天津滨海爆炸事件检测与相对定位研究

2015年8月12日发生在天津滨海新区的化学品爆炸事故造成了严重的人员伤亡和财产损失。 基于区域地震台网记录的数字化连续地震波形资料, 对爆炸发生过程的精细分析是深入调查爆炸事故发生原因、 快速估计事故所造成灾害与损失的重要手段之一。 本文首先利用震相到时和质点运动轨迹信息对记录波形中能量较强的震相性质进行分析, 再通过模板匹配算法检测爆炸过程中是否存在两次大爆炸以外的小爆炸事件, 并对检测方法的效能进行检验, 最后依据波形互相关得到的震相到时差估计两次较大爆炸的相对位置。 计算结果显示区域台网记录波形中能量最大的体波震相可能为沿沉积层顶部传播的Pg震相, 垂直向能量最强的面波震相为Rg震相, 而能量较弱的初至震相可能为结晶基底首波; 爆炸过程中除了两次能量较大的爆炸以外还能检测到两次较小的爆炸事件, 其当量相当于约M_L0.5的地震; 基于两次大爆炸Pg震相相对到时信息得到第二次大爆炸发生在第一次大爆炸的北西侧, 两次爆炸位置距离约50~55 m。 本文研究结果为爆炸事故的调查分析提供了地震学依据。     

北极快速变化的生态环境响应

北冰洋由于其特殊的地理位置，成为全球变化响应最为敏感的地区。本文聚焦北极海冰变化幅度最大的西北冰洋，从营养盐、叶绿素、浮游植物群落和沉积碳埋藏等变化来讨论海洋生态环境对北极快速变化的响应。尽管太平洋北向流和北极周边河流输入加强可以增加西北冰洋上层营养盐储库，但由于夏季硅藻旺发向沉积物迁出大量生源元素，使得上层营养盐相对亏损，部分海域存在显著的氮限制和硅限制。随海冰减退，尽管夏末海盆区浮游植物呈现小型化趋势，但西北冰洋总体上浮游植物现存量和初级生产力呈现增高的趋势；伴随叶绿素极大层下移、北扩，以硅藻为代表的生物泵过程得以更高效的运转。在沉积物埋藏的有机碳中，除原先北冰洋生态系统占据重要比份的冰藻外，硅藻等藻类的有机碳埋藏也逐渐增加。西北冰洋海洋初级生产力的增加不仅促进了生物泵的运转和碳的埋藏，而且给海洋生态系统提供了更多的食物来源。北极海域目前已成为全球碳源汇格局变化最大、海洋生态系统改变最显著的地区之一。     

大功率高频电波加热电离层的非线性物理过程

地基大功率电波加热电离层是通过地基大功率短波发射机向电离层发射无线电波，通过波-粒和波-波的相互作用将无线电波的能量注入电离层.通过这种有目的可操控的方式改变电离层电子密度和温度的分布，可以深入研究电离层中等离子体能量和物质的非线性演化过程，特别是电离层电子的非平衡态分布和加速问题.本文通过对电离层加热中几个比较重要物理过程的评述，对过去20年来我国研究学者在这一研究方向上取得的重要进展进行了介绍.     

