Application and discussion of statistical seismology in probabilistic seismic hazard assessment studies

Earthquakes are one of the natural disasters that pose a major threat to human lives and property. Earthquake prediction propels the construction and development of modern seismology;however, current deterministic earthquake prediction is limited by numerous difficulties. Identifying the temporal and spatial statistical characteristics of earthquake occurrences and constructing earthquake risk statistical prediction models have become significant;particularly for evaluating earthquake risks and addressing seismic planning requirements such as the design of cities and lifeline projects based on the obtained insight. Since the 21 st century, the occurrence of a series of strong earthquakes represented by the Wenchuan M8 earthquake in 2008 in certain low-risk prediction areas has caused seismologists to reflect on traditional seismic hazard assessment globally. This article briefly reviews the development of statistical seismology, emphatically analyzes the research results and existing problems of statistical seismology in seismic hazard assessment, and discusses the direction of its development. The analysis shows that the seismic hazard assessment based on modern earthquake catalogues in most regions should be effective. Particularly, the application of seismic hazard assessment based on ETAS(epidemic type aftershock sequence)should be the easiest and most effective method for the compilation of seismic hazard maps in large urban agglomeration areas and low seismic hazard areas with thick sedimentary zones.     

甘肃厂坝-李家沟超大型铅锌矿床成矿金属来源——来自闪锌矿原位S-Pb和Zn同位素证据

甘肃厂坝-李家沟铅锌矿床位于西秦岭多金属成矿带内的西成矿集区,为矿集区内重要的超大型铅锌矿床。矿体赋存在中泥盆统安家岔组的白云石化大理岩及石英片岩中,其成因认识一直存在争议,主要分歧集中在是同生还是后生。文章对不同成矿阶段的闪锌矿,采用多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)测定Zn同位素组成、采用激光剥蚀-多接收电感耦合等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)原位微区分析技术测定S、Pb同位素组成,示踪成矿物质来源,并分析矿物沉淀机制,为深入理解矿床成因提供新的精细证据。研究结果显示,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个成矿阶段闪锌矿的δ⁶⁶Zn分别为0.08‰~0.29‰,平均0.20‰;0.19‰~0.37‰,平均0.30‰;0.36‰~0.37‰,平均0.37‰。其中,Ⅰ阶段的闪锌矿δ³⁴S_Ⅰ值为20.9‰~26.1‰,平均24.4‰;Ⅱ阶段的闪锌矿δ³⁴S_Ⅱ值为12.2‰~21.9‰,平均19.1‰;Ⅲ阶段的闪锌矿δ³⁴S_Ⅲ值为18.2‰~24.7‰,平均21.5‰。3个阶段的矿石矿物Pb同位素组成变化不大,²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb为17.922~18.013,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.567~15.647,²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb为37.990~38.266。δ⁶⁶Zn同位素值显示,成矿金属早期来源于围岩海相碳酸盐岩,由于混合了岩浆热液或者是瑞利分馏作用,在成矿作用中后期δ⁶⁶Zn同位素逐渐上升。δ³⁴S同位素值显示,早期硫源主要为地层中的硫酸盐,中后期的δ³⁴S同位素值降低,可能是成矿流体中岩浆热液中的S^2-成分逐渐增多导致,闪锌矿为硫酸盐通过TSR反应沉淀成矿。Pb同位素指示成矿物质来源于上地壳,并混入了部分古老的变质基底的成分。笔者研究发现,厂坝-李家沟铅锌矿的成矿机制为不同来源的流体混合,随着pH值、成矿流体的温度发生变化而沉淀成矿。     

城市地下空间开发利用地质适宜性三维评价指标体系研究——以杭州市为例

地下空间开发地质适宜性三维评价是合理进行地下空间立体化开发、降低开发地质风险的重要手段,也是当前研究热点。作为地质适宜性三维评价全过程的重要一环,科学合理地建立三维评价指标体系是其能否正确开展的前提基础。通过结合杭州城市地下空间开发面临的地质问题,在系统分析各评价指标对地下空间开发建设影响的特征基础上,以三维视角从地层三维结构等多个方面构建完成了一套具有多层次结构的三维评价指标体系,并采用层次分析方法对评价指标进行了目标权重的计算、一致性检验、排序和分析。该指标体系可划分为5个准则层21个指标层,相较于二维评价指标体系,通过融合三维地质模型和三维空间分析方法,使评价过程中能够考虑更多的评价因子,更好地描绘地下复杂的三维地质环境,丰富了三维评价结果的内涵。基于模糊综合评价方法的杭州钱江新城二期的三维评价应用成果表明,该指标体系为三维地质模型和三维空间分析方法之间的整合提供了有力的指导,为提升三维尺度下的地下空间开发地质适宜性评价精度和准确性提供了有力的支持。     

