关于地震科学实验场的一些思考——地下云图

由中国地震局和美国国家科学基金委、地质调查局合作建立的地震预报研究实验场为中国早期地震工作的发展起到了良好的推动作用。由于种种客观原因,地震预报实验场的多数预想目标未能达成,发展受到了阻碍。最近几年,实验场重新受到重视,并更名为"地震科学实验场"。结合目前地震学发展的前沿和防震减灾事业的实际需求,本文提出增加"地下云图"作为实验场的新方向。利用高重复性、环境友好、安全性高的气枪震源,持续激发地震信号,实现对地下介质速度变化的连续监测;结合背景噪声成像获得的高分辨率3维地壳结构,构建4维(三维空间+一维时间)地下结构成像。"地下云图"可以反映地下速度和应力变化,为全国范围的地震监测预测提供新的业务手段,推动地震预测从经验预测到物理预测的转换。     

谱白化叠加方法在气枪信号检测中的应用

主动源气枪信号具有绿色环保,低频信号丰富,传播距离远,高重复性的特点,广泛运用于区域尺度深部探测和介质变化监测中.如何准确和高效的识别信号是气枪信号处理的难点也是重点.检测信号的能力取决于观测记录的信噪比,通常为了提高地震记录的信噪比,常用的方法有滤波,去噪和叠加.针对具有高重复性的气枪信号,通过叠加的手段提高信号信噪比.文中基于气枪信号的特征,推导了谱白化叠加与窄带线性叠加的等价关系,从数值模拟和实际气枪记录的角度,对线性叠加、谱白化叠加和加权叠加在信号捡拾能力方面进行了分析和研究.结果表明:相比于线性叠加和加权叠加,谱白化叠加具有与模版信号相似程度高,对弱信号捡拾能力强的特点,但是对于高信噪比信号,线性叠加的效果更好.另一方面,对实际记录分析验证了数值模拟分析的正确性、合理性.因此针对气枪信号近场应采用线性叠加,远场应采用白躁化叠加.而针对地震剖面中信号连续追踪可采用加权叠加结果,这是因为加权叠加提高信噪比最为明显;震相拾取建议采用线性叠加或谱白化叠加结果,这是因为以上两种方法不会产生相位偏移和相位畸变.     

基于LWPC和IRI模型的NWC台站信号传播幅度建模分析

频率为3~30 kHz的甚低频（VLF,Very Low Frequency）电磁波具有波长长、传播距离远的特点,能够沿地面-低电离层波导进行传播,在通信、导航等许多领域都被广泛应用.基于波导模理论的长波传播模型（LWPC,Long-Wavelength Propagation Capability）能够用于计算甚低频波的传播路径及幅度,进而研究耀斑、磁暴、地震等事件对电离层的扰动.本文利用国际电离层参考模型（IRI,International Reference Ionosphere）对LWPC中电子密度和碰撞频率进行改进,并将模拟结果与武汉大学VLF接收机实际观测到的NWC （North West Cape）台站信号幅度进行比较分析,结果表明改进后LWPC模型得到的幅度及变化趋势与实际值更加接近.LWPC模型给出的电子密度与IRI模型得到的电子密度在日间基本一致,但是在夜间存在差异,造成夜间部分区域NWC台站信号幅度的差异性,验证了电离层电子密度对于VLF信号传播具有的重要影响.传播路径上的晨昏变化也可以引起VLF信号幅度分布的突变,在日出和日落时间段内存在明显的过渡区域.基于IRI模型的LWPC,改善了VLF电波传播过程的预测分析效果,提供了一种长波导航通信质量的评估方法.     

湘中南地区中奥陶统烟溪组黑色页岩地球化学特征与有机质富集

为了研究湘中南地区中奥陶统烟溪组富含有机质的黑色细粒岩系的地球化学特征与富集模式,选取了宁远棉花坪(MHP)、双牌何家洞(HJD)、全州沙子塘(SZT)等剖面,测试样品的有机质丰度并对其主量、微量和稀土元素进行地球化学元素分析。结果表明：湘中南地区中奥陶统烟溪组有机地球化学指标较好,SiO₂质量分数高,属于优质烃源岩;黑色页岩有机质丰度比较高,w(TOC)平均值为2.12%,普遍高于2%,脆性矿物体积分数在50%以上,具有很好的生气能力。烟溪组内发育的大量硅质层主要为沉积成因,氧化还原参数U/Th, V/(V+Ni)等指标指示水体整体为贫氧的还原环境,烟溪组时期生产力较高;陆源物质输入、氧化还原环境、海平面相对变化和古生产力等方面因素共同影响着有机质的富集,烟溪组页岩有机质的富集主要受控于缺氧环境,属于“深水滞留盆地”的富集模式。     

