基于地震活动性资料估计鄂尔多斯块体周缘构造断层面倾角

本文以鄂尔多斯地区为研究对象,探讨了基于地震参数的鄂尔多斯周缘构造几何产状的研究方法.首先,以全国活动构造图为基础,结合地震活动性,确定了鄂尔多斯地区的地表活动构造分布图.其次,对这些活动断裂截取剖面,通过地震震源分布,运用最大似然估计法确定断层面的倾角.最后,结合震源机制解以及地质资料验证了所估计的倾角的可靠性.期望本文建立的鄂尔多斯地区断层几何模型,能为基于GPS观测开展该地区断层滑动速率反演、强震发震构造及强震危险性预测模拟等提供基础.     

速率-状态依赖摩擦定律引入连续-非连续方法的检验及断层倾角的影响

断层黏滑是一种摩擦失稳,能够诱发地震、矿震等诸多地质灾害.目前,断层黏滑(包括断层亚失稳)研究,主要集中在实验方面和基于连续方法或非连续方法的数值模拟方面.为了弥补连续方法和非连续方法各自的不足,一些兼具二者优势的连续-非连续方法应运而生.为了检验引入速率-状态依赖摩擦定律的自主开发的拉格朗日元与离散元耦合连续-非连续方法的正确性并探究断层倾角对断层黏滑的影响,首先,模拟了滑块-底板模型的滑动-保持-滑动实验;然后,模拟了双轴压缩岩样的断层倾角的影响,重点考察了断层黏滑过程中亚失稳阶段摩擦系数的演化规律.研究发现,随着断层倾角的增大,岩样上表面平均差应力的绝对值-时步数目曲线的锯齿形由规则向不规则变化;初次黏滑发生时的时步数目、平均应力降、平均黏滑周期和平均峰值应力均减小.当断层处于黏滑前阶段时,断层面各处的摩擦系数和剪应力相差较小.当断层进入亚失稳阶段后,断层面上摩擦系数的平均值下降速度加快,这可作为断层进入亚失稳阶段的特征之一.引入速率-状态依赖摩擦定律后的拉格朗日元与离散元耦合连续-非连续方法的断层黏滑结果能与现有结果（例如,断层黏滑实验结果）基本吻合,但更加丰富,这在一定程度上...     

跨断层“点-线-面”研究方法及在震例分析中的应用

基于青藏高原东北缘地区跨断层短水准资料, 采用形变异常强度、 断层合成速率和断层形变趋势累积等多种研究方法, 利用“点-线-面”相结合的研究思路, 全面分析了2013年岷县漳县M_S6.6地震前的应变背景、 断层活动和短期形变特征。 结果显示: ① 该地震处于垂直形变累积率的高值区, 应变积累程度较高; ② 断裂带之间存在显著的运动差异, 发震断裂震前中短期运动速率显著增强, 并造成区域运动的不均衡, 西秦岭局部地区应变积累增加; ③ 随着强震的逼近, 震前显著异常场地分布明显向近震区迁移和集中, 且异常强度也随之增大。 以上结果对强震发生危险地点和发生时间有短期指示意义, 因此, “点-线-面”相结合的研究方法有利于认识地震前兆信息, 对地震孕育背景判定及地震危险性分析具有重要意义。     

断层倾角对上/下盘效应的影响

上／下盘效应是近断层地震动的显著特征之一。上／下盘效应的影响因素很多,由于靠近断层,与震源相关的因素成为主导因素,尤其是断层倾角的影响最为明显。本文采用二维有限元数值模拟的方法模拟了近断层地震动,定量地考查了断层倾角对上／下盘效应的影响。结果表明：无论是走滑型断层还是倾滑型断层,随着断层倾角从0°～90°的增大过程中,上／下盘效应先迅速增大然后缓慢减小。     

基于网格搜索与模拟退火算法的地震定位数值模拟反演

地震定位是地震监测、预测和其他地震学研究工作中最基础的工作之一,高效率和高精确度的地震定位工作对于地震预警工程等各项防震减灾工作的开展都具有重要的意义。本文通过模拟退火方法反演震中位置,并对模拟退火的温度、降温方式、扰动方式和收敛阈值等进行改变,分析各种参数对模拟退火法反演结果的影响。也对模拟退火法的优缺点进行了总结和分析。     