华北克拉通怀安陆块新太古代低铝和高铝TTG片麻岩的地球化学特征与成因

英云闪长岩-奥长花岗岩和花岗闪长岩(简称TTG)是太古宙高级变质地体的主要物质组成,对深入理解早期大陆生长及其机制具有重要的科学意义。目前,人们对其成因过程与机制仍有不同认识。本文以怀安陆块中广泛分布的TTG片麻岩为例,探讨其成因演化和机制。研究区位于华北克拉通中北部,主要由新太古代英云闪长岩及少量奥长花岗岩、花岗闪长岩组成。我们从该区识别出富硅富重稀土和负铕异常的低铝奥长花岗质片麻岩,形成时代与广泛分布的高铝TTG质片麻岩一致(锆石SHRIMP U-Pb年龄2.53Ga)。岩石地球化学数据显示,低铝奥长花岗质片麻岩的主量元素具有富SiO 2(76%~79%),低Al2O3(11.01%~12.61%)、CaO(1.27%~1.59%)、MgO(0.74%~0.24%)和Mg#(18~53)等特征,而广泛分布的高铝TTG岩系的主量元素含量变化大,例如,SiO 2=63%~77%、Al2O3=13.2%~17.77%、CaO=1.8%~5.78%、MgO=0.18%~3.84%和Mg#=35~64。微量元素方面,低铝奥长花岗质片麻岩具有Eu/Eu*负异常(除1个样品为弱正异常1.38外,其余样品分布在0.59~0.44),富集重稀土((La/Yb)N=4~7,(Gd/Yb)N=0.36~1.27),而高铝TTG岩系从弱负铕异常到正异常(Eu/Eu*=0.8~5.35),轻重稀土分馏明显((La/Yb)N=10~103、(Gd/Yb)N=1.97~5.72)。在微量蛛网图中二者的区别除重稀土明显存在区别外,低铝奥长花岗质片麻岩显示出Ba、Sr的相对亏损,而高铝TTG岩系则相反。二者Lu/Hf比值差异明显,低铝奥长花岗质片麻岩变化在0.1~0.16,而高铝TTG岩系变化在0.01~0.07。在Lu/Hf与相关元素以及SiO 2与相关元素哈克图解中,二者差异更加明显,表明它们之间不存在直接的成因联系。综合锆石U-Pb、Lu-Hf同位素特征以及岩石地球化学特征,我们认为低铝奥长花岗质片麻岩是低压下由新太古代新生基性地壳物质低程度部分熔融而成,源区残留矿物相以辉石+斜长石为主,岩浆可能存在过独居石的分异作用。高铝TTG岩系主要由新生基性地壳在相对高压下部分熔融而成,源区残留相以石榴石+辉石+角闪石以及无或少量斜长石为特征。岩浆经历过角闪石和辉石分离结晶作用,铕正异常增大的现象可能与斜长石堆晶有关。本区同时形成高铝和低铝TTG岩系的机制还需深入研究。俯冲机制、地幔柱机制以及二者共同作用等机制均能解释TTG的成因。依据本区同期还形成大量辉长质-闪长质岩浆和稍晚(2.5~2.45Ga)形成的钾质花岗岩类岩浆的侵入活动,我们认为本区高铝和低铝TTG岩系分别来自底侵作用导致的下地壳不同深度不同程度的部分熔融有关。引起底侵作用的机制可能与地幔柱或地幔柱与板块俯冲共同作用有关。     

徐州地区新元古界下部具臼齿构造碳酸盐岩事件成因探讨

徐州地区新元古界贾园组-赵圩组发育陆棚-缓坡-台地边缘的碳酸盐沉积,记录有广泛的风暴事件,并在其中发现 大量具“臼齿构造”碳酸盐岩。依据野外剖面系统观察与室内综合分析,将臼齿碳酸盐岩划分为原地型：条带状M1（平直 条带状M1-a、分叉条带状M1-b）、蠕虫状M2（短小蠕虫状M2-a及长条蠕虫状M2-b）、丝状M3、悬针状M4;异地型：碎屑 状M5等五种形态类型,主要发育于缓斜坡下部到潮坪环境。以水体深度及水动力条件下的七种代表性风暴序列为背景,将 臼齿碳酸盐岩的形态及分布与瞬时高能事件沉积做关联分析。研究发现,臼齿构造与风暴事件有密切联系,表征晴好天气 下的块状层中以M3为主,风暴期动荡水体序列层段以M1,M2为主,而在表征风暴高潮期序列层段以异地型的M4, M5为 主。风暴的强弱及水深变化控制了风暴序列的分布,进一步控制了臼齿构造的形态与规模。由此推断,臼齿构造形成是在 中-新元古代特殊的古大气古海洋背景下,在风暴周期的不同阶段,经历具有裂缝形成与微亮晶充填的紧密联系的过程。 风暴前期和风暴高潮期,风暴浪对臼齿构造的形成主要体现在造缝阶段,而风暴后期则主要为微亮晶的填充阶段。最终形 成广泛分布的具臼齿构造碳酸盐岩这一地质历史内特殊的事件型碳酸盐岩类型。     