华北克拉通地壳结构及动力学机制分析

本文对布设在华北克拉通三个陆块的199个宽频带台站记录的远震数据进行了接收函数计算.利用H-κ迭代方法获得了该区域基岩地区的地壳结构，平滑处理后作为背景结构模型中的基岩地区地壳结构；利用相邻算法对沉积层地区的接收函数进行了波形拟合计算，获得了沉积层结构，平滑后作为背景结构模型中的沉积层结构；结合前人的研究成果，完善了研究区域的背景结构模型.以此模型为基础，对接收函数进行了CCP（Common Conversion Point，共转换点）叠加成像，获得了Moho面成像结果，对比沉积层的成像结果发现：西部陆块中鄂尔多斯块体东部地区地壳厚度较大，约为42 km，泊松比较低，小于0.24，为长英质含量较多的地壳层；位于中部陆块的山西地堑地壳厚度小于鄂尔多斯块体，且变化较大，西侧地壳厚度约为40 km，东侧重力梯度带附近地壳厚度迅速减薄至36 km左右，张家口-怀来-大同一带出现了地壳的局部抬升，地壳厚度等值线基本以北北东方向为主，与构造带方向基本一致，地堑内泊松比约为0.26~0.28，前人对此区域的层析成像研究结果表明太行山隆起和阴山隆起存在壳内低速层，推测为地壳部分熔融以及上地幔物质上涌造成的；东部陆块中渤海湾盆地的地壳厚度较薄，约为32 km，部分地区小于30 km，其中冀中坳陷带地壳厚度最薄，约为28 km，沉积层基底分布与Moho面分布呈镜像对称趋势，沉积层较厚地区的地壳较薄，推测东部陆块在太平洋板块俯冲作用下，存在北西-南东向的拉张作用，使其内发育了大量断陷盆地.     

东海盆地西湖凹陷平北区断陷层断裂特征及其对圈闭的控制

以基底古隆精细刻画为基础,分析东海陆架盆地西湖凹陷平北区断陷层系断裂发育特征,并探讨断裂对圈闭发育的控制作用,以指导区内构造圈闭搜索与评价。根据古隆起和骨干断裂展布特征,将平北区划分为北部同向多阶断阶区、中部反向多阶断阶区和南部同向单断断阶区等3个次级区带。综合区域应力背景和火山活动期次,厘定出平北区断陷期早、晚两期断裂系统。早期断裂以NE走向为主,控制古隆起发育。晚期断裂数量多、分布广,以NNE走向为主。在南强北弱的区域伸展背景下,断陷晚期断裂发育受早期断裂及古隆起影响,局部应力场发生扭动调整,在平湖组沉积时期表现为南部强伸展、中部张扭和北部弱伸展夹扭动3种不同应力场。在此基础上,明确了张扭性断裂组合及古隆起边缘受断层影响的牵引背斜是决定有利圈闭发育的主要因素,最终提出通过平北区古隆起周边断裂精细梳理是圈闭搜索与评价的重要方向。     

加权总体最小二乘的效率优化算法

加权总体最小二乘法是理论上估计EIV模型参数相对严密的方法，其迭代过程中涉及的矩阵运算较为耗时，在处理大量级数据时尤其明显。PEIV模型有助于提高加权总体最小二乘法的计算效率。本文基于PEIV模型和经典最小二乘准则给出了一种加权总体最小二乘法算法，算法的推导过程简洁，易于理解，迭代过程中无需重构矩阵，减少了矩阵运算量。最后通过仿真试验验证了算法的可靠性。试验结果表明，本文算法可以取得与现有算法相同的参数估计精度且计算效率更高。     

秦岭—大别东段应力状态研究

本文首先通过Snoke发展的利用P波、 SV波和SH波的初动和振幅比方法计算秦岭—大别东段2008年以来83次M_L≥2.5地震的震源机制解, 然后通过FMSI方法反演得到平均应力场的方向特征: 近东西向的水平挤压和近南北向的水平拉张作用, 与参数统计结果一致; 进而通过震源机制的一致性参数分析应力场方向的变化信息。 分析表明震源机制解呈现了由变化紊乱、 偏离平均应力场到变化一致、 趋于平均应力场再到变化紊乱、 偏离平均应力场的变化过程, 在显著地震前, 研究区整体的震源机制一致性参数处于持续低值状态; 计算了2008年以来93次M_L≥2.5地震的视应力, 拟合视应力与震级的关系, 分析扣除震级影响的差视应力随时间变化特征, 近似反映研究区应力大小的变化。 分析表明显著地震前研究区的差视应力值呈现出明显的先上升后下降的变化过程, 在下降过程中发生地震; 最后利用震源机制一致性参数和差视应力综合分析研究区的应力状态, 均表明显著地震前震源区的构造应力场增强。 目前研究区的震源机制一致性参数较高、 差视应力较低, 研究区的应力水平较低。     

