基于微动方法研究五大连池火山区尾山火山锥浅层剪切波速度结构

为了研究五大连池火山区尾山火山锥浅层三维波速结构特征,在尾山火山锥附近区域布设了无线地震检波器密集台阵,记录连续地震背景噪声波形数据.基于微动方法(拓展空间自相关方法)提取了台站间2~5 Hz频率范围的Rayleigh面波相速度频散曲线.利用面波层析成像方法反演获得2~5 Hz Rayleigh面波二维相速度图像,基于每一个网格节点的频散曲线,进一步反演获得了尾山火山锥附近区域地表至700m深度的三维剪切波速度结构.成像结果显示:在0~150m较浅深度,靠近尾山火山锥区域显示为相对高速异常,远离火山锥区域则显示为相对低速异常.而至150~700m较深深度,波速异常特征与浅部相反,靠近尾山火山锥的区域显示为相对低速异常,远离火山锥的区域显示为相对高速异常.在远离尾山火山锥区域,浅层的相对低速异常可能与松散沉积层有关,深部的高速异常则反映了结晶变质岩的影响.在靠近尾山火山锥区域,浅部的相对高速异常应该反映了出露地表的玄武岩,而深部的相对低速异常则可能反映了火山通道周围广泛发育的破碎裂隙结构及其火山喷发后孔隙流体填充的影响.     

INDEPTH IV深反射地震揭示的东昆仑造山带隆升过程

INDEPTH IV深反射地震数据处理的重点和难点是近地表风化壳静校正和异常振幅噪音衰减,通过初至波剩余折射静校正技术、异常振幅噪声衰减技术和CRS优化叠加技术获得了信噪比较高的地震剖面.由INDEPTH IV深反射地震剖面揭示,东昆仑造山带上地壳地层具有挤压走滑、断展褶皱等动力学特点,岩石圈上、下地壳之间存在不连续的松潘-甘孜古洋壳反射特征,东昆仑山下偏南局部Moho面以上低频异常反射特征指示局部熔融、低速高导体存在.综合INDEPTH IV深反射地震剖面和其他地球物理数据分析认为,东昆仑造山带隆升过程非常复杂,隆升过程至少经过两次主期变形,一期是中生代三叠纪松潘-甘孜洋向北俯冲引发被动大陆边缘造山,另一期是新生代古近纪印度-欧亚板块碰撞致使羌塘地块北移造成的上地壳挤压隆升.利用INDEPTH IV深反射地震单炮、速度和叠加剖面等成果,综合解译数据,最终提出东昆仑造山带隆升过程的另一种模式,以有助于深化对东昆仑造山模式的认识.     

青藏高原春季土壤湿度与我国长江流域夏季降水的联系及其可能机理

土壤湿度作为陆面过程的重要因子,对局地及邻近地区的大气环流和天气气候有重要影响.青藏高原的土壤湿度观测站点稀少,时间较短,鉴于此,本文使用经过部分观测站点检验的卫星反演数据,研究了春季高原土壤湿度的年际变化与后期夏季我国东部降水的联系和可能机理.结果表明:在全球变暖的背景下,高原土壤湿度总体呈现出显著增加的趋势,去除该线性趋势后,我们定义了一个高原土壤湿度指数TPSMI来定量表征高原土壤湿度的年际变化特征,发现表层、中层、深层的土壤湿度年际变率趋于一致,且春季土壤湿度与夏季土壤湿度显著相关(相关系数可达0.56).当TPSMI偏大时,即高原东部土壤湿度偏大,而西部偏小时,夏季在高原东部(西部)存在一个潜热(感热)热源,二者共同作用下,在对流层中高层从高原西部经我国大陆直至东北地区激发出一个气旋—反气旋—气旋波列,该波列呈相当正压结构,有利于东北冷涡的加强及冷空气向南爆发;与此同时,南亚高压加强东伸,西太副高西伸加强,低空南方暖湿气流与北方干冷气流在长江流域汇合,伴随着上升运动加强,从而有利于夏季长江流域降水增多;反之,当TPSMI偏小时,夏季长江流域降水减少.     

