基于张衡一号卫星波动观测的人工甚低频台站信号特征统计分析

地基人工甚低频(10~30 kHz)台站信号可以穿透电离层, 甚至泄露进地球磁层, 从而导致内辐射带高能电子的沉降.研究人工甚低频台站信号的特征对于研究辐射带电子的损失具有重要的科学意义.基于张衡一号卫星2019—2022年的电场观测数据, 本文对全球10个人工甚低频台站在电离层中的信号特征进行了研究, 统计分析了电离层中人工甚低频台站信号的昼夜差异、季变规律、对地磁活动水平的依赖性, 及其在地磁共轭区的分布特征.结果表明, 人工甚低频台站信号会传播至台站上空电离层及其共轭区, 信号辐射范围及强度与台站的发射功率呈正相关.电离层电子密度对甚低频信号的传播具有重要影响, 在夜侧和当地冬季, 电离层电子密度相对较小时, 泄露进入内磁层的人工甚低频台站信号较强, 而信号强度受地磁活动影响很弱.在台站上空, 信号增强区域以穿刺点为中心呈现近圆形分布, 并存在明显的波模干涉效应, 在共轭半球, 信号增强区域中心相对共轭穿刺点会发生极向漂移(L＜2的台站)或赤道向漂移(L＞2的台站), 但所有台站的电波能量都被限制在1/2赤道电子回旋频率磁壳以内的区域.这些统计观测特征表明, 发射台站位于较低L值(L＜1.4)的人工甚低频台站信号在内磁层中主要以非导管模式传播到共轭半球, 而发射台站位于较高L值(L＞2.6)的人工甚低频台站信号主要以导管模式传播.

     

电磁卫星地震应用进展及未来发展思考

法国DEMETER(Detection of Electro-Magnetic Emissions Transmitted from Earthquake Regions)卫星是世界上第一颗专门针对地震电离层扰动监测的电磁卫星,于2004年发射, 2010年底结束运行,共在轨飞行6.5年,获得3万多条整轨数据,为地震监测及电离层物理研究提供了坚实的数据基础。全球科学家利用这颗卫星的数据开展了大量的地震应用研究,发表文章上百篇,将电磁卫星的地震应用研究推向了新的阶段。中国第一颗电磁监测试验卫星CSES(China Seismo-Electromagnetic Satellite)于2018年2月2日成功发射,目前已完成在轨测试并交付使用,科学数据也已正式对外发布。如何充分发挥CSES卫星的应用效能,将空间电磁监测向业务化运行转化,总结和思考DEMETER卫星的技术进步、研究成果及曾经出现过的问题,十分重要。因此,本文着重介绍DEMETER卫星在地震监测应用领域的代表性研究进展,并结合CSES卫星的设计和运转实践,对未来空间地震电磁探测及科学研究的发展方向进行一些初步讨论。     

2008年汶川MS8.0地震前成都台NE向地电阻率趋势异常的数值模拟

本文针对汶川大地震前位于源区特殊部位的成都台NE测向地电阻率的大幅度趋势下降过程, 以测区地表地电阻率变化与测区内部介质(真)电阻率变化的物理联系的理论为依据, 模拟了测区底层因受孕震过程影响出现一个电性变化区域, 计算了该区域电阻率变化的程度以及其上界面逐步(向上)扩展对成都台地表装置系统地电阻率变化的影响。 结果表明, 当底层电性变化区域介质电阻率发生某种减小时, 在成都台的装置系统上测到的地电阻率确实会下降, 下降的幅度随着变化区域上界面向上的扩展而单调增大; 变化区域电阻率减小的程度越大, 这种影响也会更显著。 对于成都台7%的趋势下降异常而言, 从数值模拟的角度来看, 变化区域的电阻率变化可以取多种可能的量级, 不过不同量级的变化与其相应的上界面位置有关, 例如: 底层变化区域真电阻率下降幅度达20%左右时, 变化区域上界面到距地表430 m时, 地表装置视电阻率下降可达1%, 其影响才开始为地表装置系统所识别; 而要解释地表视电阻率有7%左右的视电阻率下降变化, 则要求这个变化区域的上界面上升到距地表122 m左右。     

