EMM2010模型在中国大陆的精度评估及其适用性

基于我国大陆最新观测所得的1 302个地磁测点和32个地磁台站磁偏角D、磁倾角I、总强度F的1 334组准确数据,并结合地壳磁异常能谱变化特征,对增强地磁模型(EMM2010)在我国大陆的精度及其适用性进行了定量分析。结果表明：EMM2010模型(D、I、F)在我国大陆的总体精度分别为10.45′、8.08′、112.85 nT  ;东北、华北与新疆地区模型的精度为13.07′、8.90′、130.89 nT ;华南、青藏高原及其东缘地区模型的精度为7.07′、6.65′、81.84 nT;其精度是受模型有限的截断阶数、各区域的磁异常状况和磁测数据的误差等因素共同影响的。EMM2010模型的精度在我国大陆表现出显著的地域分布特征,与磁异常的分布形态及其复杂程度、梯度密切相关,异常越突出,形态越复杂,模型的精度越低。与世界地磁模型(WMM2010)、第11代国际参考地磁场(IGRF11)相比,EMM2010模型在我国大陆的总体精度平均提高了50%,主要原因是模型不仅包含了地球主磁场,同时还包含了地壳磁场。EMM2010模型应用于我国大陆的实例及精度分析表明,模型具有一定的适用性,但有其局限性,不能准确反映出我国大陆的地磁场信息,鉴于模型的精度,建议在EMM2010模型基础上,结合我国最新的各部门的高精度磁测数据,构建我国高精度的地磁场模型。     

地磁总强度梯度的计算与分析

不仅要知道地磁场的分布规律,而且要知道地磁场梯度的分布规律。本上根据地磁场的高斯理论和地磁场的球谐模型,计算出中国及其邻近地区地磁总强度的水平梯度(南北方向和东西方向)和垂直梯度,绘制出相应的等值线图,并分析了总强度梯度的分布规律。地磁总强度的水平梯度和垂直梯度,主要随纬度变化,与经度关系不大。值得注意的是在我国的中心地区,地磁总强度的水平梯度值最大。     

南北地震带地磁加卸载响应比应用研究

强震前孕震体环境由于应力变化引起介质电导率等电磁性质的改变,区域地磁场垂直分量日变曲线会出现相位和幅度变化,地磁加卸载响应比是识别幅度异常的有效方法。计算了南北地震带及邻区18个显著地震事件前震中周边地磁台站垂直分量加卸载响应比,分析了地震前后地磁加卸载响应比时空分布特征及产生机理。研究结果显示:(1)在排除空间天气、台站周边观测环境、仪器及监测系统等因素的前提条件下,部分中强地震前,地磁加卸载响应比出现异常,占比44.4%。(2)地磁加卸载响应比阈值受纬度影响,同经度条件下,纬度越大、阈值越小;经过反复调试与对比,计算结果显示南北地震带北段响应比阈值为3.0、南段及西南地区为3.1。(3)一般情况下,异常出现后6个月内,发生中强以上地震,异常台站数量越多,对应的地震震级越大;中强地震震中位于阈值线附近可能性较大。     

中国地区地磁正常场模型研究

基于2000年中国地区的实测地磁3分量数据,分别选用Taylor模型和第四代地磁场综合模型--CM4计算并绘制出正常场分布图.由于2种正常场分布较为相似,为了进一步比较研究,分别将实测值减去2种正常场模型值以得到2种磁异常值,并利用曲面Spline模型绘制各地磁分量磁异常图,结果显示:2种异常图分布基本一致,以CM4模型作为正常场与国界外的地磁分布结合得较好,适合进行大尺度的磁场研究,计算的磁异常分布在国内以负异常为主;以Taylor模型作为正常场适合进行局部区域的磁场研究,获得的磁异常图正负分布较为均匀、合理.     