基于地震活动性资料估计海原断裂倾角

本文以海原断裂带区域活动构造为基础,将海原断裂划分为西、中、东3段.基于1999年12月26日至2010年7月26日间的精定位小震目录,估计了海原断裂带各段的倾角.考虑海原断裂沿走向可能存在南倾与北倾两种情况,将倾角的范围设置为.首先运用网格搜索法确定了平面断层模型,其次以特征深度节点为基础数据运用多项式构建了曲面断层模型.结果表明：当进行平面拟合时,海原断裂西段与中段、东段的倾向不同,西段为南倾,其倾角值为71°,而中段、东段为北倾,其倾角值分别为72°、65°,各段的倾角值均由地表以下8 km地震资料确定.当进行曲面拟合时,在8 km深度以内海原断裂西段、中段、东段的倾角均处于80°左右,即接近陡立.西段的倾角在深度为9 km处出现转换,之后倾角接近陡立;中段的倾角在深度为16 km处出现转换,之后倾角逐渐减小,当深度为18 km时倾角为30°;东段的倾角在深度为11 km处出现转换,倾角为42°,在深度为16 km处出现第二次转换,倾角为55°,之后倾角逐渐减小.结合震源机制解和大地测量观测资料反演拟合的合理性,验证了本文所估计倾角的可靠性.     

断层破裂面倾角变化对断陷盆地强地面运动的影响

地震事件中,断层破裂面的倾角大小直接影响到地表强地震动的分布状态,尤其在断陷盆地中,强地面运动特征还可能受到盆地结构及盆地内多条围限断层的影响.本文模拟了银川断陷盆地内的活动断层——银川隐伏断层南段发生Mw6.5特征地震时,断层破裂面倾角在30°~85°范围内变化时引起的强地面运动,探讨了断层破裂面倾角变化对盆地内强地面运动分布特征和强度的影响.结果表明:破裂面倾角较缓时,银川盆地内的强地面运动分布区域不仅仅决定于发震断层的产状,同时还受到断层上盘距离最近的芦花台断层的影响,致使强地面运动集中于两条断层所围限的区域;随着发震断层破裂面的倾角逐渐增大,强地面运动以发震断层产状的影响为主,强震集中区向发震断层靠近并分布于发震断层上盘,且沿断层走向方向出现了强度不同的地震动反射区;尤其是发震断层破裂面倾角接近垂直时,受银川盆地"西陡东缓"结构和盆地西边界贺兰山东麓断裂反射作用的影响,竖向地震动反射区强度在远离发震断层的西北方向明显增大,致使芦花台断层附近区域与银川断层南段上盘区域成为地震发生时可能遭受震害最严重的地区.本文探讨结果提醒我们在类似区域的活动断层附近进行建(构)筑规划和地震工程设计时,有必要考虑发震断层破裂面倾角大小和盆地内其它断层构造的共同影响,综合评价潜在地震对盆地内近断层地表及各类建(构)筑物的危害性.     

基于定点形变资料获取断裂浅层倾向和倾角的方法研究—以唐山台为例

本文利用唐山地震台1978—2016年跨断层定点形变资料探究唐山地震台所跨断层的浅层倾向和倾角。首先,对形变资料进行数字滤波处理,消除原始观测数据中的非构造信息;其次,对数据精度进行评价,得出1997—2016年滤波后的形变数据年累计残差普遍较小、精度较高;最后,采用精度较高的形变数据计算SE和NW两倾向不同倾角下基线与水准和的累计残差分布,进而获取断层的浅层倾向和倾角。结果显示,依据跨断层定点形变资料获得唐山地震台所跨断层的浅层倾向为SE,倾角为89°,该结果与前人探槽剖面中断层产状相一致,反映出本文提出的基于长期跨断层定点形变资料通过数字滤波、数据精度评价来获取断裂浅层倾向和倾角的方法具有可行性,但本文所得反演结果与唐山地震台目前采用的断层倾向NW、倾角72°存在一定偏差。      

基于倾角道集与深度学习的地层倾角提取技术及应用研究

近年来新兴的多种地震数据处理和解释技术都需要倾角作为先验信息,传统的倾角估计方法大都依赖成像剖面,这些方法不可避免地会受到成像质量的影响,而且空间倾角的三维估计更是依赖于多条线形成的成像体.二元倾角道集因其椭圆形反射波位置对三维倾角具有指示性的特点,可以用作对倾角的估计,这样不仅能避免低质量成像剖面带来的影响,同时也能够实现仅依赖一条成像线道集的三维倾角估计.然而该方法会消耗大量人力和时间并且其结果也依赖处理人员经验.二元倾角道集在一个工区中数量庞大,可以为数据驱动特征提取的深度学习算法提供样本支持,因此本文在二元倾角道集的基础上引入深度学习算法,提出一种基于改进二元倾角道集和VGG神经网络的倾角提取技术,实现倾角的自动估计,并将倾角应用于菲涅尔带相关孔径的估计中,最后通过某工区实际数据验证对倾角估计的准确性和网络的泛化性能,再将孔径用于稳相偏移来验证倾角在实际数据中应用的有效性.

