一种计算局部断层错动量的方法

通过跨断层形变测量,可以计算求得断层位移量。有多余观测数据时、可以采用测量相差法求得跨断层点位之间的相对位移量。但有时这样求出的各点位移量大小不一,甚至互相矛盾。本文试图提出一种方法,即利用跨断层测量成果,结合测量场地附近一定范围内的地     

提取断层位移突变信息的一种方法与实践

本文提出了一种适合于跨断层形变测量数据处理的相对分析平差原理,并应用突变论方法分析了相对位移突变及其稳定性问题,实例验证了方法的正确性。     

华北地区震前断层水平异常活动特征

分析了首都圈及邻近地区跨断层基线测量资料, 研究了唐山、大同及张北地震前后断层水平异常活动特征。结果表明, 震前在震中外围存在显著的断层水平异常活动, 监测断层水平活动是地震预测的有效手段; 同一测点震前断层水平异常活动具有相似性特征; 唐山地震前在震中附近一定范围内出现的断层水平异常活动, 具有断层预位移性质。     

基于无人机倾斜航空摄影三维点云测量同震倾滑变形研究

2021年5月22日青海玛多发生M_S7.4地震,震源断层错动在地表形成了长达160 km的同震地表破裂。可靠的地震地表破裂带参数是研究震源断层活动机制和评价地震危险性的重要基础。采用无人机倾斜摄影测量技术可以获得高精度的点云数据并产出DOM和DEM数据。通过跨破裂带的地形测量,获取了玛多M_S7.4地震同震地表变形的垂直位移、水平缩短量和水平拉张量等参数。测量结果显示,玛多M_S7.4地震发震断层在不同破裂段具有不同性质和大小的倾滑分量,其中具有压扭性质的野马滩观测点断层垂直位移为0.69～1.01 m,倾向水平缩短量为0.17～0.41 m,倾滑位移为0.71～1.09 m;具有张扭性质的朗玛加合日段断层垂直位移为0.34～0.54 m,倾向水平拉张量为1.99～2.08 m。     

跨断层位移测量与局部断层活动

跨断层微量位移测量,目的在于了解断层的活动方式。对一些实测资料的分析表明,断层附近的一定范围内,其跨断层点位间的相对位移,主要是断层两盘相对运动造成的,而介质应变在这一局部区域的影响可以忽略不计。因而通过测量资料分析断层的运动,一般可以把两盘作为不变形的刚体处理。同时,由于断层的活动往往表现为两侧块体沿断层面的相对滑     

北京地区断层的活动

应用断层位移测量资料,对北京地区断层的话动性作了初步分析,表明一些跨主要断层所布设的短基线、短水准观测成果,在1976年唐山地震的孕育、发生过程中,显示了较为明显的错动,而不跨断层的测量结果则显示无错动或错动很少;不同断层的不同部位,其活动性则有相似也有差异.     

温度变化引起跨断层位移测量结果的年周期变化

本文首先给出了北京地区若干跨断层位移测量结果的年周期变化.而后,用二维非线性有限元方法,模拟了温度变化引起的跨断层位移测量结果的年周期变化.计算得到的应变量与野外观测大体一致.结果表明,在地壳介质不均一条件下,地表温度变化足以引起已观测到的种种复杂现象,诸如:存在两类基线,一类是当地表温度升高时增长;另一类是当地表温度升高时缩短.同时,存在两类水准变化,一类是断层热胀系数大的一盘,当地表温度上升时抬升;另一类则相反等等.一般说来,地壳介质是不均一的,因而温度对跨断层位移测量的干扰是不容忽视的.      

