地表固定干扰源影响下地电阻率观测随时间变化特征分析

在水平层状介质模型下,采用有限元数值计算方法建立三维模型,分析了地电阻率测区中位于地表的金属导线和局部电性异常体对观测产生的干扰形态和幅度随时间的变化特征。分析结果显示:1)低阻干扰源位于影响系数为正的区域时,将引起地电阻率观测值的下降变化,位于影响系数为负的区域时,将引起观测值的上升变化,高阻干扰源对观测的影响与之相反;2)地表干扰源影响的动态特征表现为,在浅层介质电阻率较低时对观测的干扰幅度要大于浅层介质电阻率较高时;3)对于正常年变的测道,低阻干扰源位于影响系数为正的区域时引起年变幅度增大,位于影响系数为负的区域时引起年变幅度减小,高阻干扰源对年变形态的影响与之相反;对于反常年变的测道,干扰源对年变形态的影响则与对正常年变测道的影响相反;4)金属导线对观测的干扰幅度受自身电阻率和横截面积影响:电阻率越低干扰幅度越大;有效横截面积越大干扰幅度越大。     

2013年芦山MS7.0地震前甘孜台地电阻率变化分析

甘孜台地电阻率N30°E测道观测资料自2011年7月开始出现趋势上升变化,N60°W测道地电阻率则从2012年出现趋势上升变化.2011年测区原317国道实施扩建工程,N30°E测道测量电极分别向供电极方向移动10m.采用甘孜台电测深曲线以水平层状模型反演了测区的电性结构,理论计算表明,测量电极的移动将会引起N30°E测道4Ω·m的上升变化,扣除这部分变化后,甘孜台两测道观测值于2012年同步上升.以水平层状模型计算了甘孜台两测道各层介质的影响系数,两测道浅层两层介质影响系数均为负,能合理地解释甘孜台地电阻率在雨季降水量增加时观测值上升、旱季降水量减少时观测值下降这一“夏高冬低”的年变现象.建立三维有限元模型计算了317国道拓宽部分对观测的影响,计算结果表明,拓宽部分仅能引起N60°W测道约0.15Ω·m的下降变化和N30°E测道约0.1Ω ·m的上升变化,其对观测的影响非常小.同时2013年1月甘孜台两测道年变低值显著高于2008年以来各年的年变低值,在芦山地震前呈同步的上升变化,但是与汶川地震前的下降变化相反,因此甘孜台自2012年的趋势上升变化是不是芦山地震的前兆异常还难以确定.     

河北兴济台地电阻率年变特征分析

基于电测深曲线反演结果,利用地电阻率转换函数的递推公式定量模拟分析了地下水位对兴济台地电阻率的影响。结果表明,地下水位下降会造成地电阻率上升,这与兴济台N30°E向的地电阻率观测结果相符;N60°W向的地电阻率的趋势变化与N30°E向的相反,且年变幅较大,这是由于测区供电极和测量极之间存在因取土而积水成坑这个局部异常体引起的。     

四平台地电阻率相反年变有限元数值分析

本文依据吉林省四平台地质剖面、地下介质电性资料,将四平台地下介质电性分布简化为沿NW走向的二维电性结构,并结合台站电测深资料建立三维有限元模型,以模型浅层介质电阻率变化模拟测区浅层介质电阻率随季节的变化,计算了四平台N50°W和N40°E两测道地电阻率的年变化形态.计算结果表明,N50°W测道地电阻率在浅层介质电阻率升高时上升,在浅层介质电阻率降低时下降;N40°E测道地电阻率在浅层介质电阻率升高时下降,在浅层介质电阻率降低时升高.两测道地电阻率年变化表现出相反的形态,且N50°W测道年变幅度要大于N40°E测道,计算结果在变化形态上符合四平台实际的观测资料,因此认为四平台测区地下介质的非均匀分布是产生两测道地电阻率年变形态相反现象的原因.     