2013—2017年夏季东北冷涡下东北地区MCS的统计特征

利用2013—2017年6—8月FY-2E和FY-2G地球静止卫星相当黑体温度（Black Body Temperature,TBB）资料、NCEP/NCAR再分析资料,对我国夏季东北冷涡下东北地区MCS的分布和活动特征进行了统计分析,结果表明：（1） MCS的活动具有明显的月际变化和日变化特征,6月对流活动最活跃。MCS的主要移向是东、东北和东南,平均移动距离3.99个经纬距。（2） MCS成熟时刻的面积、偏心率和生命史均小于江淮地区以及中国中东部,云顶高度低于江淮地区,整个生命史表现出发展快消亡慢的特征,与江淮地区相反。（3）基于MCS的定义得到的Z标准,对2016—2017年的MCS作了统计分析并与J标准统计得到的MCS进行对比,得出,两种定义下的MCS环境场特征基本一致,主要表现为MCS多生成于500 hPa槽前和槽后,对流层高层MCS位于双急流之间靠近北支急流的辐散区,南侧急流高度在200 hPa,北侧的急流高度在250 hPa。低层,位于低空急流左侧,低涡南侧、东南侧,有较强的水汽和动量输送。槽前生成的MCS南侧中层存在垂直反环流向MCS输送干暖空气与位涡,槽后生成的MCS两侧均有大值位涡向其输送,同时北侧冷干空气的输送使锋区及上升运动加强,更有利于MCS的形成。（4）两种标准下的MCS造成的降水明显不同,在统计强降水方面Z标准要优于J标准。由于Z标准空间与时间尺度较小,统计得到的MCS较多;但同时会遗漏部分相对弱的MCS。     

河湖水系连通特征及其利弊

随着水资源以及水环境健康的恶化,河湖水系连通性作为河流健康以及提高水资源利用的一个重要指标在国家＂十二五＂战略规划中被着重提出。目前,中国对河湖水系连通特征及其对河流健康的影响缺乏足够的认识,本文主要对河湖水系连通的定义、分类、评判指标、影响因素及其对水环境健康的影响进行了一一阐述。分析表明：维持水系连通可以明显地改善...     

DEM与地形分析的并行计算

总结了数字高程模型构建、特征提取等并行算法的研究进展,概述了不同并行算法的主要内容;探讨了DTA并行技术在海量地形数据可视化和高性能地学计算的应用,随着DEM的需求日益增大,高精度、高分辨率DEM产品及其附加服务也逐步产品化。最后,通过分析并行计算发展的关键问题,提出DTA并行技术的研究趋势及研究意义,合适的数据划分和结果融合策略、通用并行算法、容错机制和负载均衡策略的设计是今后研究的重要内容,尤其是如何在多种计算模式共同发展的背景下利用并行计算解决地学难题,从而得到更接近现实世界地理环境的模拟,并扩大数字地形分析的应用范围。     

模拟氮沉降对三江平原湿地小叶章生物量及分配的影响

在非淹水、淹水两种水分条件下模拟氮沉降变化(分别相当于氮沉降0g/(m2.a)、1g/(m2.a)、3g/(m2.a)、5g/(m2.a))对三江平原典型湿地植物小叶章生物量及其分配的影响。结果表明,不同水分状况下氮沉降均促进小叶章生物量的积累,且以N5水平下生物量增加最多(p<0.05)。小叶章各器官生物量增长程度对氮沉降的响应并不一致:非淹水条件下根生物量平均增长最大(54.5%),其次是叶(31%)、茎(19.2%);淹水条件下小叶章各部位的生物量增长更为显著,其中根生物量平均增长124.7%,叶、茎生物量分别增长62%和61.1%。氮沉降明显促进了根生物量的积累,提高根生物量的分配比例。生长季的氮沉降对于改变湿地的营养状况、刺激植物生长具有直接的生态意义。     

A late Lake Minong transgression in the Lake Superior basin as documented by sediments from Fenton Lake, Ontario

The evolution of the early Great Lakes was driven by changing ice sheet geometry, meltwater influx, variable climate, and isostatic rebound. Unfortunately none of these factors are fully understood. Sediment cores from Fenton Lake and other sites in the Lake Superior basin have been used to document constantly falling water levels in glacial Lake Minong between 9,000 and 10,600 cal (8.1–9.5 ka) BP. Over three meters of previously unrecovered sediment from Fenton Lake detail a more complex lake level history than formerly realized, and consists of an early regression, transgression, and final regression. The initial regression is documented by a transition from gray, clayey silt to black sapropelic silt. The transgression is recorded by an abrupt return to gray sand and silt, and dates between 9,000 and 9,500 cal (8.1–8.6 ka) BP. The transgression could be the result of increased discharge from Lake Agassiz overflow or the Laurentide Ice Sheet, and hydraulic damming at the Lake Minong outlet. Alternatively ice advance in northern Ontario may have blocked an unrecognized low level northern outlet to glacial Lake Ojibway, which switched Lake Minong overflow back to the Lake Huron basin and raised lake levels. Multiple sites in the Lake Huron and Michigan basins suggest increased meltwater discharges occurred around the time of the transgression in Lake Minong, suggesting a possible linkage. The final regression in Fenton Lake is documented by a return to black sapropelic silt, which coincides with varve cessation in the Superior basin when Lake Agassiz overflow and glacial meltwater was diverted to glacial Lake Ojibway in northern Ontario.