大震面波应力扰动对2014年四川康定地震的影响

在中强地震发生前的临界状态下,发震断层可能在大震面波应力扰动下出现微震活动增强的现象。利用β统计值方法和匹配滤波技术,对2014年11月22日康定M6.3地震震前大震在其主震及前震所在的鲜水河断裂带的动态触发作用进行了分析讨论。结果显示,未检测到由大震面波触发的微震,表明康定地震震前其主震及前震所在区域在大震面波的应力扰动下,未出现明显的微震触发现象;通过微震检测未发现断层积累应力水平较高、即将发生强震的证据。     

基于LWPC和IRI模型的NWC台站信号传播幅度建模分析

频率为3~30 kHz的甚低频（VLF，Very Low Frequency）电磁波具有波长长、传播距离远的特点，能够沿地面-低电离层波导进行传播，在通信、导航等许多领域都被广泛应用.基于波导模理论的长波传播模型（LWPC，Long-Wavelength Propagation Capability）能够用于计算甚低频波的传播路径及幅度，进而研究耀斑、磁暴、地震等事件对电离层的扰动.本文利用国际电离层参考模型（IRI，International Reference Ionosphere）对LWPC中电子密度和碰撞频率进行改进，并将模拟结果与武汉大学VLF接收机实际观测到的NWC （North West Cape）台站信号幅度进行比较分析，结果表明改进后LWPC模型得到的幅度及变化趋势与实际值更加接近.LWPC模型给出的电子密度与IRI模型得到的电子密度在日间基本一致，但是在夜间存在差异，造成夜间部分区域NWC台站信号幅度的差异性，验证了电离层电子密度对于VLF信号传播具有的重要影响.传播路径上的晨昏变化也可以引起VLF信号幅度分布的突变，在日出和日落时间段内存在明显的过渡区域.基于IRI模型的LWPC，改善了VLF电波传播过程的预测分析效果，提供了一种长波导航通信质量的评估方法.     

黔北坳陷高演化海相烃源岩中金刚烷类化合物及其意义

饱和烃气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析结果显示,黔北坳陷东皇剖面、玉京山剖面下志留统龙马溪组(S1l)烃源岩和黔南坳陷羊跳寨剖面下寒武统牛蹄塘组(?1n)烃源岩中存在C0–4单金刚烷系列、C0–3双金刚烷系列、C0–2三金刚烷系列、C0–1四金刚烷系列和C0–1五金刚烷系列的复杂组合,而在中等成熟的地质样品(镜质组反射率Ro=0.9％～1.4％)中一般仅出现烷基单金刚烷系列或烷基单金刚烷系列与烷基双金刚烷系列的简单组合,表明不同金刚烷类化合物的组合特征是衡量其经历热演化作用强度的定性指标.但黔北坳陷B1井?1n烃源岩和六井剖面上震旦统陡山沱组(Z2ds)烃源岩中缺失此类化合物,这可能与这些老地层经历的热演化作用强度(类镜质组反射率介于4.0％～5.5％之间)超出了金刚烷类化合物的热稳定性极限,并使它们遭到了分解破坏有关.研究区高演化海相烃源岩中金刚烷类化合物的浓度和相关异构体比值均明显高于中等成熟湖相烃源岩,结合类镜质组反射率的实测值判断,表明它们是衡量地质样品中有机质成熟度的有效指标.玉京山剖面S1l烃源岩中高金刚烷类化合物浓度和较低的相关异构体比值,表明此时金刚烷类化合物正大量生成;羊跳寨剖面?1n烃源岩中低的金刚烷类化合物浓度和高的相关异构体比值,说明此时金刚烷类化合物已遭到分解破坏;东皇剖面S1l烃源岩在金刚烷类化合物浓度和相关异构体比值上均介于两者之间,表明此时金刚烷类化合物开始发生明显分解破坏.因此,金刚烷类化合物的组合特征、浓度和相关异构体比值均是反映高演化地区烃源岩有机质成熟度的有效指标.