地电阻率三维影响系数及其应用

采用有限元数值方法,计算了对称四极装置观测时测区介质对地电阻率观测的三维影响系数分布。计算结果表明,表层介质整体影响系数为正和为负时,表层介质各区域影响系数的分布形态相近,不同层状电性结构三维影响系数分布形态也相似。在地表二维平面,影响系数在供电电极和测量电极之间存在近似椭圆的负区域,其余区域影响系数为正。沿测线垂直剖面,影响系数在供电电极和测量电极之间存在近似半椭圆的负区域,其余区域影响系数为正。在三维空间上,观测系统布设于地表时影响系数为负的区域位于供电电极和测量电极间的近似半椭球区域,影响系数在靠近电极附近显著大于其余区域。在测区地表局部介质电阻率发生变化时,可依据影响系数分布定性地分析其对地电阻率观测的影响,为进一步实验和数值模型定量分析提供参考。     

金属护栏对洛阳地震台地电阻率干扰定量分析

自2018年12月起,因洛阳地震台测区内安装金属护栏,该台地电阻率出现异常变化。为正确评估此次影响,结合洛阳地震台电测深曲线、岩性资料建立了三维水平层状结构模型,利用有限元法计算了测区内金属护栏对洛阳地震台地电阻率观测的影响。同时,建立典型“H”型电性结构模型,分析了不同属性的金属导线对地电阻率观测的影响。结果显示：①金属护栏是洛阳地震台此次地电阻率年变异常的主要影响因素。当位于测区内影响系数为负的区域时,金属护栏引起地电阻率的趋势性上升;当位于影响系数为正的区域时,金属护栏引起地电阻率的趋势性下降。②不同属性的金属导线对地电阻率观测的影响不同。导线与测道夹角减小、导线长度增加、导线电阻率减小以及导线横截面积增加等均会导致干扰源对地电阻率年变影响作用增强。     

青藏高原岩石圈三维电性结构

本文报道通过综合大地电磁调查数据研究青藏高原岩石圈三维电阻率模型的初步成果.大地电磁法调查区域已经覆盖了高原大部分面积,为全区三维电阻率成像研究打下了可靠的基础.对多个测区大地电磁数据进行精细的同化处理和反演成像,取得了青藏高原可靠的岩石圈三维电阻率结构图像.成像的区域为28°N—35°N,80°E—104°E.三维反演计算时采用的网格尺寸为20 km×20 km,垂直方向不等间距剖分为26层.结果表明,青藏高原现今岩石圈电阻率扰动主要反映印度克拉通对亚欧大陆板块俯冲引起的热流体运动和大陆碰撞和拆离产生的构造.在岩石圈地幔,察隅地块、喜马拉雅地块和拉萨地块东部联成统一的高电阻率地块,它们反映了向北东俯冲的印度克拉通.雅鲁藏布江、班公—怒江和金沙江缝合带都有明显的低电阻率异常,表明岩石圈深处有热流体活动.雅鲁藏布江、班公—怒江和金沙江缝合带都有明显的低电阻率异常,也表明它们的岩石圈还有流体活动.青藏高原东部的低阻区沿100°E向地幔下方扩大,反映了金沙江断裂带有切穿岩石圈的趋势.地幔电阻率平面扰动的模式显示,青藏高原东西部的地体碰撞拼合形式和方向是不同的.在青藏高原西部,羌塘、拉萨和喜马拉雅等地体从北到南碰撞拼合.在青藏高原东部,羌塘—拉萨、察隅、印支、雅安和扬子等地体多方向拆离拼合,在地壳造成不正交的拆离带和压扭构造系.从高阻-低阻区的分布看,东部的地体拼合有地幔的根源,今后还会进一步发展.察隅地块岩石圈对青藏高原东部的楔入,使其北部和东部地块的岩石圈发生拆离撕裂,也造成热流体上涌的低电阻率异常.

