基于QSSP的震源破裂过程反演方法

在Qt平台上,基于QSSP软件,利用C⁺⁺进行地震破裂过程反演方法研究。采用按阶段反演的方法,第1阶段反演采用热浴算法进行全局搜索,先按断层区域的构造背景等初始条件对参数范围进行划取,在该范围内随机给定一组初始值开始迭代,使波形初步拟合避开局部最优解;第2阶段反演使用拟牛顿法进行快速收敛,提高波形拟合程度,迭代至目标函数小于误差条件时停止,输出满足误差条件的待解模型参数。为避免模型参数出现病态问题,使用拉普拉斯方程建立平滑矩阵并引入平滑因子对断层模型进行平滑约束。使用棋盘模型验证该方法的稳定性和可靠性。最后,将全国13个台站的重力数据积分后对2013-04-20芦山7.0级地震的破裂过程进行反演,并与其他研究结论进行对比分析。     

三河-平谷8.0级地震区浅层三维密度结构反演研究

为研究三河-平谷地震区浅层构造背景、地震孕育机理及地震与构造的关系,利用高精度重力异常数据,采用基于块体生长模式的重力三维反演算法对地震区浅层三维密度结构进行反演,并通过模拟试算验证基于块体生长模式反演方法的有效性和稳定性。高精度布格重力异常显示,三河-平谷8.0级地震位于大兴重力局部高、三河-马坊重力局部高与大厂重力低之间的交汇过渡低值区域。研究区浅层三维密度结构反演结果表明,1679年三河-平谷M8.0地震明显受NE向夏垫断裂控制,断裂两侧密度差异明显且向下延伸约10 km,推测发震部位深约10 km。     

庐山重力短基线场初值测定

利用FG5绝对重力仪对庐山基线场的3个基点和九江地震台的1个基准点进行绝对重力测定,使用7台CG-5相对重力仪对24个基点和1个基准点进行2个往返闭合测量。基于绝对重力控制解算的结果表明,基点点值精度均优于±5.0 μGal,相邻各段段差精度均优于±3.0 μGal。该基线场初值测定方法是一种崭新和现代的方法,具有科学意义和经济效益。     

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云南鲁甸M_S6.5地震震区地壳密度结构特征

基于云南鲁甸MS6.5地震震区的3条"工"字形剖面的重力与GPS观测数据,获得了沿剖面的布格重力异常、剩余密度相关成像和地壳密度分层结构。研究表明,会理—鲁甸—昭通、攀枝花—蒙姑—大井、舍块—汤丹—会泽剖面布格重力变化范围分别为-278~-197×10-5ms-2、-273~-200×10-5ms-2、-280~-254×10-5ms-2,均呈"鞍"形分布,其局部低值均位于小江断裂带附近,且幅度差自北向南逐渐减小。小江断裂带内物质密度低于两侧,低密度体扩展至中下地壳,且其东侧物质密度低于西侧,密度异常体呈正负交迭,地壳稳定性低,鲁甸震区处于该区域内。地壳分层结构显示莫霍面以小江断裂带为中心向上抬升,莫霍面最大深度自北向南从50km抬升至41km,反映了小江断裂带在区域地质构造中的地位——川滇块体与华南块体的分界线。     

玉树M_S7.1地震同震效应模拟与绝对重力检验

利用玉树震后地质调查获取的地表破裂位移,参考余震精定位结论以及地震波和InSAR反演结果,构建了玉树Ms7.1地震发震断层模型.基于弹性-粘弹分层介质模型中平面矩形位错理论,考虑介质自重的影响,模拟了玉树地震同震形变和重力变化.图像显示,玉树绝对重力点刚好位于同震重力变化极值附近,变化量达到25.02 ×10-8 m·s-2.通过对震前重力变化以及对两台FG-5绝对重力仪的一致性进行讨论,认为实测玉树台27.2 ×10-8 m·s-2为同震重力变化,这与基于位错理论的同震模拟结果一致,是对位错理论近场变化的1次很好的验证.     

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金川—芦山—犍为剖面重力异常和地壳密度结构特征

重力剖面金川—芦山—犍穿越芦山震区,近垂直于龙门山断裂带南段,长约300 km,测点距平均2.5 km,采用高精度绝对重力控制下的相对重力联测与同址GPS三维坐标测量,获得了沿剖面的自由空气异常和布格重力异常,并对布格重力异常进行了剩余密度相关成像和密度分层结构正反演研究.结果表明,芦山地震所在的龙门山断裂带南段存在垂直断裂走向的宽广的巨型重力梯级带,重力变化达252×10-5 m·s-2以上(龙泉山以西),反映出四川盆地与松潘—甘孜地块地壳厚度陡变(约14.5 km)性质;四川盆地与松潘—甘孜地块过渡区(龙门山断裂带与新津—成都—德阳断裂之间)存在(30~50)×10-5 m·s-2的剩余异常"凹陷",可能与上地壳低密度体、山前剥蚀与松散堆积和推覆体前缘较为破碎有关;剩余密度相关成像显示地壳密度呈现分段性特征,在芦山地震位置出现高低密度变化;地壳呈现三层结构,四川盆地上、中、下地壳底界面平缓,反映其稳定阻挡作用,而松潘—甘孜块体上、中、下地壳底界面明显往盆地逐步抬升,反映出青藏高原往东的强烈挤压作用;松潘—甘孜块体往东推覆变形主要集中在上地壳范围内,推覆深度随离龙门山断裂带愈近而越浅.本文通过对密度分布及结构特征的研究,分析了芦山地震及龙门山地区地壳构造背景和当前活动性的深部动力环境特征.     

贺兰山—银川地堑及邻区重力异常特征及构造意义

贺兰山—银川地堑及邻区地质结构复杂,对该区域深浅结构特征的研究具有重要意义.本文采用重力归一化总梯度成像和二维小波多尺度分解方法对研究区内重力异常进行了垂向和横向构造分析.重力归一化总梯度成像结果显示高低转换带的倾角、倾向与地质上的贺兰山东麓断裂、银川断裂和黄河断裂分布吻合较好,贺兰山西麓断裂与贺兰山东麓断裂汇交深度约18km,银川断裂与黄河断裂汇交深度约25km;二维小波多尺度分解成像结果表明正谊关断裂、贺兰山西麓断裂、芦花台断裂和银川断裂为上地壳断裂,贺兰山东麓断裂、青铜峡—固原断裂以及黄河断裂为下地壳断裂,且这三大断裂可能分别是阿拉善地块东南边界和鄂尔多斯地块西南边界;1739年平罗M8.0古地震震中与银川断裂在重力剖面深度约15km汇交,其垂向高低梯度为强变形带,同时古地震震中位于重力正负异常转换部位的低值区,据此可推断此次古地震的发震构造是银川断裂.这些结论可提高对贺兰山—银川地堑及邻区地质结构的认识,为该区地壳动力学过程及强震的孕震机理研究提供一定的科学依据.