甘肃祁连山主动源重复探测项目建设及震源重复性分析

甘肃祁连山主动源重复探测激发源位于甘肃省张掖市祁连山西流水水库,2015年7月9日各系统开始正式运行,11月10日完成了为期40天的连续激发实验。观测资料处理结果表明,气枪震源具有良好的一致性和可重复性,整个观测系统能比较清晰地记录到震源激发的信号。祁连山主动源项目建设取得的结果可为主动源探测工作提供宝贵经验和科学借鉴,不断取得的观测数据为跟踪了解祁连山地区的深部结构时空变化提供了可能。     

甘肃祁连山主动源重复探测项目建设及震源重复性分析

甘肃祁连山主动源重复探测激发源位于甘肃省张掖市祁连山西流水水库,2015年7月9日各系统开始正式运行,11月10日完成了为期40天的连续激发实验。观测资料处理结果表明,气枪震源具有良好的一致性和可重复性,整个观测系统能比较清晰地记录到震源激发的信号。祁连山主动源项目建设取得的结果可为主动源探测工作提供宝贵经验和科学借鉴,不断取得的观测数据为跟踪了解祁连山地区的深部结构时空变化提供了可能。     

甘肃主动源建设发展与展望

利用大容量气枪震源探测已成为探索地震预报新途径的一个重要发展方向,将推进经验性地震预测与物理预测的结合。祁连山、刘家峡气枪发射台的选址与建设经历曲折过程,在多方努力和帮助下,克服重重困难,最终高质量完成。祁连山气枪发射台的稳定运行,已积累了丰富的主动源气枪激发数据,并取得了多项创新性成果。新建的刘家峡气枪发射台将实现对海原断裂和西秦岭北缘深大断裂的连续监测,通过多点监测,分析强震孕育与区域应力场和介质变化的关系,开展地震危险性的分析研究。位于青藏高原东北缘强震活动强烈地区的甘肃未来计划再建设3个气枪主动源,联合祁连山、刘家峡气枪主动源,实现对青藏高原东北缘断裂带系进行主动源四维探测,对于甘肃的防震减灾和地震预测具有重要意义。     

大容量气枪主动源波形资料处理(一):云南宾川

宾川气枪地震信号发射台以水库大容量非调制气枪阵列为震源,可以连续不断地激发重复性极高的地震信号。本文利用其2013年的数据,对地下介质进行了观测。由于水库水位的变化对震源波形及远处台站接收到的地震波形会产生影响,因此,为了区分介质变化与震源变化,研究了陆上水库环境下激发气枪震源所产生的地震波形的特征和合适的处理流程。结果表明:1水库水位变化较大时,同一台站记录的地震波形之间的互相关系数过小,不能直接进行叠加处理,需进行震源聚类分析,而震源聚类受水位变化量的控制;2为消除水位的影响,进行了反褶积处理,当震中距小于10km时,对不同水位激发的信号进行叠加再进行反褶积的效果优于直接进行叠加的效果;3通过互相关计算和信噪比分析发现,4个台站的波形变化可能是由地下介质变化引起的。     

祁连山气枪主动震源浮台漂移钢索悬吊控制技术

针对地下介质动态变化监测研究中的信噪比、震源可重复性和波速精确测量等关键问题,利用大容量气枪作为主动震源,构建了一套高性能的主动源探测技术系统,该系统主要由气枪震源和信号接收2部分组成。为了解决浮台偏离设定位置的问题,提出了浮台漂移控制技术。实验结果表明,该技术可以有效地解决气枪激发后浮台受到水流冲击作用而偏离设定位置的问题。本研究结果可为一定激发场地情况下的气枪主动震源重复探测工作所借鉴。     

大容量气枪震源主动探测技术系统及试验研究

针对地下介质动态变化监测研究中的信噪比、震源可重复性和波速精确测量等关键问题,利用大容量气枪震源,构建了一套高性能的主动探测技术系统,该系统包括气枪震源激发和信号接收,并在河北、云南和新疆等地的内陆水库和人工水体等不同激发环境,开展了探索性试验研究。试验结果表明:①气枪震源激发频率低,能量强,具有高度的可重复性、可通过叠加提高信噪比、探测距离大、绿色环保等特征,是一种理想的低频震源;②该探测技术系统操作简单,易控制,自动化程度高,探测精度高,能观测到固体潮引起的连续变化,可应用于区域尺度地下介质动态变化监测和开展4D 地震学研究;③气枪震源激发产生的信号震相丰富,有较强的S波,为研究地壳介质特性、应力分布及其动态变化等提供了新的技术路线。     