     

武都地电阻率在岷县5.2级地震前的异常变化

2003年11月岷县5.2级地震前武都台地电阻率资料出现了明显前兆异常, N85°E测道电阻率资料出现了典型的“勺形”变化, N73°W测道电阻率自2002年5月打破正常年变化形态, 2003年8月开始急剧升高。 研究结果认为, 从出现地电阻率异常到发震, 两测道各向异性变化明显, 各向异性度S′最大变化量超过了正常年变化的二倍。     

云南玉溪盆地电性结构MT测深研究

利用大地电磁测深技术探测了云南玉溪盆地的电性结构及可能的断裂构造分布。在与地质构造近垂直的方向,布设了两条测线进行大地电磁观测,应用Rebocc二维反演方法获得了玉溪盆地两条测线的视电阻率剖面。结果显示,低阻体厚度的变化趋势与盆地第四系沉积层平均厚度的变化类似,在盆地西侧,厚度较深,高阻和低阻界面变化较陡。自西向东,低阻体厚度逐渐减小,高低阻界面变化趋势趋缓。总体来说,低阻体厚度比已有资料给出的沉积层厚度要深,导致这一结果的原因一方面可能是盆地沉积层厚度在不同的区域变化较大,另一方面也可能和沉积层下的岩层富含水资源有关。     

武都地电阻率在文县-临江Ms5.0地震的异常反应

在文县-临江Ms5.0地震前,武都地电出现明显异常;N85°E道和N73°W道地电阻率资料,打破正常年变化形态;尤其N85°E道地电阻率资料出现近似勺形变化.     

新沂地震台地电阻率反向年变分析

结合新沂地震台电测深曲线、 测区地质剖面资料, 建立了三维非均匀层状介质有限元模型. 以第一层介质电阻率变化模拟表层介质电阻率随季节性降雨的变化, 在模型中计算了3个测道的地电阻率年变化形态. 计算结果表明, EW和N45°E测道地电阻率随表层介质电阻率的增减同向增减, 而NS测道地电阻率则与表层介质电阻率变化相反. 该结果符合新沂台3个测道实际观测的年变形态．     

易县地震台分量钻孔应变观测数据分析

选取易县地震台YRY-4型分量式钻孔应变仪2012—2020年观测数据,进行Venedikov调和分析,并对2015—2020年四分量数据S₁、S₂、S₃、S₄进行自洽检验,发现应变观测数据连续性、可靠性较高。选取该台2018—2019年钻孔应变原始数据S₁、S₂、S₃、S₄,利用面应变S₁ + S₃、S₂ + S₄相关系数,分析河北省3次M_L≥4.0地震前数据异常变化,并利用剪应变S₁ - S₃、S₂ - S₄的大小,分析受抽水干扰的NE分量主应力方位角,判断干扰源方位,结果发现：①面应变与剪应变在地震发生前均会出现异常变化,且剪应变异常变化幅度较大,应与震中相对于观测井的位置有关;②对于受抽水干扰的钻孔应变NE分量,利用剪应变固体潮数据推算主应力方位角,可得干扰源在钻孔应变观测室NW80.96°方位,与实际位置存在一定偏差。     

基于核磁共振实验的低渗透砂岩岩电参数分类及应用——以东营凹陷南坡沙四段为例

低渗透砂岩储层孔隙结构复杂, 储层有效性识别及饱和度准确计算难度较大.笔者以东营凹陷南坡沙四段（Es4）低渗透砂岩为研究对象, 根据压汞、物性、薄片及核磁等资料, 将研究区孔隙结构分为三大类、五小类.在岩样孔隙结构分类基础上, 明确了孔隙结构类型与岩电参数之间存在确定的关系, 而核磁共振T2谱定量特征参数在一定程度上能够表征孔隙结构类型及其细节信息, 通过提取T2谱中T2几何平均值（T2g）、T2均值（）、峰度（KG）、可动流体分量（Smf）及区间孔隙分量等孔隙结构参数, 建立了基于核磁T2谱特征参数的孔隙结构识别图版, 显示核磁T2谱孔隙结构参数对不同类型的储层有较好的识别效果, 进而探讨核磁孔隙结构参数和岩电参数之间的关系, 结果表明, T2谱峰度值与孔隙胶结指数（m）值相关性较高, 进一步确定了岩电参数m的核磁计算公式.最终, 将该套方法应用于研究区井筒剖面中, 有效地提高了饱和度计算精度, 也为东营凹陷南坡低渗透砂岩油藏储量估算与高效开发提供了依据.     

