隐伏断裂的地气测量及其意义

传统概念的地气测量是指地下上升到地表并扩散到大气空间的天然状态气体,如ＣＯ２、ＣＨ４、Ｒｎ、Ｈｇ、Ｈ２等。近十多年的研究证实地气还包含新新的内涵,即地壳岩石以及地表土壤中还存着痕量的金属与非金属气体,通过捕集这些气体,可以获得更多的深部地质构造、矿床信息。据报导,国内外的研究主要是在已知矿床上做的正演研究。本文是在已知隐伏断层构造上方地表,试验金属与非金属地气存在的可能性。     

利用卫星遥感热场信息探索现今构造活动:以汶川地震为例

以汶川地震为例,探索卫星遥感获取的地表温度场中可能存在的构造活动信息。主要开展了3方面工作:1)分析了汶川地震前后的热场演化过程。结果表明,通过数据处理,将地表温度中的地形、大气和稳定年周期太阳辐射等非构造因素的影响去除后,获得的原地温度场中,存在丰富的、与构造展布密切相关的热信息。2)结合浅层气温的实际观测资料,初步尝试建立地表温度与地壳应力应变之间的定量关系。结果表明,地壳应力引起的温度变化,可对近地表大气温度产生比较明显的影响。特别是地表温度场中的低温区具有较高的可信度。汶川地震前后,降温区主要沿着大型活动地块的边界展布,反映出这些块体边界之间的相对拉张(或松弛)运动关系。3)以同震变形响应资料为基础,开展了变形与热信息的对比分析。结果表明,温度场获得的结果与同震变形观测结果高度吻合。这说明青藏高原内部地块边界的温度变化,可能正是地震前后青藏高原内部变形调整过程的真实反映。总之,可以通过"热"的方式来获取地壳应力状态的变化信息。     

气汞的第一个同震效应记录

利用杭州超距科技有限公司最近研发的ATG-6138型测汞仪在云南省弥勒井气汞（Hg）观测中记录到尼泊尔8.1级地震的同震效应。这是我国气汞观测的第一个同震效应的纪录。这一事实表明了进一步提升地震地下流体化学量观测仪器的观测精度与采样率,有可能记录到固体潮与同震效应等更多的地壳动力作用信息,从而进一步提升其地震前兆监测能力。     

气汞的第一个同震效应记录

利用杭州超距科技有限公司最近研发的ATG-6138型测汞仪在云南省弥勒井气汞(Hg)观测中记录到尼泊尔8.1级地震的同震效应。这是中国气汞观测的第一个同震效应的纪录。这一事实表明了进一步提升地震地下流体化学量观测仪器的观测精度与采样率,有可能记录到固体潮与同震效应等更多的地壳动力作用信息,从而进一步提升其地震前兆监测能力。     

形变仪器影响观测质量因素

通过对泰安地震台形变仪器观测资料质量的统计分析,发现影响观测质量的主要因素包括：观测环境的改善、优化可以提高观测精度;仪器管理和数据处理水平可以影响数据精度;降雨、吸潮等可以对曲线趋势变化造成影响;环境恶化,如外界抽水等干扰,会使曲线日变固体潮失真,从而掩盖真实的地壳信息。     

近地表大气电场观测试验场建设

作为地震前兆电磁观测手段之一,震前大气电场异常观测研究在我国已开展多年,为了进一步研究近地表大气电场与震前异常的关系,设立了国家科技支撑计划课题专题"近地表大气电场、地电场综合观测试验研究".文章介绍了试验场所用的KDC-01型大气电场仪,近地表大气电场观测试验场在大祝前兆台阵中的建设情况,以及产出数据的初步分析结果.     

福建永安井水温观测中的干扰因素浅析

通过对永安井水温观测数据中存在的各类干扰变化及规律进行分析,得出对数据影响较为显著的是大气降水及降水带来的地表侧向补给、气压、仪器故障、人为干扰、地震响应等,最后提出了井孔套管改造的建议。      

钻孔差应变仪观测的苏门答腊大地震激发的地球环型自由振荡

我们率先用钻孔应变仪观测资料研究了地球自由振荡. 泰安地震台有差应变和体应变两种钻孔应变观测仪器，都观测到2004年12月26日苏门答腊大地震激发的地球自由振荡. 体应变仪观测到地球的球型振荡，而差应变仪观测到地球的环型振荡. 两种观测还记录到环型振荡与球型振荡相互的耦合作用. 观测也记录到明显的一些振型的谱线分裂现象. 用直接观测到的高质量的环型振荡资料求解了0T8～0T19等主要振型的Q值. 根据两个方向的剪应变观测数据，求解了环型振荡的最大剪应变方向，发现这个方向是相当稳定的. 这种研究表明，高精度钻孔应变观测仪是一种理想的地壳形变观测仪器，可以为地球自由振荡研究提供更丰富的信息.     

