建立地震发射台的建议

目前地球上有成千上万个地震台，但它们都是接收地震波的地震台。建议建立一种新型的地震台，这种地震台用人工的方法不断地向外发射地震波，照亮需要研究地区的地下结构，研究特定的科学问题。建立地震发射台的核心问题是选择合适的人工震源，近年来出现的绿色环保震源，以及现代信息处理技术的发展，使得建立照亮10万km2(深至Moho面)地区地下结构的地震发射台已经完全是可能的。     

气枪震源激发模式及应用

气枪震源是一种重要的人工地震震源。气枪阵列理论的提出,使得气枪阵列设计技术日趋成熟,并能够在石油勘探和地球物理探测中得到更加广泛的运用。气枪震源在不同领域中应用时,需要不同的组合和激发模式,以适应不同的探测要求。加强主脉冲和加强气泡脉冲,是目前两种主要的气枪激发模式。通过比较研究两种气枪激发模式,讨论各种激发模式在激发时间、气枪间距、频率、分辨率等方面的差异,为气枪震源的广泛运用提供依据。     

面向地幔动力学和减轻特提斯灾害的计划

在地球上 ,有一半以上的人口生活在特提斯碰撞构造带上 (图 1) ,世界上至少有 2 0个大都市坐落在这个高危险地区内。仅在 2 0世纪期间 ,与碰撞相关的地震和火山喷发 (图 2 )在该地区就造成了逾百万人死亡和惨重的经济损失。破坏性的火山作用主要由会聚或碰撞型板块边界附近粘稠而多挥发性的岩浆喷发所致 ,而最具破坏性的地震则是由碰撞后构造带的推覆作用和走滑断层作用引起的。一项探索性的协作研究计划已经在特提斯地区展开 ,该研究旨在评价与碰撞相关的地幔动力学在地震和火山活动中所起的作用 ,评估其在减轻整个特提斯碰撞带地震和火山…     

2016年度呼图壁地下天然储气库对周缘微地震活动性的影响

呼图壁储气库是中国目前存储量最大的天然气储气库,位于新疆准噶尔盆地南缘,北天山山前坳陷带内的呼图壁背斜上.储气库靠近百万人口大城市乌鲁木齐,气库的注放气活动对其周缘地震活动的长期影响是事关生产和生活的重要安全问题.本文以呼图壁储气库为中心,在86.5°E—87.5°E,43.5°N—44.5°N的范围内,基于新疆维吾尔自治区地震局在该区域建立的密集流动台阵数据,应用模板匹配滤波技术对2016年全年的波形数据进行搜索识别,检测到遗漏地震事件151个,完善扩充了原有地震目录,使得该区域完备震级由1.1降到约0.7.通过分析新目录中404个地震的时空分布规律,我们发现2016年,即气库建成第三年以后,储气库的气压变化依然会影响周缘地区的地震活动.当储气库的气压增大到超过约22 MPa的阈值后,较小的气压波动也会导致该区域地震活动性明显增强;气压变化对距储气库中心最远约40 km范围内区域的地震活动存在较为明显的影响.     

2015年8月12日天津化学爆炸产生的多模式面波分析及其应用研究

2015年8月12日天津滨海新区发生的强烈化学品爆炸造成了巨大的经济损失和社会影响.天津爆炸产生了清晰的大振幅面波信号,分析结果表明这组信号由基阶和高阶面波组成,可以追踪到约135 km外的远处台站.利用这组面波信号分别开展了以下研究：（1）利用附近三个台站记录的四个单频基阶Rayleigh波信号对爆破事件的绝对位置进行了网格搜索,结果与利用GPS测量的位置相差仅0.498 km;（2）分别利用网格搜索和主事件定位法,对两次子事件的相对位置进行了确定,距离约75 m左右,与前人研究结果吻合;（3）从面波记录中测量到36条基阶Rayleigh波、49条第一高阶Rayleigh波、9条基阶Love波和29条第一高阶Love波的频散曲线,并进一步反演获得研究区域地下4 km内的S波速度结构.反演结果显示地表处S波速度低至0.375 km·s^-1,在小于1 km的浅地表速度梯度较大,符合典型的盆地结构特征.本文的研究结果为类似爆炸等突发事件快速定位提供了新的思路,有助于灾后救援的迅速展开;同时得到天津滨海新区及周边浅层精细的速度结构,对于地震灾害评估有很大帮助.     

水饱和裂纹对地壳岩样中地震波速及各向异性的影响

选择４种地壳岩石样品,经干燥或水饱和处理后在不同围压条件下测量了在其中传播的纵、横波的速度及其各向异性．在大气压条件下低孔隙度(＜１％岩样中,水饱和样品中的纵波速度明显地比干燥样品中的高,但横波速度的差别不大．因为在低孔隙度岩样中纵波速度对孔隙流体的反应比横波速度敏感,可以用泊松比的变化来反映随着围压的增加晶粒间流体对弹性波传播特性的影响．根据实验数据,按Ｏ’Ｃｏｎｎｅｌｌ模型分别计算了干燥和水饱和岩样中的裂纹密度,与通过实测体应变曲线得到的裂纹孔隙度十分吻合．利用横波的速度和偏振特性可以推断岩样中定向排列微裂纹的空间取向情况．研究表明,同时测量在岩样中传播的纵、横波的速度,通过Ｖｐ／Ｖｓ比值可以给出有关颗粒边界流体的证据,也可以估计岩样中的裂纹密度．     