贝加尔裂谷区地壳上地幔复杂的各向异性及其动力学意义

位于西伯利亚板块东南缘的贝加尔裂谷是最典型的大陆裂谷之一,其形成的动力机制与演化过程一直是地学界争论的焦点.本研究使用一种改进的横波分裂测量方法——全局最小切向能量法,对研究区宽频带固定台站ULN和TLY记录的SKS震相和接收函数PmS震相进行分裂测量,得到了裂谷地区地壳和上地幔的各向异性属性.ULN台的SKS分裂测量结果表明,台站下方存在双层各向异性结构,其中,上层的快波偏振方向为N74°E,快、慢波分裂时差为0.80 s,下层的快波偏振方向为N128°E,快、慢波分裂时差为0.80 s;PmS震相分裂测量结果表明,台站下方地壳内存在单层各向异性结构,其快波偏振方向为N77°E,与SKS分裂测量的上层各向异性的快波偏振方向相近,快、慢波分裂时差为0.26 s,这说明SKS分裂测量的上层各向异性同时包含了地壳和地幔岩石圈.对TLY台进行SKS分裂测量时发现,台站下方上地幔结构表现出横向非均匀性:当反方位角<90°时,快波偏振方向在N60°E左右,快、慢波分裂时差为1.27 s;当反方位角>90°时,快波偏振方向约为N120°E,快、慢波分裂时差为1.40 s;PmS震相分裂测量没有获得有效的结果,并且不同方位的PmS震相到时基本一致,说明TLY台下方地壳结构接近各向同性.根据分裂测量结果,结合贝加尔裂谷区的构造演化过程,得到以下结论:(1)ULN台双层各向异性的上层主要是岩石圈原始结构的反映,并且存在地壳与地幔岩石圈的一致性形变,而下层指示着现今软流圈地幔的流动;(2)由于刚性的西伯利亚克拉通的阻挡,地幔流动方向在克拉通南缘发生了偏转,在深部绕克拉通边缘流动,因此形成了TLY台下方上地幔结构的横向变化.     

黄土高原复杂地形上高质量湍流通量数据获取方法

利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(Semi-Arid Climate and Environment Observatory of Lanzhou University,SACOL)湍流观测资料,分析了二次坐标旋转(double rotation,DR)、平面拟合(planar fit,PF)和分风区平面拟合(fetch planar fit,FPF)在复杂地形上的适用性,总结出一套适用于SACOL的总体湍流特征参数化方案.经过超声虚温订正、坐标旋转、空气密度脉动订正以及平稳性检验、总体湍流特征检验、总体质量分级处理,摩擦速度(u*)、感热通量、潜热通量、CO2通量高质量数据所占比例分别为45%~62%、66%~68%、62%~65%、52%~54%.采用DR得到的高质量数据比例与采用PF相比,u*提高了17%,后三种通量略降低2%~3%.PF和FPF两种结果的差别主要体现在u*上,只考虑主导风向数据DR得到的u*质量仍最好.综合兼顾数据质量和计算工作量,在复杂地形上处理湍流观测资料的最优坐标旋转方法是DR.     

An analysis of the seasonal variation of disturbance in georesistivity

Four types of disturbances in the seasonal variation in georesistivity are presented in the light of specific circumstances in China. As the results of theoretic calculation for the models and in comparison of the calculated results with the seasonal variations observed at 40 georesistivity stations, the following points are found: (1) The seasonal variation in georesistivity is caused by the change in resistivity of the surface layer, especially by the annual variation of phreatic level when the sounding depth is too shallow. This is one of the disturbances and thus has no relation to the origin of earthquake. The feature and amplitude of the seasonal variation depend on the types of disturbance models, geoelectric cross sections and sounding depth. (2) The seasonal variation in georesistivity usually has the same sign as that of the change in resistivity of shallow layer and thus the normal seasonal change appears. However, as far as the K or Q types of geoelectric cross sections are concerned, the abnormal seasonal variation in georesistivity starts to appear with a certain electrode spacing, when the interference layer is located in the first layer. (3) Both abnormal and normal seasonal variations in georesistivity will be smaller than 2% when the sounding depth is greater than 300 m. Therefore, the seasonal variations can be removed or restrained when the location of observation has been properly chosen or the electrode spacing is enlarged enough to obtain a sufficient sounding depth.     