一种基于磁异常梯度测深的电性分析方法

通过收集某地区地磁台记录的磁场,和当天另一地区地磁日变场数据,以某地的地磁台记录磁场作为参考地磁场,以另一地当天地磁日变场作为主要地磁场,采用傅立叶变换对时变地磁异常进行频谱分析。计算出二地的地磁场水平导数和某地磁响应参数及视电阻率,并对其进行了一维电磁测深反演,与在同一测深剖面施测的可控源音频大地电磁测深（CSAMT）反演结果对比分析,效果基本一致。采取这种计算方法,可有效地提取磁异常深部信息,为危机矿山深部找矿增加一种新的解释手段。     

地磁场区域模型与全球模型的比较和讨论

人们常用球谐分析方法来表示地磁场的全球分布(即全球模型,Definite Geomagnetic Re-ference Field,以下简称DGRF),用多项式表示地磁场的区域分布(即区域模型).本文以1980年中国地区地磁场区域模型(Chinese Geomagnetic Reference Field,以下简称CGRF)和DGRF1980为例,计算出地磁场区域模型与全球模型的差值(Dif=CGRF1980-DGRF1980),用电子计算机绘制出差值的等值线图,并进行了讨论.从差值等值线图可以看出:对于中国大部分地区,地磁场的区域模型与全球模型之间的差值比较小,但在西北和东北边境地区,其差值明显增大.     

利用IGRF模型计算全张量地磁梯度

国际地磁参考场(IGRF)是一种描述地球主磁场的国际通用模型。目前利用该模型能够计算任意点位的地磁七要素,但随着航空全张量磁测技术的发展,对地球主磁场的全张量磁梯度数据有着迫切的需求。笔者梳理了IGRF模型的计算原理并进一步推导出球谐展开的全张量磁梯度表达式,实现了任意给定点位地磁场七要素和全张量的计算,并用地磁七要素与美国国家海洋和大气管理局(NOAA)网站计算数据进行对照,结果准确可靠。绘制了某地区地磁场的全张量磁梯度等值线图,结果满足Laplace方程,为航空全张量磁梯度测量中选择学习飞行工区和飞行高度提供了理论依据。     

地磁生物学

地磁生物学(Geomagnetobiolog)是地球物理生物学的一门分支学科,是地磁学和生物学之间的一门边缘学科。主要研究地磁场及其时间变化和空间分布的不同对地球上生物(包括动物、植物、微生物和人类)作用的规津(包括对人体的生理活动、疾病以及对动物、植物的发育、生长等影响)和机理,以及利用其对不同生物系统的不同效应于农业、医学、畜牧业、水产养殖、生态环境,乃至交通管制等问题。此外,它还研究地磁场在生命起源和演化     

南北地震带中段地貌发育差异性及其与西秦岭构造带关系初探

南北地震带中段地区发育一系列与西秦岭构造带走向近似平行的断裂系统,历史上沿上述断裂系统曾发生过多次强震甚至大地震,预示着断裂系统的最新活动特征,同时也表征了南北地震带中段地区断裂活动的差异性.文章选取南北地震带中段西秦岭构造带交接区长江水系嘉陵江一级支流白龙江和西汉水,黄河水系一级支流洮河以及渭河等上游流域为研究对象,以宏观地貌发育、水系平面展布和河流纵剖面陡峭程度等特征为基础数据,初步分析了南北地震带中段地貌发育总体特征及其与西秦岭构造带的关系.研究发现,地貌特征指示南北地震带中段明显存在构造活动性差异特征:南侧白龙江流域表现为地形起伏大、坡度陡、河流陡峭指数高等特征,主要受控于迭部-白龙江断裂带的持续活动;北侧西秦岭北缘断裂带发育部位,武山以西断裂迹象明显,渭河流域上游与洮河岷县-临洮南段等地区的地貌参数也指示了该段断裂较强的活动性.渭河及嘉陵江上游西汉水地区水系分布不对称特征指示了晚新生代以来西秦岭造山带与渭河地堑系活动的共同控制.白龙江水系主要支流所表现出的平行展布的线性水系特征表明迭部-白龙江断裂带等一系列平行断裂带对水系发育的控制作用.结合以往研究成果、历史强震和大震以及微震分布资料,我们进一步分析发现,南北地震带中段存在一条地震密集带,该带沿岷山-龙门山构造带向北,至舟曲-迭部附近跨过白龙江,向北沿礼县、宕昌及岷县至天水-甘谷-武山一带再向北经通渭、西吉等地区与六盘山构造带相接.这一认识支持南北向构造特征晚于东西向构造体系,并且很大程度上是深部地幔动力学和岩石圈圈层关系调整变动的产物的认识,同时也揭示了南北地震带与西秦岭构造带复杂的叠加复合构造关系.     

