横向非均匀介质多道瑞雷波频散曲线正演

作为近地表横波速度结构成像的主要手段之一,面波多道分析法的正问题研究对现场观测系统设计及后续反演计算具有重要意义.目前面波频散曲线的正演主要分为两类:一是对水平层状介质中面波的本征值问题进行求解,该类方法计算效率高但较难考虑地下介质在横向上的不均匀性;二是基于波动方程的全波场模拟,该类方法在理论上可考虑任意复杂的地质模型但计算成本相对较高.本文基于振幅归一化加权的聚束分析,提出了一种适用于横向非均匀介质模型的多道瑞雷波频散曲线正演方法.首先,基于聚束分析的计算公式推导得到了经振幅归一化加权后输出功率谱中相速度与局部相速度之间的关系,然后通过黄金分割极值搜索算法计算得到了多道瑞雷波数据的理论频散曲线.数值分析结果表明,该算法能够快速地实现横向非均匀介质中多道瑞雷波频散曲线的正演计算,所求取的频散曲线与采用二维弹性波时间域有限差分模拟分析得到的结果误差较小,这在一定程度上说明了该计算方法的可靠性,从而可为面波多道分析法中的观测系统快速优化设计以及横向非均匀介质中频散曲线的反演解释提供理论支撑.     

2020年Mw7.7加勒比海地震:反投影成像确定的一次超剪切事件

利用反投影方法,使用美国阿拉斯加台网的远场P波垂直分量地震数据,对2020年1月28日M_W7.7加勒比海地震的破裂过程分两个频段(0.2~1.0 Hz,0.5~2.0 Hz)进行成像.结果显示,地震沿西向单侧近线性破裂,破裂规模约为250 km,破裂时长约为98 s,平均破裂速率约为2.55 km·s^-1.破裂的瞬时速率存在明显波动,在大约53~62 s达到约6 km·s^-1,超过了所在深度的S波速度,为超剪切破裂.地震在5~15 s,21~30 s和66~79 s存在三个高频能量释放峰值,相应时段破裂速率较低,破裂能量得以在局部区域集中释放.破裂一直延伸至大洋中脊附近受阻挡而停止,转换断层几乎完全破裂,释放了加勒比板块和北美板块之间由于相对运动而长期积累的应力.发震断层特殊的空间几何特征和长期积累的应变能,为此次超剪切破裂事件的发生提供了断层几何和动力条件.     

利用中国GPS站网对地震波引发的大尺度电离层扰动的观测

地震瑞利波在沿地表传输时衰减很慢,其能量在远离震中的区域仍然能够激发大气和电离层扰动.本文利用中国境内的GPS接收机网络观测电离层总电子含量(total electron content,TEC),分析了 2011年日本地震后在中国区域上空产生的电离层扰动.研究发现,瑞利波的能量从地面经大气耦合传输到电离层高度,导致在中国区域上空电离层出现与瑞利波传播同步的TEC扰动.利用中东部的稠密接收机网络,还揭示了扰动的大尺度二维空间结构:瑞利波经过后产生的TEC扰动呈条带状,在中纬度地区沿西北—东南方向排列,而在低纬度大致为东西方向.条带的转向可能与地磁场作用下的中性-离子耦合过程有关,大气波动导致的等离子扰动倾向于沿磁力线方向(向南)传播,从而形成垂直磁力线方向(东西)的波前结构.这是首次在远离震中的区域使用GPS站网研究地震波耦合电离层扰动的大尺度二维空间结构.     

