青藏高原及邻区未来地震活动性趋势数值分析

区域中长期地震危险性数值分析研究,需要对其初始构造应力场有所了解,但目前以及未来一段时期内仍无法直接观测到深部孕震层区域的应力场状况.本文首先基于岩石库仑-摩尔破裂准则,利用青藏高原及邻区百年历史范围内的强震信息,来反演估算该区域的初始应力场.然后,考虑区域构造应力加载及强震造成的应力扰动共同作用,重现了历史强震的发展过程.然而对于初始应力场的反演估算,本文仅能给出区域其上下限的极限值,并不能唯一确定.因此,采用Monte Carlo随机法,进行大量独立的随机试验计算,生成数千种有差异的区域初始应力场模型,且保证每种模型都能令历史强震有序发生,但未来应力场演化过程不尽相同.最后,将数千种模型在未来时间段内的危险性预测结果集成为数理统计结果,据此给出了区域未来的地震危险性概率分布图.初步结果显示未来强震危险性概率较高地区集中在巴颜喀拉块体边界及鲜水河断裂带地区.     

基于金矿规格单元数据的机器学习方法在成矿建模分析中的应用

现代金矿勘察主要是通过综合地球化学和地质测量等数字化方法对深部矿床进行研究,所需要的人力物力成本较高。而通过分析积累的金矿规格单元数据,可以建立金矿成矿情况与相关成矿元素含量之间的非线性关系,从已有的勘查数据中寻找金矿成矿的一般规律。本文基于与金矿相关的成矿元素含量数据,分别采用逻辑斯蒂回归、随机森林和决策树方法对原始数据和重采样数据进行训练,综合运用召回率、精确率和准确率对模型进行评价。通过对比发现,在训练和测试原始数据过程中,由于每组之间数据量的巨大差距,导致成矿数据被淹没;而在训练重采样数据过程中,随机森林在召回率和准确率方面均有较好的表现,分别达到了90.63%和70.78%;并最终分析了随机森林模型中不同分类边界对于金矿成矿情况预测结果的影响。利用不同的测量指标对模型进行评价分析,使模型更适用于金矿成矿预测,可有效地提高金矿勘察的效率。     

Northward cooling of the Kuncha nappe and downward heating of the Lesser Himalayan autochthon distributed to the south of Mt. Annapurna,western central Nepal

We investigated the tectonothermal history of the Lesser Himalayan sediments (LHS), which are tectonically overlain by the Higher Himalayan Crystalline. Fission‐track dating and the track length measurement of detrital zircons obtained from the Kuncha nappe and the Lesser Himalayan autochthonous sediments in western central Nepal revealed northward cooling of the nappe and possible downward heating of the autochthon by the overlying hot nappe. Nine zircon fission‐track (ZFT) ages of the nappe showed northward‐younging linear distribution from 11.6 Ma in the front at Tamghas, 6 Ma in the central at Naudanda, and 1.6 Ma in the northernmost point at Tatopani. Thermochronological invert calculation of the ZFT length elucidated that the Kuncha nappe gradually cooled down (30 °C/Myr) at the front and rapidly cooled down (120 °C/Myr) at the root zone. In contrast, the ZFT age of the Chappani Formation, located just beneath the Kuncha nappe in the central part, demonstrated a totally reset age of 6.8 Ma, whereas the Virkot Formation, structurally far from the nappe, yielded a partially reset age of 457.3 Ma. This suggests that the LHS underwent downward heating, resulting in a thermal print on the upper part of the LHS; however, the thermal effect was not sufficient to anneal ZFT totally in the deeper part. Presently, the nappe cover is eroded and denuded from this area. Detrital zircons from the Chappani Formation in Tansen area to the south of the Bari Gad Fault did not show any evidence of annealing, suggesting that nappe never covered the LHS distributed to the south of the fault.     