西沙群岛西科1井晚中新世-上新世生物礁沉积的磁性地层学初步结果

本文对西沙群岛西科1井钻孔岩心晚中新世-上新世生物礁沉积进行了详细的岩石磁学、磁性扫描与磁性地层学研究.结果显示,西科1井生物礁相沉积中的载磁矿物主要是磁铁矿.我们推测,这些磁铁矿的微小颗粒主要来自海水中含有的陆源物质,在生物生长过程中通过珊瑚体或其它寄生生物对海水的过滤与吸附作用保存在生物礁沉积中.进一步的磁性地层学研究及其与地磁极性年表的对比发现,在上新统莺歌海组、上中新统黄流组内部可获得多个年龄控制点,并对莺歌海组和黄流组的底界位置给出了初步制约.其中,莺歌海组记录了C2An.3n和C3n.4n,黄流组记录了C3An.2n至C5n.2n.虽然这一对比方案存在一定不确定性,但是在现阶段生物地层年代及其它年代学资料相对匮乏的情况下,我们认为本项研究的磁性地层学结果能为西沙群岛晚中新世以来的生物礁沉积提供更多可靠的年龄控制点,并为今后的区域地层对比提供磁性地层年代学依据.     

黏声介质平面波有限差分叠前深度偏移及在莺歌海盆地的应用

莺琼盆地诸探区中存在底劈现象,深层气源产生的气体沿底劈产生的裂隙通道向上漫溢.漫溢过程中,一是充填在遇到的砂体中形成气藏;二是弥漫在上溢通道中,使得通道中的纵波速度发生变化,进而纵波波阻抗差异变小,反射变弱.另外,通道中气体的存在,会加强地层的吸收衰减,使得地震波振幅变弱、高频成分损失导致同相轴分辨率降低.利用OBC数据进行多波地震勘探和利用黏声介质的叠前深度偏移都是改善模糊区成像质量的重要方法技术.为此,本文提出用黏声介质平面波有限差分法叠前深度偏移成像方法改善气体充填区域的成像质量.黏声介质成像目的是补偿地震波的吸收衰减;平面波偏移成像目的是适应海上单炮数量巨大,提高波动方程叠前深度偏移成像的效率;有限差分法叠前偏移的目的是适应该区浅层气分布局域性极强、Q值的空间变化大的情况.在莺歌海某探区的实际数据上的黏声介质平面波有限差分叠前深度偏移试验证明,本方法是改善模糊区成像质量的较为有效的途径.     

1970—2000年青藏高原内流区冰川储量变化的初探

青藏高原内流区特殊的地理位置和自然环境使得对本区域冰川体积变化的研究相比中国西部其他冰川发育区难度大很多.而作为本区域重要水源补给,同时又是区域气候变化重要指示器的冰川,其储量的变化又是迫切需要获知的信息.在此前提下,本文基于RS、GIS技术平台提取了本区域冰川面积变化数据,并结合冰川目录数据、本区域冰川面积变化的研究资料,采用冰川体积与面积之间的统计关系模型,探讨了本区域冰川自1970年至2000年的体积变化.结果表明在这30年间,区域内冰川体积大约减少了36.25亿m³,相比整个高亚洲区域的冰川退缩速度,本区域冰川的退缩表现的更缓慢.然后,对内流区6个二级流域的冰川体积变化做了详细的对比分析,发现整个内流区冰川体积变化有较大的区域差别：其中5Z3流域冰川体积的退缩率最大,年均退缩率达-11.19%,而变化最小的5Z1流域年均变化率仅为-0.79%.各二级流域在体积变化方面的相同点是,体积退缩率均大于面积退缩率.通过对冰川面积、体积变化特点及其原因的分析,认为气候变化的区域差异是该区域内各二级流域冰川变化存在差异的主要原因.最后根据本文得到的结果,讨论了冰川体积变化对本区域的生态环境造成的影响.     