2014年鲁甸MS6.5地震前后地震活动性

2014年 8月3日在云南省鲁甸县发生M_S6.5地震,造成了巨大的人员伤亡和财产损失.关于鲁甸地震的起因,特别是鲁甸地震与溪洛渡水库之间的关系存在一些争议.分析中强地震前后地震活动性的变化可以为判断主震起源提供一定的依据.然而,由于鲁甸地震震中附近固定台站数目少、台站距离震中远及主震后尾波干扰等因素的影响,会造成地震目录的缺失,从而可能影响地震活动性的可靠分析.为了获得更加完备的地震目录,本文采用模板匹配方法对鲁甸地震前后小地震进行了搜索和识别.以台网目录中的541个事件作为模板,在主震之前33天到主震后5天的连续波形中识别出991个未在目录中列出的地震,使余震的完备震级从1.8降低到1.3.根据检测目录得到主震前33天内的b值为1.04±0.18,余震的b值在震后5天内由0.5左右逐渐上升至0.9附近并保持稳定;根据2009年到主震发生前的台网目录得到该区域的背景b值为0.93±0.04.即鲁甸地震前后区域地震活动b值均与背景b值接近,这与典型水库诱发的中强震具有的b值特征不相符.同时通过进一步分析台网目录,未发现溪洛渡水库蓄水前后研究区域内的地震活动性存在明显变化,这也与典型水库诱发地震区域的地震活动性特征不相符.综合以上结果,我们认为2014年鲁甸M_S6.5地震不具有典型水库诱发地震的特征.     

利用超声尾波观测1.5 m长岩石断层黏滑实验的波速变化

在实验室内利用超声尾波观测大尺度(1.5 m)岩石断层的黏滑过程.利用基于尾波干涉的观测方法,我们获得了高达10~(-6)的相对波速变化的观测精度,这相当于~10 kPa的应力变化.利用高精度的测量,我们获取两种不同加载速率下(1μm·s~(-1),10μm·s~(-1))黏滑过程三个阶段(恢复、加载和滑动)基于波速变化的特征量.我们更进一步获取了断层失稳阶段波速变化的时空演化过程.最后讨论了该观测方法需要改进的地方.以上研究结果表明作为一种对现有实验观测手段的有益补充,利用超声尾波观测实验室大尺度岩石断层的动力学过程是可行的.     

利用近震高频接收函数研究四川理县西山村滑坡体结构

远震接收函数已广泛用于反演台站下方的结构,然而由于地球的非弹性衰减作用,远震数据较难获得高频接收函数,对浅地表结构约束不足.为了克服这一问题,我们使用近震数据的高频接收函数来研究浅表速度结构,并应用于四川理县西山村滑坡体上3个宽频带地震仪记录到的近震事件.本文发展了接收函数V_P-k(V_P/V_S)叠加方法,结合接收函数H-k叠加和波形反演方法获得了台站下方滑坡体的厚度、S波速度和平均V_P/V_S比,并与钻孔得到的滑坡体厚度进行对比.结果表明,滑坡体具有小尺度的横向不均匀性,台站下方滑坡体的平均V_P/V_S比在2.4~3.1之间变化并且在底层存在78~143m·s~(-1)左右的S波低速层.本文观测到的高V_P/V_S比和底层低的S波速度结构,与电磁法获得的滑坡体底层低的电阻率和底部富水特征一致,表明滑坡体h1底界面的抗剪强度相对较弱,是潜在的滑坡危险区域.本文研究结果表明,利用近震接收函数能有效约束浅表的速度结构,进而能为滑坡灾害治理提供一定的地震学参考.     

利用断裂带首波分析甘孜—玉树断裂带拉张盆地结构特征

对断裂带及附近区域地层精细结构的描述是理解地震孕育和发生过程的基础.不同板块或块体边界在构造或区域应力作用下,常常会形成速度间断面和低速的断裂带,间断面和低速带的存在会产生特殊的断裂带地震波,比如断裂带首波和围陷波,并会影响地震的物理过程、破裂速度和破裂方向等.本文主要利用2010年4月14日M_W6.9玉树地震后布设的流动地震台站,对沿着甘孜—玉树断裂带传播的断裂带首波进行识别和分析.分析结果表明,在甘孜—玉树断裂带的不同区域均观测到了断裂带首波,在西段的结隆拉张盆地附近的3个台站沿断裂带界面的平均纵波速度差异值在5%～8%,而其他区域的平均速度差异为1%～3%.通过台站位置分布和断裂带首波特征关系,初步分析了断裂带拉张盆地的结构,结果显示结隆盆地的长度为～40km,宽度为5.35～5.97km,深度不超过5km,在地表浅层形成了一个低速区,分别与巴颜喀拉块体(NE)和羌塘块体(SW)产生了两个物性差异界面,但没有延伸到主震和余震区震源深度.我们的结果表明结合密集台阵资料,通过断裂带首波特征分析可以为断裂带精细结构及几何特征提供一种新的技术方法和途径.