现场X射线荧光分析技术

本文从携带式X射线荧光仪器、现场分析技术和技术应用三方面论述了现场X射线荧光分析技术的进展.从X射线激发源、X射线探测器和电子线路单元等角度,将携带式X射线荧光仪划分为四代,即以放射性同位源为激发源、以NaI(Tl)闪烁计数器为X射线探测器为技术特征的第一代仪器;以放射性同位素源和正比计数器为技术特征的第二代仪器;以放射性同位素、电制冷半导体探测器和以嵌入式微处理器为控制核心的多道脉冲幅度分析器为技术特征的第三代仪器;以低功率微型X射线发生器为激发源、电制冷半导体探测器和全数字化X射线能谱采集器为技术特征的第四代仪器.在现场分析技术方法方面,论述了X射线仪器谱解析技术、基体效应校正技术和现场原位分析中不平度效应、湿度效应、荧光颗粒不均匀效应校正技术进展.介绍了现场X射线荧光分析技术在地质矿产普查、环境污染调查、文物现场鉴定和合金分析等领域的应用进展.指出了目前国产携带式X射线荧光仪处于第三代和第四代仪器水平之间,低功率微型X射线发生器和电制冷半导体探测器还依赖于进口,全数字X射线能谱采集器还有待商品化;现场多元素分析的准确度和方法检出限都有待进一步改善;便携式仪器的应用领域有待拓宽.     

青藏高原东部的Pn波层析成像研究

利用INDEPTH/ASCENT台阵和其它布设在青藏高原的流动宽频带地震仪数据,反演了青藏高原东部和周边区域的上地幔顶层Pn波速度以及台站延迟.研究区域的平均Pn波速度是8.1 km/s,略高于中国大陆的平均Pn波速度.低速区主要分布在羌塘地块的西部和松潘-甘孜地块,高温异常的岩石圈上地幔很可能是导致这一低速区的原因.班公-怒江缝合带东端区域的Pn波速度达到8.35 km/s,这一高速区可能与向北俯冲的印度板块(东端)有关.另一Pn波高速区分布在祁连山和昆仑山之间,主要由柴达木盆地和共和盆地及其周边地区,两个并不完全连续的高速异常区组成,它可能对应于特提斯洋闭合时北部增生的克拉通地体;在后来的欧亚板块与印度板块的碰撞中,这一地体有可能阻挡了青藏高原向北的生长.相对密集的台站提供了高分辨率的速度结构横向分布和地壳厚度变化.台站延迟显示青藏高原北部和东部的地壳存在显著的减薄--松潘-甘孜地块东北缘的地壳厚度仅为约50 km,而羌塘地块东部唐古拉山地壳最厚,达到75 km,这可能是由于印度-欧亚板块碰撞引起的羌塘地块内部变形增厚所致.     

1954年山丹71/4级地震的孕震构造和发震机制探讨

龙首山断裂带位于青藏高原向北东推挤的最前缘,是河西走廊与阿拉善地块之间的分界断裂之一.虽然观测精度有限,1954年发生在该断裂带上的7_1/4级地震是该断裂上少有的有现代地震观测和记录的大地震.本次地震仅在龙首山北缘断裂带两个次级断裂段之间的一条转换断层上形成了长7 km左右的连续地震地表破裂带,以北西向右旋兼正断为主要特征,这与区域上近东西向左旋逆断构造运动特征差异较大.经过多次野外调查和地质填图,发现在主断层上没有形成地震地表破裂带,而地震震害的分布又完全受龙首山南北两条断裂所围限,说明地震的孕震可能与龙首山断裂带主断裂有关,转换断层上的地表破裂仅为局部的应力释放.利用震源机制解资料,通过静态库仑应力变化模拟可以看到,如果主震发生在南缘断裂上,对地表破裂有显著的触发作用.综合考虑北缘断层可能存在的动态触发作用,说明目前所见地表破裂是龙首山断裂带主断裂地震的同震响应.小震精定位也显示,龙首山南北两侧的断裂在约10 km范围内形成一狭窄的倒三角形,并有向北扩展的趋势.     