     

基于混合遗传算法的斜测电离图参数反演

斜向探测是获取电离层状态信息的重要手段之一,对斜测电离图的反演可以得到电离层的相关结构参数.遗传算法是一种有效的并得到普遍应用的反演方法,该算法的求解不依赖于初值的选择,可以有效地减少反演问题解的非唯一性,但也存在“过早收敛”和局部搜索能力差等缺陷,从而导致反演精度下降,影响反演结果的可靠性.本文提出将基于模拟退火的混合遗传算法应用到斜测电离图的参数反演中,该算法不仅把握总体能力强,且具有较强的局部搜索能力,是遗传算法和模拟退火算法的优势互补.为了验证该算法反演结果的可靠性和稳定性,首先分别采用遗传算法、模拟退火算法和混合遗传算法对合成的电离图进行反演,反演参数包括临界频率,最大电子浓度和半厚度.通过对三种算法反演结果的对比,得出混合遗传算法的反演结果最接近真实值,需要的迭代次数也远远小于其他两种算法;通过改变种群大小和总迭代次数来判断参数值的改变对三种算法反演结果的影响,得出混合遗传算法有效地降低了参数的选取对反演结果的影响.然后用这三种反演算法对实测电离图进行反演,并将它们的反演结果与斜测链路中点的实际垂测数据进行比较,结果显示混合遗传算法84.62%的反演结果可以控制在误差范围之内,高于遗传算法（76.93%）和模拟退火算法（65.38%）.这些都表明了混合遗传算法的反演结果具有较强的可靠性,在反演的寻优能力和稳定性上要明显优于遗传算法和模拟退火算法,对实测电离层图的反演具有很强的借鉴意义和应用价值.     

根据震源的两个节面的走向角和倾角求滑动角

文中推导了双力偶点源模型震源机制解得出的震源参数和用地震矩张量反演得出的震源参数之间的转换关系。并给出了实例的计算结果     

一种改进的基于网格搜索的微地震震源定位方法

震源定位是微地震监测技术要解决的主要问题.目前,井下微地震监测多采用走时拟合法计算震源位置.常规方法受到环境噪声、初至拾取误差、速度模型误差等因素的影响,定位结果存在一定误差.为了提高定位精度,本文提出了一种改进的基于网格搜索的微地震震源定位方法.本文方法根据P波的偏振特征参数计算概率密度函数求取震源方位角,并采用改进的目标函数和搜索算法计算震源的径向距离和深度.模型数据和实际资料的处理结果表明,本文方法具有较强的抗噪性,计算得到的震源方位角更加接近真实值;与常规目标函数相比,本文方法采用的目标函数具有更好的收敛性,其定位结果受初至拾取误差和速度模型误差的影响更小;本文提出的搜索算法能够消除由于错误拾取造成的观测到时中的异常值对定位结果的影响.

     

基于局部优化粒子群算法的背景噪声反演

从背景噪声中提取瑞雷波频散曲线并通过反演获得地下横波速度结构已被广泛应用于大尺度的地下结构探测和小尺度的工程勘探中.基于频散函数的反演目标函数可以有效解决多阶模频散曲线联合反演的模式误判问题, 然而其广泛分布的局部极值导致更为严重的多解性, 在大范围的参数搜索空间下很难获得最优解, 需要搭配全局搜索性能强的优化算法.本文提出局部优化粒子群算法(PSOG), 通过粒子迭代过程中引入局部优化方法提高种群多样性, 避免陷入局部极值并加快收敛速度.为验证新算法的有效性, 结合基于久期函数的目标函数对理论合成数据进行反演, 结果表明, 局部优化粒子群算法比传统算法的稳定性与准确性都有显著提高.处理了上海苏州河地区的背景噪声数据, 成功地对古河道切割造成的软弱层进行成像.PSOG算法与新型反演目标函数的结合在背景噪声勘探的工程应用上具有巨大潜力.