祁连山气枪主动震源浮台漂移钢索悬吊控制技术

针对地下介质动态变化监测研究中的信噪比、震源可重复性和波速精确测量等关键问题,利用大容量气枪作为主动震源,构建了一套高性能的主动源探测技术系统,该系统主要由气枪震源和信号接收部分组成。为了解决浮台偏离设定位置的问题 ,提出了浮台漂移控制技术。实验结果表明,该技术可以有效地解决气枪激发后浮台受到水流冲击作用而偏离设定位置的问题。本研究结果可为一定激发场地情况下的气枪主动震源重复探测工作所借鉴。     

非调制大容量气枪信号处理中反褶积方法的对比研究

利用云南宾川主动源资料,对比分析了阻尼系数法、水准法、最小二乘法、时间域迭代法以及维纳法去除气枪信号震源响应的效果。结果表明:①在参数选择正确时,以上方法得到的波形差异不大。其中阻尼系数法、水准法参数选取难度最大,最小二乘法虽然能够自动找到最优解,但步长设置过小时,计算效率低,步长设置过大时,易出现假极值点。时间域迭代法及维纳法的参数对结果的影响相对较小。②对于高信噪比叠加信号,时间域迭代法得到的信号信噪比最高,计算时间对比其他方法增加不大,是一种较好的反褶积方法。对于单枪低信噪比信号,当只需要到时信息时,可使用时间域迭代法,但需波形信息时,从波形的可信度及计算效率上考虑,维纳法是更加折中的方法。     

基于甘肃气枪主动源的“地下云图”构建

在陆地气枪主动源技术系统不断发展的基础上，使用地震层析成像和计算机图像处理技术，把地震波物理参数(地震波速度和v_P/v_S)演化过程以气象云图的形式表现出来，达到“看图识天气”的目的。利用地震波速“地下云图”的结果开展地震孕育过程和机理研究，深入了解强震发生前后震源区地震波速度和波速比的时空演化表征，总结提取具有普适性的地震学前兆参数及其指标，对进一步提高地震预测预报效能有着重要科学意义。     

利用水库大容量非调制气枪阵列进行区域尺度地下结构探测和监测

<正>大量的地震学证据表明,地震的发生与深部的结构密切相关。除去与地下结构相关,地震的发生更重要的是与地下的结构和状态的变化有关。地震通常被认为是由于地下应力的积累和释放造成的,因此,应力状态及其变化是影响地震发生的关键因素。如果我们能够对地     

甘肃张掖M5.0地震前气枪信号走时变化研究

利用祁连山主动源观测系统记录的气枪激发信号资料,通过滤波、叠加、反褶积、互相关等处理,获得了观测系统各台站P波不同震相走时变化数据,发现2019年9月16日张掖M5.0地震前震源区附近台站存在一定的P波走时变化,表明震源区地下结构在震前存在应力状态的改变。     

青藏高原东北缘祁连山地区地震台阵背景地噪声特征

基于祁连山地区78个地震台站的垂直分量连续波形记录,计算台站对之间背景噪声的互相关函数,并叠加得到5—10 s和10—20 s两个周期的瑞利面波信号。利用归一化振幅方法,分析不同周期范围的噪声源能量在不同方位随季节变化的规律。研究结果显示:祁连山地区5—10 s周期背景噪声的能量优势来源,夏季集中在110°—170°方位,冬季集中在300°—350°方位,但在110°—150°方位也有相对微弱的能量分布,表明第二微震带的噪声能量来源在夏季主要来源于太平洋的海洋活动,冬季主要来源于大西洋的海洋活动;10—20 s周期背景噪声的能量优势来源在夏季集中在70°—150°和170°—230°方位,在冬季则集中在290°—350°和70°—130°方位,表明第一微震带的噪声能量在夏季主要来源于印度洋的海洋区域,冬季主要来源于北大西洋和太平洋。由于2个周期的背景噪声源在祁连山地区存在明显的季节差异,因此在利用背景噪声方法研究该地区介质速度结构时,需充分考虑噪声源非均匀性产生的影响。     

Occurrence of Alaskan-type mafic-ultramafic intrusions in the North Qilian Mountains, northwest China: Evidence of Cambrian arc magmatism on the Qilian Block