柴达木-祁连山地块内部震间上地壳块体运动特征与变形模式研究

以青藏高原北缘及东北缘的柴达木-祁连山地块内的活动断裂、由断裂所围限的微小块体为研究对象,系统收集整理区内活动断裂定量参数和GPS速度场等资料,使用球面应变率计算方法分析研究区内GPS 速度场得到现今构造应变率场,讨论区内最大剪应变率、面膨胀率与旋转率等参数与区域构造变形之间的关系;同时,依据区内详实的活动断裂资料建立精细的微小活动块体模型,利用Backslip模型反演断裂所围限的各个块体边界断裂的滑动速率、块体内部统一应变率及块体欧拉运动学参数等,并与活动构造方法获得的滑动速率做对比;最后,讨论研究区内由GPS速度场所揭示的地壳运动变形模式.结果表明:(1)柴达木-祁连山地区地壳运动,在沿着山脉走向上具有带状区域分块运动特征,大范围内具有弥散变形特征;(2)青藏高原北部变形场应是通过不同断裂差异性相对运动、区域内部逆冲挤压和块体旋转共同作用的结果.从鄂拉山到古浪民勤一带具有强烈的逆冲活动,其两侧地壳块体分别具有逆向旋转的运动性质;(3)在研究区东部GPS速度场所呈现顺时针旋转的形态,应是处于不同地块边界处的中下地壳与地幔介质差异驱动机制对上地壳块体所产生的作用,并以近地表断层应变率积累形式表现的结果,是祁连山地块、阿拉善块体、鄂尔多斯地块等大型块体推挤旋转影响下的复杂运动学形态.     

短周期地震仪接收函数的可行性分析——以新疆和田地震台阵为例

利用新疆和田地震台阵3 km孔径范围内架设的9个子台(包括1套宽频带和9套短周期地震仪)记录的3年远震波形数据,对比研究和分析了短周期地震仪接收函数的稳定性和可靠性.通过比较和分析短周期和长周期地震仪获取的接收函数波形,结果发现:(1)短周期地震仪记录与宽频带地震仪记录得到的接收函数有很好的一致性,且具有较高的稳定性,无论α取值为1.5还是2.5,短周期地震仪接收函数与宽频带地震仪接收函数都具有较强的线性相关性(相关系数0.9),但Ps震相均存在小幅的振幅差(约20%);(2)采用接收函数震相到时信息的方法(如H-κ叠加搜索),短周期地震仪可以代替宽频带地震仪;(3)由于短周期地震仪缺乏0.155 Hz以下的低频信号和在1 Hz以下频段非线性的振幅响应,仅仅采用短周期地震仪接收函数波形反演台站下方S波速度结构,获得下地壳到上地幔顶部的速度偏差较大(约0.3 km/s),可能会造成错误解释(如下地壳低速层),因此需要和其它对波速值敏感的数据(如面波频散)进行联合分析.     

长江经济带地质环境综合调查工程进展与主要成果

为保护长江生态环境,近年来,中国地质调查局组织实施了“长江经济带地质环境综合调查工程”。通过采用环境地质调查、评价、监测以及专题研究和综合研究相结合等方法,取得了一批重要成果和认识: ①初步构建了长江经济带地质资源环境综合信息管理与服务平台,系统梳理了长江经济带与重点区域的资源环境条件和重大地质问题,提出相关建议; ②创新地将“光纤技术”应用于地面沉降和地裂缝监测,相关成果引领了光纤监测技术发展; ③编制了1:5万比例尺的环境地质调查技术标准和要求; ④创新形成了3个层次环境地质调查合作机制,探索建立了3种尺度资源环境承载能力评价方法体系和大流域环境地质工作模式; ⑤建立了江汉平原地球关键带监测网络,编制了平原区地球关键带调查技术方法指南; ⑥提出了长江流域重大水利工程与生态地质环境多元响应研究思路,创新构建了一套多模态传感器调查系统,提出了重大水利工程对地质环境影响新判断; ⑦建立了长江中下游不同沉积单元区第四纪地层多重划分对比序列,构建了重点地区第四系三维地质结构模型,提出了长江贯通时限和演化新认识; ⑧编制了流域、经济区和城市系列地质调查报告和图集,成果转化与服务成效显著。该工程进展及成果提升了长江经济带地质调查工作水平,可为区域国土空间规划、绿色生态廊道打造、立体交通走廊建设、产业转型升级、新型城镇化建设以及脱贫攻坚工作等提供科技支撑。