帕米尔东北缘晚新生代旋转运动新证据

为进一步研究帕米尔东北缘晚新生代演化特征,在塔里木盆地西部英吉沙背斜上新世地层中采集了11个采点共111块古地磁样品.对样品进行系统热退磁测定,揭示了一组高温特征剩磁分量,获得了采样剖面的上新世古地磁极.特征剩磁方向为:Dg=342.4°,Ig= 59.2°,κg=32.3,α95=8.6°; Ds=352.4°,Is=49.9°,κs=59.1,α95=6.3°,相对应的古地磁极位置为:79.7°N,295.9°E,dp=5.6°,dm=8.4°,α95=6.9°.这一高温分量通过了倒转检验,代表了研究区上新世时期的原生特征剩磁.通过对英吉沙背斜周缘断裂及形成的大地构造背景分析,结合其地貌特征、GPS数据,认为英吉沙背斜在开始形成至今经历了明显的逆时针构造旋转,该旋转同晚新生代以来帕米尔东北缘喀什凹陷发生刚性构造旋转运动有着密切的关系.     

2017年吉林宁江M 4.9地震前电磁变化

2017年7月23日吉林宁江M 4.9地震前,地震影响范围内电磁台站出现多种电磁异常,其中4项电磁手段异常明显,分别是：地磁垂直分量日变幅加卸载响应比异常、地磁场总场强度F₂₁每日一值空间相关异常、绥化地震台地电阻率EW向反向下降异常及林甸电阻率EW向整点值变化异常簇异常。本文对地磁异常进行统计、分析,为东北地区未来利用电磁方法分析预测地震提供经验。     

地电阻率季节干扰变化分析

结合我国实际,本文提出四类地电阻率季节变化的干扰模型.经模型理论计算及同有季节变化的四十多台站的实测资料对比得出:(1)地电阻率季节变化是探测深度偏浅时,地表层电性变化,特别是表层地下水水位年动态变化所引起的一种与地震无关的干扰变化.其变化形态与量级取决于干扰模型、地电断面类型以及探测深度.(2)通常地电阻率季节变化与浅层电阻率变化的符号一致,呈现出正常季节变化;但对 K,Q 型地电断面,当干扰层位于地表第一层时,将从某一供电极距开始,出现反常的季节干扰变化.(3)当探测深度大于300m 时,不论正常的还是反常的季节变化,其幅度都将小于2%.因此,只要适当选择台址或加大供电极距使探测深度足够大,便可排除或压低这种干扰.      

龙门山地区的kappa（κ0）模型及汶川MS8.0地震的强地震动模拟

在地震动模拟中,高频衰减参数（κ₀）是一个重要的参数,它控制了傅里叶谱高频部分的衰减特性.本文利用汶川M_S8.0地震和芦山M_S7.0地震主余震的1671组强震动观测记录,计算了龙门山地区50个断层距小于150 km的强震动台站的κ₀,基于随机有限断层法模拟了汶川地震中这些台站的加速度时程、傅里叶振幅谱和反应谱,并与前人的研究进行比较.结果表明,合理计算的κ₀可以有效地改善加速度时程振幅和高频谱（>1 Hz）的模拟结果.另一方面,本文基于κ₀与地形高程的相关性,建立了龙门山地区的κ₀经验模型.分别采用该经验模型和κ₀= 0.04 s模拟了汶川地震的峰值加速度分布,并与观测记录进行比较.结果表明,采用本文提出的κ₀模型可以更好地重现汶川地震的峰值加速度分布,特别是在断层破裂方向的反方向区域和山区.综上,汶川地震中山区的峰值加速度明显大于盆地地区的现象,不仅与断层破裂产状有关,还与山区和盆地地区的κ₀之间显著的差异有关.