2种基于Matlab平台的断层位移测量软件对比分析——以阿尔金断裂东段为例

测量地表的断层位移对于恢复同震位移和长期累积位移分布非常重要。近年来,编程软件的不断更新和高精度地形数据(例如激光雷达探测与测量和无人机航空摄影测量)的积累为测量密集的断层位移数据提供了前所未有的机会。文中主要对2款比较常用的断层位移测量软件——La Di Caoz和3D_Fault_Offsets进行介绍。首先,基于阿尔金断层东段石包城铁矿附近的1个位移测量实例分别说明这2款软件的工作原理;然后,分别对比和总结了其在目标地貌标志、界面、输入文件类型、自动化程度、适应性、可重复性和输出文件类型等方面的差异和优劣;最后,基于2种软件在阿尔金断裂东段获得的2组断层位移数据的相关性研究,探讨2种软件的结果是否相互验证,以及线性地貌标志的弯曲程度对测量结果的影响。通过对2种软件所得测量结果与野外地质测量结果的对比,以及对软件测量结果的可靠性和地质意义的讨论,我们认为目前这2款软件都存在自动化程度较低和人为因素影响较大等不足之处,高度自动化和人工智能的引入可能是断层位移测量方法的发展方向。     

丽江7.0级地震前后断层活动协调比及离散度分析

跨断层流动形变观测能直接反映观测场地所在断层的活动情况,张超等(1987)采用断层刚体模型推导了利用跨断层基线、水准测量数据计算断层的水平扭动和垂直位移公式,并且经公式推导分析得出计算结果对监测断层现今活动非常有利,张晶等对利用跨断层基线和水准测量资料推算断层活动参数公式进行了改进,采用断层三维立体模型计算了断层三维运动参数,并在此基础上提出了断层活动协调比的概念.     

祁连山北缘断裂带的现代构造运动

本文依据现今区域水准测量资料及跨断层位移测量资料阐明祁连山北缘断裂带现今活动特点是以近南北—北东向的挤压并兼有右旋走滑的水平活动方式为主,在玉门一张掖段并伴有近似反对称的升降运动,最大垂直形变梯度R为0.2毫米/公里·年左右,跨断层基线测量的缩短速率为0.2—0.5毫米/年。在河西走廊内部,受次级构造运动的影响也存在有局部的隆起、拗陷的升降运动及断裂活动     

自然电位梯度测量中的地形改正

地形改正是重力和电法勘探中用于消除测点周围地形起伏对观测结果影响的技术.由于地形形成自然电位异常的微观机理较为复杂,解析公式难以得到,可以采用最为直观的方法,寻找两者之间的拟合公式.根据研究,在自然电位梯度测量中,地形引起的自然电位异常分为两种:一是异常与地形起伏是镜像关系,这种情况占多数;另一种情况是异常与地形起伏为反镜像关系.多数地形起伏与异常存在线性关系、二次关系和指数关系,以线性关系为主.具体采用哪种拟合关系,可选取典型的地形和自然电位曲线,通过其变化规律进行判断;也可以采取试算的办法,通过改正效果的比较选择合适的拟合公式.本文选择鄂尔多斯盆地作为研究地点,提出了适用于自然电位梯度测量的地形改正方法.通过三种拟合公式改正效果的比较,得出线性拟合公式能更好地描述该测区内相对高差与自然电位改正量之间的关系.地形改正有效地消除了相对高差与自然电位之间的相关性,改正后的自然电位曲线能够较好地反映地下地质信息,自然电位等值线图异常更加突出.自然电位梯度测量中,地形起伏可影响异常形态,特别是起伏地形的面积与目标地质体的面积大小相当时,两者异常有可能难以区分,因此地形改正的研究具有重要的实用性.     

Approximate recovery of coseismic deformation from Taiwan strong-motion records

Since 1990, digital strong-motion accelerographs and global positioning system (GPS) instruments have been widely deployed in the Taiwan region (Shin et al. 2003; Yu et al. 2001). The 1999 Chi-Chi, Mw 7.6 earthquake and the 2003 Chengkung, Mw 6.8 earthquake were well recorded by both digital accelerographs and GPS instruments. These data offer a good opportunity to determine coseismic displacements from strong-motion records and to compare the results with those derived from GPS measurements. As noted by Boore (2001), a double integration of the acceleration data often leads to unreasonable results, and baseline corrections are therefore required in most cases before the integration. Based on the works of Iwan et al. (1985) and Boore (2001), we developed an improved method for baseline correction and validated it using an extensive set of data from shake-table tests of a known “step” displacement on 249 accelerographs. Our baseline correction method recovered about 97% of the actual displacement from the shake-table data. We then applied this baseline correction method to compute coseismic displacements from the strong-motion data of the Chi-Chi and Chengkung earthquakes. Our results agree favorably with the coseismic displacements determined by the GPS measurements at nearby sites. The ratio of seismic to geodetic displacement varies from 0.78 to 1.41, with an average of about 1.05.     