鄂尔多斯盆地西南部三叠纪末抬升剥蚀事件及热年代学记录

三叠纪末期大型鄂尔多斯盆地遭受了中生代成盆以来首次较大规模的抬升剥蚀,显著改造了中晚三叠世延长期盆地面貌,并控制了侏罗纪早期沉积格局和油藏分布,对盆地演化及矿产资源分布产生了重要影响。本文利用地质及大量钻井资料揭示了该期构造事件对盆地的剥蚀改造特征,盆地及周邻地区磷灰石裂变径迹年代学记录并约束了此次构造抬升的时限与过程;综合周邻区域构造研究成果,探讨了其发育的动力学背景。结果表明,鄂尔多斯盆地三叠纪末期的剥蚀具西南强、东北弱的特点,西南部大范围内延长组地层残缺不全,剥蚀量最大可达1000余米;前侏罗纪沉积古地貌总体呈西南高、北东低的特点;其抬升时间始于205～190Ma,西南部稍早于盆地腹部,抬升速率大于1℃/Myr,可持续至中侏罗世(约160Ma)。该期抬升剥蚀事件范围可涉及至盆地西南缘更广阔的区域,与同期秦岭造山带内出现的快速抬升冷却事件具有较好的时空耦合关系,是对秦岭造山带区域构造环境转变的响应和纪录。该研究丰富和发展了三叠纪末期构造事件在华北克拉通的影响,对该区油气、煤炭资源的进一步勘探和评价提供了新的思路,具有一定的现实意义。     

非典型周期和气候突变的识别与判定

通过两种新方法分析了无锡站降水年际变化的突变性、周期性等特征,揭示了旱涝演化的自然规律。研究表明,1934、1978、2013年是我国近现代气候突变的临界点,这是旱涝演化的自然选择;无锡站年际降水的观测历史可分成四个特征不同的时段,每个时段节点对应的都是一次气候突变;气候突变会改变年际降水序列的一致性,分段法研究可以大幅度降低模拟难度、提高预测效率。发现并确认了3个气候突变点,实现了超长缺测中断期(13a)旱涝趋势的精确插补,完成了无锡站近百年降雨序列的周期性分析与旱涝趋势预测模拟,研究成果改变了近现代气候历史无法细分的现状。     

云南中甸-大具断裂上新发现的地震地表破裂带

中甸-大具断裂是川滇菱形块体的西南边界，总体走向310°—320°。近年来我们对该断裂进行了1:50000条带状地质填图，发现了断裂活动的地质地貌证据。其中，在丽江大具盆地内（金沙江右岸）沿断裂新发现一处典型地震地表破裂带，长约600m，宽120m左右，主要表现为地表挤压鼓包、挤压垄脊、张裂缝、挤压阶区等，呈NW走向，与中甸-大具断裂走向基本一致。野外工作中，我们详细记录和测量了地表破裂的破裂样式、破裂规模和相关定量数据，利用旋翼无人机测绘了地表破裂带的形态和展布，获得了高精度DEM，分析了地表破裂表现出的运动性质。在已有资料的基础上讨论了地表破裂的形成时代、归属、震级大小，简要分析了其发震断层。新地震地表破裂带的发现为进一步研究中甸-大具断裂活动特征、古地震及地震危险性提供了基础资料。     

珠江三角洲地区登革热流行风险空间模拟与预测

近年来日益严重的登革热疫情已在中国南部地区形成疫情高发区,并对中国的公共卫生安全形成了一定的威胁。登革热主要受到区域内复杂的自然环境条件以及社会经济因素的影响,而利用地理空间分析方法和模型探究登革热疫情的影响因素,并对其未来流行风险的空间分布进行模拟,是有效开展登革热预防控制工作的重要基础。本文收集了珠江三角洲地区2010-2014年的登革热病例资料和土地利用、人口密度两种社会经济要素数据,构建土地利用回归（LUR）模型以分析登革热疫情与不同空间范围内的土地利用和人口密度之间的关系,并结合SLEUTH模型获取的2030年土地利用数据以及基于人口密度预测模型获取的2030年人口密度数据,预测珠江三角洲地区2030年登革热疫情风险的空间分布。结果表明,社会经济要素对登革热疫情空间分布的影响在不同范围内存在差异,半径分别为10、7、10、2和1 km的缓冲区内的人口密度、草地、城镇用地、林地和耕地进入LUR模型并对疫情有显著的影响（相关系数分别为0.779、-0.473、0.818、-0.642和-0.403）,所构建的LUR模型效果较好（调整R²为0.796,F=390.409,P<0.01）,留一交叉检验结果显示模型的相对均方根误差为0.7046,预测值与实测值的拟合精度达到0.7101。2030年城市空间扩展的区域主要分布在深圳、东莞以及广佛的交界地区,而登革热风险预测模型表明2030年登革热疫情风险较大的区域与珠江三角洲城镇用地占比、人口分布较高的地区有高度的一致性,尤其是广佛地区。因此,LUR模型可以较好地预测登革热疫情的空间分布,从而为当地卫生部门防控登革热提供方法支持。     