中国西部及邻区大地震时空特征、地质背景及发展趋势分析

在中国西部及邻区有一个以中国南北地震带—蒙古东部地震带、喜马拉雅地震带和帕米尔—天山—阿尔泰山—蒙古西部地震带为3条边而组成的巨型中亚三角形地震带,其大地震发生的强度之大、频度之高以及重复率之高、重复周期之短,在世界大陆上绝无仅有。这些大地震在空间上受到大地构造位置、构造应力场-滑移线场、介质力学条件、壳内低阻流变层和先存力学脆弱带等五位一体的复合控制,震中主要分布于3条边与活动断裂带交叉处的中—上地壳中;在时间上存在以21.5 a±为最小单元的多种周期。印度板块的持续顶撞和推挤,是该带大地震孕育的能源,而太阳黑子活动和地球自转速率变化可能是该带地震的触发因素。以2001年昆仑山大地震和2008年汶川大地震为标志,中亚三角形地震带可能进入了一个新的107.5 a活动中周期。果真如此,则未来数十年内在该三角形的3条边及其周缘,可能分别发生若干个M≥8.0级大地震和多个M≥7.0级强地震。     

青藏高原东北缘海原-六盘山断裂带现今地壳应力环境的数值分析

海原-六盘山断裂是青藏高原东北缘的大型边界断裂带,是中国大陆典型的地震危险区。地壳构造加载特征的定量研究有助于分析区域孕震环境,参考青藏高原东北缘GPS形变和岩石圈精细结构等资料,本文建立海原-六盘山断裂带周缘的三维岩石圈分层模型,分析现今构造加载作用下区域地壳形变和应力演化特征。数值计算结果显示:青藏高原东北缘现今处于以北东-南西向的水平挤压为主导和北西-南东向的水平引张的变形特征。青藏高原东北缘中-下地壳流变性质影响上覆脆性地壳应力环境,中地壳较低粘滞系数对应的模型地壳应力计算值与研究区实际地壳应力场相近。海原断裂中-西段构造加载作用显著,具有相对较高的库仑应力积累和最大剪应力分布;而六盘山断裂周缘地壳应力和最大剪应力小于海原断裂带。构造应力积累的空间分布差异说明六盘山断裂具有较弱的构造孕震环境,而研究区走滑型断裂的孕震加载作用显著。尽管六盘山处于较低的应力状态,但仍不能轻易忽视其长期存在的强震空区所暗示的发震潜力。     

中国大陆东部现今岩石圈结构的板条构造分区

中国大陆以银川－昆明－线（１０５°±２°Ｅ）为界,其西部和东部的岩石圈结构,构造等多方面均表现出重大差异,而且,根据山川大势和新构造断裂、地震活动、重力和地壳厚度、地磁异常、人和幔内高导层等方面的表现,西部和东部都可以再分出若干二级构造分区。以东部地区为例。本文 其分为东北区、东北区、大华北区、华中区、华南区、华南区和南海区,这七个二级构造区之间依次 被47°N构造线、阴山构造带、34°N构造线、北岭构造带、南岭构造带和20°N构造线等 所分隔。这组构造分区的基本特征是．近东西走向,宽度都在5个纬度左右,平行排列 彼此在岩石圈结构组成、构造变形的历史、方式和强襄等各方而都有明显差别．故称之 为板条状构造分区．它们是在中生代晚期以来对早期老构造进行强烈改造的过程中形成的。     