The Influence of Thrust Fault Structure on Cross-fault Short-leveling Survey

Aiming at different variation patterns of cross-fault short-leveling before earthquakes, the paper establishes the 2-D finite-element models with different crustal stratification and fault occurrence perpendicular to Longmenshan fault zone. By contact analysis and viscoelastic finite element method, the influence of fault structure on cross-fault short-leveling is obtained under the same constraint conditions, the results show that:with the increase of the horizontal projection distance of fault, the cumulative displacements of surface increase gradually in the models with fixed dip angles of the fault plane (model 1). However, when the horizontal projection distance exceeds 20km, the influence of fault''s dip angle on the cumulative displacements of surface short-leveling will decrease significantly, and the cumulative displacements are maintained at about 1.5m. However, in the listric fault models (model 2),when the projection distance is less than 20km, the listric fault structure impedes the sliding of fault. The short-leveling variation rate is only half of model 1; as a result, the ability to reflect the regional stress enhancement by cross-fault short-leveling is further weakened. But when the horizontal projection distance exceeds 25km, the cumulative displacements significantly increase, with the maximum displacement reaching 1.75m. The results of equivalent stress show that the listric fault structure causes a sudden increasement in equivalent stress when the horizontal projection distance is 10km, higher equivalent stress values are accumulated between the projection distance of 5-20km, and then high-low stress difference zones are formed at the bottom of the fault plane and near the transition zone of low-high dip angle.     

A methodology for using optimal MSIS parameters retrieved from SSULI data to compute satellite drag on LEO objects

A key application to be derived from Space Weather research will be to forecast atmospheric drag on low Earth orbit (LEO) satellites with significantly better accuracy than is attainable today. The recently launched STP P91-1 ARGOS mission will serve as a testbed for the use of future operational ultraviolet remote-sensing data to achieve such an improvement. This paper describes the associated methodology, which uses discrete inverse theory in conjunction with the data to derive correction factors in near real time for the MSISE-90 empirical thermospheric model. To simulate the application of this technique to orbit prediction, we use the Jacchia-71 operational model to generate an evolving “ground truth” upper atmospheric state over a 48 h time period. This permits a state-of-the-art Satellite Tool Kit orbit propagator to synthesize a corresponding “ground truth” orbit on a standard LEO test object at 350 km altitude. Our tests show that, for orbit prediction, the “data-enhanced” MSIS density specification can provide significant improvement over the uncorrected MSIS specification. However, for orbit prediction, the results are sensitive to the strategy selected for applying the correction factors. We contrast our results for orbit prediction with those of Marcos et al. (1998. Astrodynamics. Vol. 97(1). AAS, San Diego, pp. 501–513) for precision orbit determination. An important result in the context of Space Weather is that the Jacchia and MSIS models can show significant point-to-point disagreement, which has major implications for operational specification of thermospheric drag.     

海洋磁测日变校正的纬度改正方法研究

目前,在远海开阔性海域磁测中,尚难以有效设立日变站,致使日变改正仍存在着困难.本文利用地磁台站实测资料对地磁日变的纬度分布特征进行研究,发现日变值随纬度变化具有由Sq电流中心向南北两侧递增的规律,且二者之间的关系可用二次函数近似描述。以此规律为基础我们建立了纬度改正方法,该方法以经度链为基站,利用基站数据得到日变值与磁纬度的拟合函数以进行纬度改正,再调整时差作为经度校正即得到计算站的日变值.实测数据计算结果表明,相较于加权平均法,此方法在远距离(经度差达40°)仍能保持较高的校正精度(<4 nT),因而能更好地适用于远海磁测.     