中国中东部地区地震电离层低频电场扰动频段及背景时段选取分析

诸多卫星观测结果表明,地震前后电离层会出现宽频带电场扰动,而背景场时频段的合理选取是电离层电场扰动提取的基础.本研究遴选了地磁活动平静期(Dst＞-30 nT,Kp＜3)飞越中国中东部地区(29°N—39°N,107°E—117°E)长达6年共计1527轨DEMETER卫星数据,在电离层低频电场随频率和时间的变化特征分析基础上,对低频背景电场的频段和时段选取开展了研究.研究结果表明：频段选取方面,利用夜侧数据分析地震电离层异常时,可将200~2200 Hz划分为253~566 Hz、566~605 Hz和605~2200 Hz共3个频段,利用日侧数据分析地震电离层异常时,可划分为215~330 Hz、330~703 Hz、703~742 Hz和742~2200 Hz共4个频段,无论是日侧还是夜侧,高频端的数据方差均较大,因此提取电离层异常时需要设置较大的阈值,而低频端需要设置相对较小的阈值;背景时段选取方面,数据集标准差结果表明往年同月数据和分析时段前1个月数据做背景场的效果相当,就实时跟踪分析与地震有关的电离层电场扰动需要,可优先考虑使用邻期数据做背景场,而数据时段并非越长越好,在空间天气平静的情况下,可使用当日前1个月的数据做背景场.

     

流量测井在新疆中深层地热资源勘查中的应用

流量测井目前在新疆地热勘查中应用较少,本次采用JDL-2W流量水位测井仪对AKT1进行流量测量,了解孔内地下水流速计算井内流量划分含水层位置;通过分析不同含水层流速数值正负变化,判断地层漏水,出水层位置;对比岩芯RQD值、数字测井数据分析流量测井对判断含水层位置的精确性;与周边地热井抽水试验数据对比地下水流速值,说明其准确性及可靠性;该成果将为温泉县地热资源储量计算提供科学依据。     

2011年3月10日云南盈江MS5.8地震的微震匹配定位与发震机理研究

前震序列分析在主震成核过程研究中具有重要意义.为探讨2011年3月10日盈江 M_S5．8地震孕震发震机理,利用微震匹配定位技术(MatchandLocate),以92个 M_S≥2．0的地震事件作为模板事件,对主震区周围5个台站连续地震记录进行前震检测,并结合前震、余震分布特点和主震前、后b 值变化趋势等开展综合分析.结果显示,盈江 M_S5．8地震前震主要集中于大盈江断裂第一分支西侧,余震沿ENE、SSE两个优势方向展布,推测此次盈江 M_S5．8地震的主要动力学成因系印度板块的持续向东挤压致使 ENE向的大盈江断裂和SSE向的隐伏断层构成的共轭断层系统发生破裂导致;主震前、后b 值变化暗示腾冲火山区下方广泛存在的流体在此次地震孕育发生过程中起到重要的诱发和促进作用.     

三维CSAMT法非结构化网格有限元数值模拟

考虑到可控源音频大地电磁法（CSAMT）电偶极发射源与地下介质的三维结构特点,本文采用非结构化网格剖分技术,开展了三维CSAMT方法有限元数值模拟研究,将三维电磁场的背景场和异常场分别求解,避免了电偶极发射源的奇异性问题,并减小了计算区域.推导了三维异常电场遵循的有限元方程,加入散度条件进行约束以消除电场伪解;对非结构化网格单元采用高斯加权平均算法,得到了精度较高的异常磁场.针对层状介质模型,与积分方程法对比,验证了有限元算法的正确性;计算分析了典型三维地质模型的电磁响应,异常体反映明显.结果表明本文算法正确、可靠,适用于三维地质模型的CSAMT方法正反演研究.

     

地震波频率谐振法在精河县断裂构造勘查中应用及地热前景分析

地热资源作为一种清洁能源,得到广泛开采与利用。为服务国家和自治区重大战略和经济建设,保障资源能源安全,推进地热地质研究助力乡村振兴,探明精河县地热资源开发潜力,发展绿色环保经济。采用具抗随机干扰能力强,适用城市密集人口地区灵活作业的地震波频率谐振法进行断裂构造解译。通过分析剖面波阻抗值间的变化趋势及状态,推测断层发育情况及地层岩性、深度、厚度变化情况,查明工作区主要断裂构造空间展布情况。结合水文地质调查、遥感、同位素（C14）等判别依据,圈定2处地热前景区,分别位于精河县黑山头和蘑菇村一带,为后续精河县地热地质钻探实施提供科学地质依据。     

温泉县Y031线(K5-K8段)泥石流危险性评价及防治建议

研究区位于温泉县南山旅游专线公路Y031线(K5-K8段)南侧,鄂托克赛尔河右岸,在野外实地调查的基础上,对研究区泥石流灾害的危险性进行了分析,并提出了泥石流地质灾害防治方案及建议。研究结果表明：研究区共发育有两条泥石流沟,水源类型为融雪水和降雨,属于水石流,发育阶段为发展期;研究区泥石流影响因素主要包括风化、降雨、融雪、地震和人类工程活动;研究区两条泥石流易发程度为低易发、危害性等级和潜在危险性等级均为小型;提出了设立警示标牌、定期对路面及周围堆积体进行人工清理,并通过定期目视检查和汛期来临前强化监测相结合的方式进行监测的防治方案建议。