利用高频天波返回散射反演电离层水平不均匀结构

高频天波返回散射探测作为重要的电离层探测手段,能够实现遥远区域电离层空间上的连续监测,探测获取的返回散射扫频电离图显示了探测频率-群路径-回波能量三者之间的关系.由于电离图包含了探测路径上的电离层状态信息,通过对其反演可以实时获取大面积范围的电离层参数.本文提出了一种基于解空间约束的返回散射前沿反演算法,能够重构电离层水平不均匀结构.针对反演非线性问题,采用Newton-Kontorovich方法进行求解,同时又引入了求解不适定问题的Tikhonov正则化方法,有益于解的稳定性和唯一性.利用模拟数据和实测数据分别对本文建立的算法进行了验证,并与Fridman和Fridman于1994年提出的反演方法进行了对比.结果表明,本文算法反演结果稳定,对返回散射前沿判读误差不敏感,与Fridman和Fridman 1994年方法相比,本文方法对电离层局部精细结构反演更加准确,具有较高的反演精度.本文提出的算法不但能够反演白天和夜间这种电离层较平稳时期的电离层状态,而且对于日出/日落时段等电子浓度分布变化较快情形下的电离层,也有很好的反演效果,表明了该算法在处理复杂多变的实际探测的返回散射电离图中的应用价值.     

大功率高频电波加热电离层的非线性物理过程

地基大功率电波加热电离层是通过地基大功率短波发射机向电离层发射无线电波,通过波-粒和波-波的相互作用将无线电波的能量注入电离层.通过这种有目的可操控的方式改变电离层电子密度和温度的分布,可以深入研究电离层中等离子体能量和物质的非线性演化过程,特别是电离层电子的非平衡态分布和加速问题.本文通过对电离层加热中几个比较重要物理过程的评述,对过去20年来我国研究学者在这一研究方向上取得的重要进展进行了介绍.     

城市地下管线信息管理系统的设计

数字管网和数字城市是信息时代的重要标志,该文探讨了城市地下管线信息管理系统的设计与建设,从而为数字管网的建设与完善提供借鉴。     

黔西北峨眉山玄武岩顶部Fe-Al岩系钪、铌、稀土分布特征与富集规律

在黔西北峨眉山玄武岩顶部与上覆宣威组(P3x)/龙潭组(P3l)不整合接触界面附近,常分布一套Fe-Al岩系,近年发现其中Sc、Nb和REE等关键金属富集特征显著,对这套铁铝岩系中Sc、Nb、REE的分布特征、富集规律和赋存形式研究.结果表明:1)Fe-Al岩系中富集的Sc、Nb和REE等关键金属,多数已达到综合利用标准,具有较好成矿前景;2)宣威组(P3x)Fe-Al岩系中,Sc、Nb和REE分布均匀、差异较小,Sc主要富集于下部,Nb主要富集于上部,REE主要富集于中下部,主要赋存岩性分别为含凝灰质铁质粘土岩、豆鲕状铝土质粘土岩和铝质粘土岩;3)龙潭组(P3l)Fe-Al岩系中,Sc主要分布于中部和南西部,Nb和REE主要分布于北部、南西部,Sc主要富集于下部,Nb和REE主要富集于上部及上覆煤系地层底部,主要赋存岩性分别为凝灰质粘土岩、植物屑粘土岩和碳质粘土岩;4)Sc和Nb主要以类质同象形式呈分散状态赋存于粘土矿物、独居石、金红石等中,REE以离子吸附态、类质同象和独立矿物等多种赋存;5)Sc、Nb,REE富集经历了风化作用初始富集,后期成岩改造作用再次富集过程,此外,还与Fe-Al岩系完整性有关.     

赤峰中心地震台地面与井下地震观测系统监测能力对比分析

为分析总结地面与井下地震观测系统的特点,以赤峰中心地震台地面与井下观测系统为研究对象,在噪声分析、噪声功率谱分析、地震监测能力和观测动态范围等方面进行分析。结果表明,2套观测系统的RMS均可达到Ⅱ级环境地噪声水平,井下观测系统噪声小于地面观测系统。对2套观测系统的功率谱密度、有效动态范围的对比均表明,井下观测系统的动态范围比地面观测系统超出约10%,因此,井下观测系统地震监测能力优于地面观测系统,井下观测系统能更有效地记录观测数据。