钻孔应变资料的可靠性分析

在钻孔应变观测中,仅用实际观测资料与理论固体潮进行对比还不能完全反映观测数据的一致性和可靠性,也无法准确确定其趋势性变化是否是应变变化,而地震前兆研究需要明确这种趋势性变化的性质。从弹性力学理论中导出并通过实测资料验证:同一钻孔中相差45°分布的四分量应变1号与3号测值之和理论上应等于2号与4号测值之和,同时还应等于1.3倍体应变测值;用四分量应变观测资料计算出η值,其绝对值越接近零资料的可靠性越好,这种方法有可能为钻孔应变观测资料的质量评价提供一种新的参考依据;有两种以上钻孔应变手段的台站可开展对比观测,只有四分量钻孔应变一种观测手段的台站要开展1号+3号与2号+4号资料的自检分析,以获取更加可靠的观测资料。     

用传播矩阵法研究层状正交各向异性地层中多分量感应测井响应

本文采用传播矩阵技术研究并建立了层状正交各向异性地层中多分量感应测井响应的有效算法.首先通过Fourier变换将频率空间域中的Maxwell方程组求解问题转化为频率波数域中关于电磁场水平分量常微分方程组的定解问题.利用该方程组系数矩阵的本征值和归一化本征向量将电磁场分解成上行波和下行波模式的组合,推导出均匀正交各向异性介质中由任意方向磁偶极子产生的电磁波模式解析表达式;在此基础上,利用叠加原理和边界条件研究了电磁波在层状正交各向异性地层中的反射和透射,给出各个界面上的广义反射系数和不同地层中电磁波振幅的递推公式,进而得到电磁波模式的解析解.为了有效确定频率空间域中的电磁场,采用二维Patterson自适应求积算法结合有限连分式展开技术计算傅氏逆变换.最后通过数值模拟结果证明了该算法的有效性,考察了不同各向异性系数、不同井眼倾角以及仪器长度和工作频率变化等情况下的多分量感应测井响应特征.     

S变换在汶川地震前后应变变化分析中的应用

引入时频分析中的S变换方法,对姑咱台四分量钻孔应变观测曲线中出现的“压性脉冲”和“潮汐畸变”异常信号进行分析。结果表明,在背景信号的基础上,周期约10~60分钟的信号在汶川地震前开始大量出现,震后逐渐衰减;能量最大的信号仍然是背景信号,其能量幅度随地震发生时间的临近而增大,震后逐渐减弱。     

四分量钻孔应变观测的实地绝对标定

钻孔应变观测的实地标定问题有二层涵义: 在第一个层面上, 可以认为实地标定是相对室内标定而言的, 是对仪器(元件)灵敏度的标定, 称为相对标定; 在第二个层面上, 由测值换算出孔径相对变化以后, 还要利用理论固体潮等依据对与钻孔周围介质的弹性有关的参数进行标定, 从而给出应变变化, 称为绝对标定。 文中提出了四分量钻孔应变观测的绝对标定的新方法, 并以昌平台RZB-1型钻孔应变观测为例进行实际应用, 取得了相当好的结果。     

贝加尔裂谷区地壳上地幔复杂的各向异性及其动力学意义

位于西伯利亚板块东南缘的贝加尔裂谷是最典型的大陆裂谷之一,其形成的动力机制与演化过程一直是地学界争论的焦点.本研究使用一种改进的横波分裂测量方法——全局最小切向能量法,对研究区宽频带固定台站ULN和TLY记录的SKS震相和接收函数PmS震相进行分裂测量,得到了裂谷地区地壳和上地幔的各向异性属性.ULN台的SKS分裂测量结果表明,台站下方存在双层各向异性结构,其中,上层的快波偏振方向为N74°E,快、慢波分裂时差为0.80 s,下层的快波偏振方向为N128°E,快、慢波分裂时差为0.80 s;PmS震相分裂测量结果表明,台站下方地壳内存在单层各向异性结构,其快波偏振方向为N77°E,与SKS分裂测量的上层各向异性的快波偏振方向相近,快、慢波分裂时差为0.26 s,这说明SKS分裂测量的上层各向异性同时包含了地壳和地幔岩石圈.对TLY台进行SKS分裂测量时发现,台站下方上地幔结构表现出横向非均匀性:当反方位角<90°时,快波偏振方向在N60°E左右,快、慢波分裂时差为1.27 s;当反方位角>90°时,快波偏振方向约为N120°E,快、慢波分裂时差为1.40 s;PmS震相分裂测量没有获得有效的结果,并且不同方位的PmS震相到时基本一致,说明TLY台下方地壳结构接近各向同性.根据分裂测量结果,结合贝加尔裂谷区的构造演化过程,得到以下结论:(1)ULN台双层各向异性的上层主要是岩石圈原始结构的反映,并且存在地壳与地幔岩石圈的一致性形变,而下层指示着现今软流圈地幔的流动;(2)由于刚性的西伯利亚克拉通的阻挡,地幔流动方向在克拉通南缘发生了偏转,在深部绕克拉通边缘流动,因此形成了TLY台下方上地幔结构的横向变化.     