四川自贡-隆昌地区注水诱发地震研究

基于2007年1月-2010年8月四川自贡地方数字测震台网和流动台站记录的地震观测资料,并结合注水井(家33井)的加压注水数据,研究了自贡-隆昌地区三个丛集区域(A、B、C)地震活动与家33井注水压力及注水量的相关性,同时从注水区域及邻区局部应力状态呈现的差异研究其发震机理.结果表明:家33井加压注水对其所在的B区地震活动具有明显的调控作用,负压注水阶段,注水量对地震活动的影响不大,地震活动处于较弱状态;加压注水阶段,在压力持续升高的背景下,地震活动明显增强,其频次、强度与注水量呈现较好的相关性.研究区三次4级地震震源较浅、且均为逆冲型,震源机制节面与其震中附近断层走向一致.基于大量小震震源机制解,统计获得B区震源机制节面走向和P轴方位较A区相对离散;与川东南地区已有应力场结果相比,反演获得的B区主压应力方位较A区扰动偏大,可见在统一应力场的作用下,A、B区域小震震源机制解节面走向、P轴方位及反演得到的局部区域应力场呈现出的差异,与家33井加压注水有一定的关系.     

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.     

基于时间序列的InSAR相干性量级估计

本文提出了一种适用于InSAR数据处理的自适应相干性量级估计方法,该方法能够满足复信号随机平稳的假设前提,并兼顾运算效率与估计精度.此方法生成的相干图具有很好的分布特征,避免了影像空间分辨率的损失.提出的算法分为两个步骤:(1)根据地物后向散射特性,对时间序列SAR影像进行聚类分析,选择具有同分布的样本,保证SAR影像质地平稳条件;(2)对干涉图进行条纹频率估计,采用极大似然(ML)条纹频率估计方法去除系统相位引起的复信号非平稳性,并根据Cramer-Rao边界条件改善条纹频率的估计精度.以美国南加州洛杉矶地区的ENVISAT ASAR数据集为例,本文将新方法与现有方法进行了量化分析.结果表明,较传统方法而言,基于时间序列的相干性估计方法能够得到更可靠、精度更高、空间特征更鲜明的干涉相干图.     

Modeling of the Second Indirect Effect of Anthropogenic Aerosols in East Asia

This study investigated the second indirect climatic effect of anthropogenic aerosols,including sulfate,organic carbon(OC) ,and black carbon(BC) ,over East Asia.The seasonal variation of the climatic response to the second indirect effect was also characterized.The simulation period for this study was 2006.Due to a decrease in autoconversion rate from cloud water to rain as a result of aerosols,the cloud liquid water path(LWP) ,and radiative flux(RF) at the top of the atmosphere(TOA) changed dramatically,increasing by 14.3 g m-2 and decreasing by-4.1 W m-2 in terms of domain and annual average.Both LWP and RF changed most in autumn. There were strong decreases in ground temperature in Southwest China,the middle reaches of the Yangtze River in spring and autumn,while maximum cooling of up to-1.5 K occurred in the Chongqing district.The regional and annual mean change in ground temperature reached-0.2 K over eastern China.In all seasons except summer,precipitation generally decreased in most areas north of the Yangtze River,whereas precipitation changed little in South China.Precipitation changed most in summer,with alternating bands of increasing(～40 mm) and decreasing(～40 mm) precipitation appearing in eastern China.Precipitation decreased by 1.5-40 mm over large areas of Northeast China and the Huabei Plain.The domain and annual mean change in precipitation was approximately-0.3 mm over eastern China.The maximum reduction in precipitation occurred in summer,with mean absolute and relative changes of-1.2 mm and-3.8%over eastern China.This study revealed considerable climate responses to the second indirect effect of aerosols over specific regions of China.