兴蒙-华北地球化学走廊带稀土元素含量与空间分布

为研究兴蒙造山带-华北克拉通地球化学走廊带区域地球化学组成及其横向空间变化,统计分析不同地理单元和五万图幅单元的REE含量并绘制其空间分布折线图.内蒙古半干旱草原土壤中稀土含量较低,与其草原沙土的粘土矿物较少有关;江苏北部冲积平原区的土壤中稀土含量较高,与降雨量存在良好空间对应关系.内蒙古红格尔到河北张家口,土壤与岩石∑REE的比值绝大多数小于1,REE发生贫化;山东章丘到江苏连云港,比值基本大于1,REE发生富集.华北克拉通内蒙地块土壤稀土特征与兴蒙造山带相似,可能受其草原沙土景观的影响.在不同构造单元之间,LREE与HREE亏损与富集的空间分布存在细微差异.结果表明:地理景观,特别是黏土矿物是影响土壤REE含量的重要因素,降雨量与REE存在良好空间对应关系,REE自身的地球化学性质的差异在土壤形成过程中对轻重稀土元素分异具有重要影响.      

Geomagnetic field anomalies over the Lombok Island region: an attempt to understand the local tectonic changes

During the last years, several investigations on the earthquakes and related tectonic structures along the Java Trench have been conducted. In this study, we focus on the Lombok Island—West Nusa Tenggara (Indonesia), which lies between the centres of the highest intensity of contiguous negative–positive geomagnetic anomalies in this region. The geological and tectonic structures, however, are not known in detail for this island, whereas a better knowledge of these conditions could lead to better estimate the potential earthquake risks and thus a possible improvement of the existing early warning system. We have performed a ground-based geomagnetic survey at 56 stations in the Lombok Island during October–November 2006 for a detailed mapping and interpretation of geomagnetic anomalies related to the geological and tectonic characteristics. The 2D and 3D magnetic maps show a general geomagnetic anomaly pattern in the Lombok Island which consists of repeated contiguous negative–positive anomalies. Two forward models have been proposed for a profile connecting a strongest apparent dipolar structure. The first model assumes a uniformly magnetized sphere as the source of the anomaly, and could be interpreted as a specific local structure composed by a quite large magnetic body. The second model considers several rocks with different susceptibilities and magnetizations, and could be interpreted as a discontinuity in the geological structures. This model agrees with the local geological surface conditions and the known large scale regional tectonic structure. Therefore, it is used to interpret our results in terms of tectonic characteristics, which suggests the potential existence of a new tectonic element (e.g. a local normal fault) in this region.     

内蒙古狼山浩日格山海西期花岗岩体特征与形成环境

内蒙古狼山浩日格山花岗岩体位于华北地台北缘西段,岩石类型主要为花岗闪长岩和黑云母花岗岩。通过岩石化学和地球化学分析,该类岩石为过铝钙碱性系列花岗岩,其中花岗闪长岩属于贫钾型花岗岩,黑云母花岗岩属于富钾型花岗岩。锆石u-Pb年龄为(243±3～272±4)Ma,具有I型和S型两类花岗岩特征,构造环境为火山孤花岗岩类。该区的主成矿区为海西期,内蒙古狼山海西期花岗岩对该区多金属元素的运移及矿床的形成具有重要作用。     

汶川大震的科学思考

在野外地震地质科学考察的基础上,围绕汶川地震发震断层的特征、发震机制、地表破裂带的分段性与分带性、南北构造带地震危险性、地震地质灾害的多发性及链生性、工程建（构）筑物的破坏特征与安全性、地震烈度区划问题及极端自然灾害的预测与应对等进行了分析和讨论,并就有关问题提出了一些新的思考。结果表明,低速滑动断层、晚更新世断层或中央活动断裂也可以发生强震;汶川地震同时具有深部构造的控震作用;地表破裂沿走向可分为映秀—安县段、北川—关口段及青川段;地表破裂可分为主破裂、牵动破裂与感应破裂3种类型;青川段的深部破裂与浅部破裂没有几何上的连续关系或继承关系;贺兰—川滇南北构造带是中国大陆强震多发带,尤其是其北段的六盘山—天水—武都—青川一带未来的强震危险性不容忽视;汶川地震地质灾害具有灾害类型多、成因机理复杂、灾害链长、规模大、范围广、灾害程度深、危害对象广、持续时间长等特点;高烈度区和活断层沿线的地质灾害危险性区划与预测评价对防灾减灾极为重要;活动断裂沿线应注意破裂影响带宽度与建筑物安全避让距离;应对地震等极端自然灾害,应以预防为主,综合减灾;地震烈度区划应同时考虑活动断层的复发周期、地震的离逝时间乃至地形地貌条件;重大工程应提高设防烈度;应当加强极端自然灾害预测评估,完善应对对策和提高应对水平。     