基于虚拟日变台进行地磁矢量数据日变通化方法

流动地震地磁矢量观测是一种获取地震前兆异常的方法,试验研究和观测实例表明,地震孕育引起的地磁场异常变化量级较小,因此在观测、数据处理过程中都要尽可能消除误差提高精度.本文主要从地磁矢量数据日变通化精度方面开展讨论,首先使用反距离加权插值法由泰安、武汉、崇明、杭州4个地磁台观测资料计算出蒙城地磁台相应的虚拟地磁数据,其磁偏角、水平分量、垂直分量三个要素与真实观测值的相关系数分别高达0.9987、0.9946和0.9806,验证了反距离加权插值方法对地磁观测数据空间插值的有效性.其次,选择东部和西部测区分别使用反距离加权插值方法建立各地磁矢量测点位置的虚拟日变台并用其进行通化,实例计算结果表明,该方法可有效提高日变通化精度,对于地磁台站稀疏地区更具实际应用价值.     

利用MERIS水汽数据改正ASAR干涉图中的大气影响

大气对流层对雷达信号的传播延迟是制约重复轨道InSAR高精度测量应用的重要因素之一.本文描述了MERIS水汽数据用于ASAR干涉图大气改正的方法;并以美国南加州地区为例,选取4对ENVISAT ASAR数据进行了大气改正的研究.结果显示对这4幅干涉图,经过MERIS水汽数据改正后InSAR与GPS差异的RMS分别〖JP2〗降低了41.7%,65.2%,19.3%和39.4%.平均改善程度达41.4%.更重要的是,经过MERIS水汽改正后,从2005~2007年〖JP〗干涉图和2004~2007年干涉图中,能清楚地识别出三处形变最明显的区域：Long Beach-Santa Ana 盆地、Pomona-Ontario和San Bernardino,其形变速率从-8 mm/a到-28 mm/a,大部分在-20 mm/a左右,与这些地区2003年以前的历史形变速率基本一致.因此,采用无云条件下的MERIS水蒸汽数据改正同步获取的ASAR干涉图,可以显著地降低大气水汽对干涉图相位的影响,从而更真实地反映地表形变等地球物理信号.     

有限单元法在首都圈地区跨断层水准测量监测能力初步评价中的应用

以首都圈地区布设在不同断层上的24处跨断层水准观测为研究对象, 建立了地壳分层结构、 含不同倾角断层的三维有限元模型, 模拟计算了断层倾角和走向对跨断层水准观测结果的影响, 并结合跨断层水准测量资料、 震例研究及R值预测评分, 对首都圈地区跨断层水准测量监测能力进行了初步评价。 结果表明: ① 跨断层水准观测能力一定程度上受倾角和走向因素的共同影响; ② 跨断层水准布设于倾角30°~70°且走向与地面水平最大位移方向近垂直时具有较好的映震效能; ③ 首都圈跨断层水准监测体系总体而言具备较强的监测能力。     

华北地区跨断层流动形变监测场地优化初探

首先分析了华北地区跨断层流动形变监测场地布测现状及监测效能,继而依据跨断层流动形变测量规范及监测的可控性、均匀性、目的性以及监测场地监测效能等,结合该区域断裂活动及地震活动性研究结果,给出华北地区跨断层流动形变监测场地拟优化布设结果。该优化布设结果消除了华北地区跨断层流动形变网监测地震活动盲区,有助于提高该区跨断层流动形变网监测地震活动能力。     

VTI介质长偏移距非双曲动校正公式优化

常规Alkhalifah动校正公式精度低,不能精确描述各向异性介质长偏移距地震反射同相轴的时距关系.本文以提高VTI介质长偏移距地震资料动校正公式的精度为目标,在分析VTI介质常规动校正方程的基础上,根据误差最小原理建立优化校正系数图版,实现对常规动校正公式大偏移距误差的修正,建立最优化校正Alkhalifah动校正方程,实现了对VTI介质长偏移距地震资料常规动校正方程的改进.之后由Fomel群速度公式导出高精度VTI模型长偏移距时距函数,提出了高精度VTI介质长偏移距地震资料动校正方程.将以上的动校正方程用于各向异性参数反演,模型计算表明最优化校正Alkhalifah动校正方程的反演精度是常规长偏移距动校正方程反演精度的2～4倍,高精度动校正方程的反演精度是常规动校正方程反演精度的2～8倍.