非均匀半无限介质中振荡电偶极子地表电场的数值模拟

以数值模拟方法对层状介质中振荡电偶极子电场进行了研究，结果表明：（1）在典型层状介质结构下，地表不可能观测到此种信号源产生的电场信息。（2）有断层存在时地表偶极子电场值可增大2－3个最级。在常见的地壳电性结构中，地表可得到零点几至几毫伏每公里的异常；在特殊电性结构中可达上百毫伏每公里，电场强度的最大点并不在震中，而是在断层带上，这表明地下介质的不均匀性一方面有利于地电异常的观测，另一方面也是引起地表电场异常出现复杂性的原因。     

深度学习在InSAR数据处理与地壳形变观测中的应用研究进展

InSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR)技术凭借其高精度、大范围、全天候监测的优势,在地表高程、形变等信息的获取、反演等应用中得到了广泛的认可,并逐渐发展为地壳形变观测领域里不可或缺的技术手段,但利用InSAR技术进行地壳形变观测离不开海量数据的支持,这势必会给信息的收集和解读带来新的挑战。近些年,机器学习快速发展并在遥感图像处理方面取得了令人鼓舞的成绩,将深度学习方法与InSAR技术相结合的尝试应运而生,深度学习突出的数据挖掘能力和对目标任务的分类、预测能力将会为InSAR数据处理和地壳形变观测中的应用提供新技术手段。本文介绍了深度学习在InSAR数据处理与地壳形变观测中的应用研究主要进展,并对其应用前景进行了讨论和展望。     

1999年台湾集集地震震后地表变形的力学机制

1999年台湾集集地震震后450天的GPS观测资料显示了几十到几百毫米的地表位移.下地壳的震后黏性松弛和断层无震蠕变产生的震后滑动是用来解释地表震后变形的两个主要机制.本文利用接触问题的黏弹性有限元(LDDA)方法,以GPS观测数据作为约束,分别考察了黏性松弛和震后滑动机制对地表震后变形的影响.计算结果表明,黏性松弛机制产生的地表位移与观测数据吻合较好,通过试错法由震后GPS观测约束得到的下地壳黏度为10¹⁷Pa·s,而上地幔黏度对计算结果影响不大.考察震后滑动机制对地表变形的影响时,在LDDA方法中结合了速率状态摩擦定律,结果显示震后滑动机制不能很好地解释震后450天的观测数据,它产生的地表变形只在震后50天内与观测大致吻合,之后位移值基本不随时间变化.这些结果有助于增进对集集地震震后变形机制的认识.     

非构造形变对GPS连续站位置时间序列的影响和修正

GPS观测得到的地壳形变场通常包含有构造形变与非构造形变二类信息, 去除其中的非构造形变信息对于有效运用GPS数据研究构造形变场至关重要. 本文运用国际卫星对地观测资料及各类地球物理模型, 定量计算海潮、大气、积雪和土壤水、海洋非潮汐4项负荷效应造成的地壳非构造形变, 并以此研究和修正这些非构造形变对中国地壳运动观测网络GPS基准站位置时间序列的影响. 研究发现此4项负荷效应, 特别是大气、积雪和土壤水, 对于测站垂向位置的影响显著. 通过模型改正可以使测站垂向位置的RMS降低～1 mm, 占其总量的～11％. 对于垂向时间序列的周年项部分, 这一改正可降低其振幅的37％. 研究还表明经过地球物理模型改正和周年、半周年谐波拟合改正的时间序列比起仅经过周年、半周年谐波拟合改正的时间序列更为平滑, 表明地球物理模型改正对于消除非构造形变场的作用不是周年、半周年谐波拟合改正所能替代的.     

水文地球化学方法预报地震的可能性与有效性

本文通过对水化观测技术、测试仪器、观测点的环境条件及干扰因素、预报地震效能、水化异常机理等方面作较深入系统的清理研究,总结了16年来我国水化地震监测预报工作的经验教训。 大量的实际资料表明,地震前后,地下水气体—化学组分出现明显变化,地壳运动和地壳应力应变引起的深层及浅层的地球化学信息,有可能通过地下水迅速传到地表。地震水文地球化学前兆信息的提取,扩大了用传统的地球物理方法探索地震信息的领域。利用水文地球化学方法进行地震预报在各个方面都取得了进展,但是由于水化组分变化受多种因素的控制,特别是现有观测系统方面存在的弱点和局限性,当前的观测预报仍然处于较低水平。文中对存在问题及今后攻关方向进行了讨论。     

利用区域大气静电场监测网临震预估地震灾害

本文通过震例研究提出一种临震前形成晴天大气静电信号异常的物理机制.在大震临震阶段,震中区域附近地壳结构发生临界变化,产生大量的岩石微破碎,岩缝间的通道很可能相互连通起来,并通过土壤缝隙,将包含微量元素的气体释放到空中,其中放射性同位素在弥散到空中的过程中不断产生衰变,特别是产生α粒子的放射性电离辐射.这使得大气充满异常多的正负离子,这些异常多的正负离子可能会产生与晴天大气相反的极化电场并被仪器监测到.本文提出了利用这种晴天大气异常静电信号来评估灾害性大震事件发生的组网监测方法,以及确定潜在震中位置、震级大小和发震时段的技术思路.     