2011年3月24日缅甸7.2级地震对云南地区的影响研究

利用2011年1—6月云南地区的连续波形资料,采用背景噪声和波形互相关方法分别反演该地区的速度结构以及2011年3月24日缅甸7.2级地震前后60d的速度变化图像。同时,根据云南地区中小地震计算缅甸地震前后应变能释放响应比空间分布,并利用缅甸地震的震源参数,计算了缅甸地震对云南地区主要断裂产生的库仑破裂应力影响。结果显示:(1)禄劝至华坪一带、永定至泸水区域和通海至建水地区震后波速增加,同时该地区地震活动增强,相应断裂上库仑破裂应力增加,说明缅甸地震对这些区域具有加速构造活动的正影响;(2)小江断裂带以东马龙至宣威地区和南汀河断裂带以南临沧至景洪地区震后波速降低,地震活动减弱,断裂上库仑破裂应力降低,说明缅甸地震对该区域具有减缓构造活动的负影响。     

青藏高原东缘—扬子特提斯构造域深部结构与地壳形变研究

青藏高原东缘和扬子西缘的构造带是中国特提斯构造域的重要组成部分,该构造域受欧亚板块与印度板块陆—陆碰撞、高原隆升、块体裂解或拼接挤压等强烈构造活动的影响,记录和保存了多期次的特提斯构造演化历史痕迹。同时,该研究区域也是中国西部地区地壳形变最强烈的地区之一,其浅表形变特征与深部构造之间存在怎样的关联和制约机制是目前国际地球科学的一个研究热点。本研究依据作者十多年来持续在该区域开展的地质—地球物理研究,通过深部地球物理多参数结构成像、沉积盆地分析、地壳形变和强震孕育机制等综合对比分析,发现在青藏高原东缘的下地壳存在低速和高泊松比异常带,该异常体与来自青藏高原上涌的软流圈热物质汇聚,导致从扬子西缘到青藏高原的下地壳和上地幔的深部结构发生显著变化。沿着龙门山断裂带,中、下地壳存在交叠相间的低速(高泊松比)和高速(低泊松比)区域,这些深部结构分布特征与地表形变及前陆盆地隆坳格局具有较好的一致性。基于上述认识,提出了青藏高原东缘—扬子板块的深部接触模式及其相应的盆山耦合关系,阐明了板块碰撞—耦合的深部动力学过程对剧烈地壳形变、盆地隆坳格局和强震诱发的制约关系。本研究成果将为深入认识青藏高原东缘高原急剧隆升、盆地基底结构与隆拗格局,以及强烈地壳形变的深部动力学机制提供参考信息。     

川滇构造带及其邻区的地壳结构与地震分布

综合前人资料分析了川—滇构造带及其邻区地壳－上地幔速度结构与地震分布的关系。结果表明,川—滇构造带具有同青藏高原地壳－上地幔结构相似的某些特征;地震活动主要沿安宁河断裂带和小江断裂带分布。震源以永仁、渡口和会理三地所在区域最浅,向四周渐深     

是地层单元还是构造单元？

古大陆边缘变质地质体性质的确定对于探讨大地构造演化具有十分重要的意义。由于后期变形变质作用的影响,原先不同的构造单元往往被改造成看似完整的一套地层单元,但在同位素年龄、变质程度、岩浆活动与地层的专属组合及其空间延伸等方面则变化很大,这在华北古陆北缘的单塔子群和南缘的太华群中最为典型。因此,笔者建议用“构造－岩相杂岩体带”填图法来取代以地层为骨架的变质岩区地质制图,这有助于确定该地区的大地构造演化进程。