基于条件方程的方差分量估计公式

著名的Helmert方差分量估计公式是基于间接观测平差模型导出的。基于条件观测平差模型导出了方差分量估计公式并给出了实际应用范例,且对两种模型的方差分量估计公式的等价性进行了理论证明。算例表明,文中的估计公式能正确地估计出各类观测值的方差因子。     

分量应变仪干扰特征及自检相关系数

通过对徐州地震台YRY-4分量钻孔应变仪观测资料进行整理,对干扰因素进行简要分类并描述其主要特征,分析应变仪在干扰环境下自检相关系数K的变化,讨论K值发生明显变化（即数据自洽性遭到破坏）的原因,论证是否由地震台站附近地震成核过程中震源区地层介质连续性遭到破坏所致。     

库尔勒地震台四分量钻孔应变观测资料可靠性论证

对库尔勒地震台的巴伦台、库米什、小泉沟子台3套四分量钻孔应变仪观测数据进行多角度可靠性分析,除按常规由4个元件的读数计算2个面应变数值及相关系数值（数据自检）外,做以下补充：对潮汐因子内精度进行计算;通过相对标定元件格值,视矫正幅度大小及对数据自检效果进行改进;与同一时段相邻区域陆态网络形变观测资料进行对比,进一步论证观测资料的可靠性。结果表明,3个子台的应变观测数据可靠,能够真实反映所处区域的构造活动和应变,可以用于区域地震预测和地震科学研究。     

基于欧拉反褶积方法的航磁三分量应用研究

在中国北部某地区首次开展了航磁三分量矢量飞行测量.本次测量是国内第一次直接测量航磁异常三分量Z_a、H_(ax)、H_(ay)数据,即文中提到的垂直分量V、北分量N、东分量E.由于三分量磁测数据具有矢量空间性,因而凭借其全空间矢量,在反演过程中可以更直接地发挥指向性作用.更为丰富的测量资料参与反演,所得到的最终结果为构造解释提供了更有力的约束,从而有助于减少地质解释过程中的多解性,提升解释结果的可靠性.本文以模型试验为切入点,首先进行三个分量各自的欧拉反褶积处理模型试验,以模型试验结果总结了不同的分量经反演后各自对理论模型边界刻画的特点.而后依据以上特点,将三个分量各自的反演结果进行叠加.与总场的反演结果相比,三个分量反演的叠加结果改善了模型体边界的识别效果,获得了更为准确的模型体位置信息.在总结了模型试验相关规律的基础之上,按照类似步骤分别对实测航磁三分量数据进行了欧拉反褶积处理,再将三个分量实测数据各自的反演结果进行叠加,以叠加后的结果进行构造解释.利用不同分量各自的反演特点,综合发挥多分量的资料优势,最终以三分量反演的叠加结果为依据,有效地识别了区内断裂,更加准确地刻画出断裂的形迹位置,揭示了不同性质断裂的世代关系,显示了良好的应用效果.     

新沂台和马陵山台地电场日变化及潮汐响应初步分析

基于江苏省新沂台和山东省马陵山台同(近)场地观测的地磁场、地电场和分量应变观测数据,详细分析了两台站地电场日变化的波形、变幅、相位和优势周期成分以及日变幅的季节效应和台址电性条件对其的影响,并在此基础上分析了地电场日变化的机理.结果显示:① 两台站地电场日变化主要为两次起伏变化,主相起伏集中在当地午前午后时段,且起伏波形与磁场日变化的起伏波形大致相同,存在相位差,但主相起伏时段与磁场对时间的偏导曲线上的日变化起伏时段大致对应;地电场变化与磁场正交分量的变化显著相关,且与同方向的分量应变显著相关;地电场日变化波形与分量应变日变波形有很大差异;② 两台站地电场、地磁场日变化的优势周期为12 h,8 h,24 h,最显著周期为12 h,其中12 h和24 h周期成分是应变分量的优势周期;③ 两台站同方向地电场日变化的波形高度相似,但同台正交分量之间的日变幅有方向性差异;朔望月时段的日变幅大于上下弦月时段,日变幅有夏季大于冬季的季节效应;台址电导率越低,日变幅越大.地电场日变化既表现为广域性特征,又表现为局部性特征.地电场日变化机理分析认为,地电场日变化是由月日潮汐力和太阳风引起的电离层活动所导致,同时还受到季节、台址电性条件等多因素的影响.