Field relationships, mineralogy and petrology, whole‐rock chemistry, and age of the Zhamashi mafic–ultramafic intrusion in the North Qilian Mountains, northwest China, have been studied in the present work. The Zhamashi intrusive body consists of ultramafic, gabbroic, and dioritic rocks in a crudely concentrically zoned structure. The ultramafic rocks are layered cumulates with rock types varying continuously from dunite through wehrlite and olivine clinopyroxenite to clinopyroxenite. The gabbroic and dioritic rocks are also layered or massive cumulates with rock types varying continuously from noritic gabbro through hornblende gabbro to diorite. The ultramafic and adjoining gabbroic rocks are discontinuous in lithology and discordant in structure across the interface. The interface is steep, sharp, and fractured. Contact metamorphic zones are well developed between the Zhamashi intrusive body and the country rock. The concentrically zoned structure of the intrusive body and the intrusion into the continental crust are the two main pieces of evidence for considering that the Zhamashi intrusion is Alaskan‐type. The mineral chemistry of the chromian spinels (Cr‐spinels) and clinopyroxenes, and the variation trend of the whole‐rock compositional plot in the (Na₂O + K₂O)–FeO–MgO (AFM) diagram are also supportive of this consideration. The age of the Zhamashi intrusive body, determined with sensitive high mass‐resolution ion microprobe on the zircon grains, is 513.0 ± 4.5 Ma. Parental magma of the Zhamashi intrusion is compositionally close to the primitive magma produced by partial melting of the mantle peridotite. It was differentiated by fractional crystallization at low total pressure and under H₂O‐rich conditions in an arc environment to form all the major rock types. The concentrically zoned structure of the Zhamashi intrusive body was constructed in two stages: formation of a stratiform‐type layered sequence, followed by diapiric re‐emplacement. The occurrence of the Alaskan‐type intrusion suggests an active continental margin and Cambrian arc magmatism for the northern margin of the Qilian Block.     

祁连山东北缘黄土磁组构记录的古风向重建

近年来,利用黄土磁化率各向异性/磁组构（AMS）研究古风向变化被广泛应用.在对祁连山东北缘厚75.5 m的中路黄土剖面岩石磁学和磁组构研究的基础上,恢复了该区1.4 Ma以来古风向变化序列.磁组构指示的古风向表明,在1.4～0.78 Ma期间,本区的地面主导风向为NW-SE;从0.78 Ma开始,地面主导风向逐渐向NE-SW过渡;至0.5 Ma时,该区地面主导风稳定为NE-SW向.对青藏高原隆升的研究显示,在1.2～0.8 Ma期间青藏高原发生过称为“昆黄运动”的大规模隆起.结合我们对主导风向变化驱动因子的分析表明,祁连山东北缘近地面主导风向的第一次转变很可能是同时期青藏高原构造强烈隆升对大气环流影响产生的环境后果.     

2002年12月14日甘肃玉门5.9级强震余震记录

介绍了2002年12月14日21时27分甘肃玉门Ms 5.9破坏性地震后,在流动观测中所获取的强余震记录资料,并对其进行了地震波动力学特性的初步分析.     

Magnetostratigraphy of the late Cenozoic Laojunmiao anticline in the northern Qilian Mountains and its implications for the northern Tibetan Plateau uplift

The uplift process of the Qinghai-Tibetan Plateau holds the key to understand the dynamic mechanisms of continental crust shortening and mountain-building and to test the relationship between the Tibetan uplift and tectonic-climatic coupling and environmental im-pacts[1―4].However,there are still many debates in the process and mechanism of how the Tibetan Plateau uplifted to the present configuration.Among various approaches to solve these key questions,dating of the Cenozoic stratigraphy …     

汶川地震序列动态跟踪与甘肃震情动态判定的预报实践感悟

在汶川地震序列的动态跟踪与甘肃震情的动态判定过程中,本文作者成功地把握了甘肃震情、一定程度上把握了汶川地震序列的动态发展变化,并对5月18日四川江油发生的6.0级地震作出了成功预测。这一预测实践使本文作者更加深刻地感悟到,地震预报虽然是一个十分复杂的没有被攻克的世界性难题,但对于一个特定的地区,如果预报思路和方法得当,要实现一次乃至数次成功的预报是可能的。这对地球科学家们如何认识地震预报问题有一定的意义。