大气环境变化对地壳形变观测的影响研究

采用2003~2013年湖北省数字化地壳形变潮汐分钟值资料,利用小波分析方法,对地壳形变观测数据对大气环境变化各影响因素(大气压强、温度、降雨、台风及日食活动)的响应规律进行了研究。结果表明:近地表大气环境因素对形变观测数据的影响频段各不相同。大气压强和温度对形变观测的影响频段主要集中在较低频段(64~128 min);降雨的影响主要集中在0~全日波(0~32 min)范围内,且存在高频、非潮汐成份。而台风在形变观测较高频段上有明显影响,频段分布在1~4 s和2~4 min之间。黄梅台应变观测对2009年日食事件在128~256 min低频段上有响应。     

超高频地震信号观测

一次地震包含很多信息,其频率范围很宽。迄今为止,地震记录观测的主要频率范围在100Hz以下,超高频地震信息少为研究者所关注。然而,高频微震活动却是反映断层微动态过程的重要信息。文中介绍了新研发的100kHz超高频地震仪,并对该仪器在云南大理地区观测所记录到的地震信号进行了震源及信号频谱特征等方面的分析。结果表明,地壳运动产生的高频微震信号真实存在并且可以被仪器所记录。这次观测每天记录到上百次-3~-1级的微地震信号,最大震源距为4.87km。信号的主频带范围为100~300Hz,还包含了达800Hz的高频信号成分。超高频微震观测有可能成为研究小区域构造活动的一个新的途径。     

DSQ水管倾斜仪自动调零方法研究

1 研究背景 水管倾斜仪是我国重要的地球物理观测仪器之一,是一种自动测量地壳倾斜变化,进而获取固体潮信息的高精密仪器.为保证观测数据的长期有效性,需对该仪器进行调零操作.传统调零由手工调节垂直微调装置旋钮完成(聂磊等,1984),操作步骤如下:水管倾斜仪测量数据超出量程,观测人员进入硐室,打开其钵体上端的罩子,调整垂直微调装置旋钮,带动调节线性差动变压器位置,从而达到仪器调零的目的.     

地球动力学观测技术在西班牙Lanzarote火山预测中的应用研究

中国和西班牙合作在西班牙Ｌａｎｚａｒｏｔｅ火山地球动力学实验里开展了对地球动力学观测技术与仪器的研究，并对监测和长期实验结果进行了解释。用合作研究的先进仪器和观测技术监督并获取火山及地震的前兆地壳变动信息，对于探索预测火山爆发规律，推动地球动力学观测技术和仪器的发展以及深入研究对火山和地震等灾害的防御对等等，将具有十分重要的科学价值。     

温度变化引起跨断层位移测量结果的年周期变化

本文首先给出了北京地区若干跨断层位移测量结果的年周期变化.而后,用二维非线性有限元方法,模拟了温度变化引起的跨断层位移测量结果的年周期变化.计算得到的应变量与野外观测大体一致.结果表明,在地壳介质不均一条件下,地表温度变化足以引起已观测到的种种复杂现象,诸如:存在两类基线,一类是当地表温度升高时增长;另一类是当地表温度升高时缩短.同时,存在两类水准变化,一类是断层热胀系数大的一盘,当地表温度上升时抬升;另一类则相反等等.一般说来,地壳介质是不均一的,因而温度对跨断层位移测量的干扰是不容忽视的.      

近地表大气环境变化对地壳形变观测的影响研究

近地表大气环境变化主要包括近地表气象因素（大气压强、温度、降雨）变化及台风、日食活动等。利用小波分析方法对2003—2013年湖北省数字化地壳形变潮汐分钟值资料进行处理后发现,近地表大气环境因素对形变观测数据具有不同频段上的特征变化影响。大气压强和温度对形变观测的响应频段主要集中在较低频段（64—128分钟）;降雨的影响主要集中在0-全日波（0—32分钟）范围内且存在高频、非潮汐成份。而台风在较高频段上有明显响应,频段分布在1—4秒和2—4分钟之间。黄梅台应变观测对2009年日食事件在128—256分钟低频段上有响应。