主题，包括：背景噪声观测、物理成因模式、数值建模，以及数据处理方法。后面几章聚焦于对地球内部结构的监测和成像，包括层析成像和时移成像相关的地震干涉技术。因此，本书为地球物理学专业的研究生提供了这一前沿学科的全面概述，对从事地震学和其他成像研究的科技工作者也有重要的参考价值。

本书可用作地球物理学专业高年级本科生和研究生学习背景噪声地震学的教材，也可以作为与地震学相关的科研与工程技术人员的参考书。

译者前言

为了忠实于原版英文书名，本书中文译名为《地震背景噪声》，但实际上这是一部系统性论述背景噪声地震学的著作。作为当代地震学最具活力的分支，背景噪声地震学通过将传统地震学中视为干扰的背景震动转化为有效信号，突破了传统地震学依赖天然或人工震源的局限，实现了对地球内部结构与动力学过程的革命性观测范式转变。从表征介质本底震动特征到探讨固体地球与大气、海洋的能量耦合机制，从实现浅地表结构的亚千米级精细成像到开展火山活动、断裂带演化的高分辨率时变监测，背景噪声地震学为地球科学提供了全新的研究视角与工具。

本书由背景噪声地震学领域多位国际领军学者共同撰写，全书既保持了严谨的知识体系完整性，又呈现出多元的学术视角。全书构建了背景噪声地震学最完备的知识体系：地震背景噪声的可视化方法、聚束和极化分析处理技术、海浪产生背景噪声的物理原理、噪声干涉法的理论框架、背景噪声互相关的数据处理流程、背景噪声面波和体波的提取与应用、尾波干涉测量理论、基于背景噪声的时变监测、背景噪声的浅地表工程应用。然而，各章节作者知识背景与写作风格的差异也为本书的翻译提出了挑战，我们不敢奢求“信达雅”，但力求翻译的准确性，并尽可能使不同章节中的专业表述保持一致性与连贯性。我们希望本书中文版的出版可以降低初学者进入背景噪声地震学领域的门槛，同时我们也建议有志于深入开展背景噪声地震学研究的同学和科技工作者阅读本书的原英文版和其他相关专业著作。

特别感谢我的研究生导师黄金莉教授二十余年来始终引领我探索地震学创新方向，其远见卓识使我得以在背景噪声地震学兴起之初便投身其中。也要感谢十年前在法国 ISTerre 短暂访问期间 Campillo 教授及团队给予我在背景噪声地震学研究中的深刻启发。还有非常多的领导、老师和同事给予了大量支持与指导，在此一并表示感谢。国家自然科学基金委员会、中国地质大学（北京）陆内火山与地震教育部重点实验室及中国地质大学（北京）研究生院的资助，为本书中文版的出版提供了重要保障。

本人指导的多位研究生参与了本书中文版的出版工作。孟益（第 3 章和第 6 章）、张锐（第4 章和第 8 章）、熊榆涵（第 5 章和第 9 章）和齐娟娟（第 10 章）参与了相关章节的翻译。何新阳、吕存远和吴涛承担了大量的公式编辑、文字校对工作。在此，谨向所有参与者致以诚挚谢意！

由于译者水平所限，错误在所难免，恳请批评指正。

刘志坤

2025 年 11 月

目录一览

本文摘自科学出版社2025年11月出版的《地震背景噪声》一书，内容有删节，标题为编者所加。

（本文编辑：焦健 jiaojian@cspm.com.cn）

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