一种基于M估计的Robust-ELM滑坡位移预测方法

采用传统ELM算法进行滑坡位移预测时，其网络输出权值由最小二乘估计得出，导致ELM抗差能力较差，从而造成网络训练参数不准确。为此，将M估计与ELM相结合，提出一种基于M估计的Robust-ELM滑坡变形预测方法。该方法利用加权最小二乘方法来取代最小二乘法计算ELM输出权值，以减少滑坡监测数据中粗差对ELM预测的干扰。分别以链子崖、古树屋滑坡体为例，将Robust-ELM进行了单维、多维粗差的抵御性验证。结果表明，该方法能够有效降低粗差对预测的影响，具有良好的抗差能力。     

2011年日本东北大地震（M_W=9.0）震间与震前变形场特征及其对强震预测的启示

强震震前(preseismic)动力学过程的研究对于地震预测具有十分重要的意义,但由于观测资料的限制,目前对强震前孕震区力学状态及其演化过程的认识还非常有限.2011年日本东北9.0特大地震(Tohoku-Oki)发生在GPS观测台站最为密集的地区,为研究特大地震震间(interseismic)与震前的变形状态提供了难得的机会.文中将利用日本东北大地震之前连续的GPS观测资料,分别计算震间与震前的速度场与变形场.通过对比分析发现,日本东北地区(Tohoku)震前的应变状态与震间的有很大的不同,震间的变形主要受到太平洋板块向日本海沟北西西向的俯冲挤压作用所控制,其主压应变以近东西向压缩为主,日本东北地区的运动方向与太平洋板块的运动方向大体一致.但是,临近地震前(震前)日本东北地区的运动方向发生了很大变化,震前30天的连续GPS观测结果显示,速度场的优势方向经常变换,间歇性地出现与太平洋板块运动方向相反的情况.这意味着震前孕震区的力学状态发生了很大的改变.这种变化可能与震前破裂成核或慢滑移及慢地震等过程有关,这些过程将加速或促进大地震的发生,从而为大地震的发生准备了力学条件.值得特别强调的是,这些现象都是可以通过直接观测能够发现的大地震之前的异常现象.由此可见,加密GPS站点进行连续观测,寻找震前变形异常区以及探索异常的物理机制对于地震预测预报有重要的科学意义.     

The tunnel seismic advance prediction method with wide illumination and a high signal-to-noise ratio

Tunnel seismic prediction is widely used in the field of tunnel seismic advance detection. The illumination of the target and the signal-to-noise ratio of the data are two key factors affecting the precision of data interpretation. Current seismic prospecting has shortcomings on sites: (1) The lighting shots are solely towards one side of the tunnel wall, (2) the geophones are placed far away from the tunnel face and (3) the surface waves from the tunnel wall dominate over the reflection waves, lowering the signal-to-noise ratio of the data at the tunnel wall. This paper proposes a tunnel symmetrical geometry to tackle the above challenges. The arrangement is to place 12 sources uniformly on each side of the tunnel wall and six geophones on the tunnel wall and face. Results of simulated data and measured data show that the proposed method enables (1) broad illumination of the target body, (2) the enhancement of illumination energy of the target body, and (3) higher data signal-to-noise ratio. The proposed symmetrical geometry method provides better interpretation in terms of broader coverage, higher quality and greater distance of investigation.