三种非线性时变识别方法的对比研究——以2021年日本福岛地震为例

利用2021年日本福岛地震(M_JMA 7.3)中6个KiK-net台站的观测记录,分别基于移动窗解卷积法、移动窗谱比法和移动窗自相关函数法对场地非线性时变过程进行研究,分析非线性发生的阈值和程度。研究表明：三种方法识别场地非线性时变特征的稳定性不同。移动窗解卷积法更容易获得较为稳定的土体非线性时变过程,但其反映的是地表至井下平均波速的变化,识别的非线性程度偏低。对于存在强波阻抗比的浅表层土体,移动窗谱比法和移动窗自相关函数法识别的非线性程度更强;对于较低波阻抗比的浅表层土体,则不容易识别出稳定的非线性时变结果。三种方法识别的非线性最强时刻基本一致,皆位于整条记录加速度峰值附近。基于三种方法识别的6个台站的非线性阈值约在40～140 gal,剪切波速下降比在16%～53%之间,场地非线性程度较明显。     

祖母绿产地鉴别研究综述

祖母绿是一种名贵彩色宝石,其产地来源对祖母绿价值的评定具有重要影响。祖母绿的产地鉴别因而成为宝石实验室的重要技术,也是宝石学领域的研究热点。祖母绿的包裹体、谱学特征和化学成分是常用且关键的产地鉴别信息,但随着祖母绿产地研究数据的积累,传统的产地鉴别方法备受挑战。文章系统整理和归纳分析了全球各产地祖母绿的宝石学特征、包裹体信息、谱学特征和主微量成分数据,在综述前人研究结果的基础上,系统阐明了目前祖母绿产地鉴别的研究现状,总结了不同产地祖母绿的宝石学特征和包裹体特征,划分了紫外-可见光-近红外(UV-VIS-NIR)光谱类型,揭示了各产地祖母绿的成分指纹信息,并以案例的形式阐明区分祖母绿常见重要产地的方法。全球尺度的对比虽然表明不同产地祖母绿包裹体种类多数雷同、光谱趋同、成分含量范围重叠明显,但也从包裹体出现频率、UV-VIS-NIR光谱样式类型、重水吸收样式和成分投图参数的选择上提供了产地鉴别的新思路。综上所述,文章旨在促进祖母绿鉴别技术的发展,为祖母绿的产地溯源提供科学依据。     

内蒙古黄岗梁不同色调鱼眼石的谱学特征及高压X射线衍射光谱研究

通过对内蒙古黄岗梁地区不同色调绿色鱼眼石样品的基础宝石学特征、 X射线荧光光谱(XRF)、 红外光谱、拉曼光谱等多方面综合分析,系统探讨了不同色调绿色鱼眼石的化学成分和谱学特征。通过高压X射线衍射(HPXRD)光谱测试,深入剖析了该矿物在高压环境下的晶体结构特征,为揭示鱼眼石在地质运动中再次俯冲进入地壳后的稳定存在深度提供了关键线索。研究结果表明,内蒙古黄岗梁地区的鱼眼石属于氟鱼眼石, Fe³⁺和结晶水的含量对绿色鱼眼石的色调深浅产生显著影响。在HPXRD实验中,随着压力的升高,鱼眼石的轴长和晶胞体积逐渐减小,特别是c轴的压缩率较a轴更高。在9.0 GPa和15.3 GPa两个压力节点上,观察到压缩率的突变,伴随着新衍射峰的出现以及旧衍射峰的分裂和消失。这一发现揭示了鱼眼石晶体在高压环境中发生的两次明显相变过程。本研究为鉴定鱼眼石、寻找矿物资源提供了有力的科学依据,同时为鱼眼石在地质学领域的进一步研究提供了新的视角和认识。     

水平成层场地动剪应变与震动速度关系解析

以SHAKE2000为代表的频域等效线性化是目前主流的土层地震动计算方法。由于该方法在软土场地计算结果严重不合理,其改进方法成为目前研究热点,主要采用频率相关法,但一直没有取得实效。对频率相关法中土体动剪应变和震动速度成恒定比例关系的基本假定进行研究,从波动方程推导出了均匀全空间单向行波、单一均匀半无限场地、成层场地等3种典型场地中土体剪应变与震动速度关系的精确解答,通过数值试验研究了这一假定的合理性与偏差程度。结果表明：动剪应变和震动速度成恒定比例关系这一假定只有在无边界均匀介质单向行波情形下才成立,对于实际成层土场地,动剪应变与震动速度关系强烈依赖于波的频率和观察点的位置,如果在土层地震反应分析中忽略反射波而采用单向行波恒定比例假定将会使计算结果产生显著偏差;动剪应变与震动速度成恒定比例关系的假定导致的偏差达4个量级,即使对于单一均匀半无限空间模型偏差也十分显著;对实际土层地震动的求解,该假定在理论上定性错误,定量上偏差不可接受,必须放弃而另寻其他途径。     

长江三角洲地区TZK3孔碎屑锆石U-Pb年龄及其物源意义

以TZK3孔的磁性地层学为基础,结合沉积物的岩性、结构构造及锆石年龄谱系特征,探讨沉积物的物质来源及长江贯通的时限。古地磁结果表明:96.7 m、263.3 m、603.75 m分别对应B/M界线、M/G界线、晚上新世/早上新世的界线（3.58 Ma）。锆石年龄谱系数据显示,TZK3孔的U-Pb锆石年龄主要分为5组:100~300 Ma,400~500 Ma,700~850 Ma,1800~2000 Ma,2400~2600 Ma。其中3.7 Ma的锆石年龄谱相对简单,以白垩纪（100~150 Ma）为主,物质主要来自于长江中下游的火山盆地,为近源沉积。TZK3孔3.04 Ma以来,锆石年龄谱变得复杂且主峰相对较多,表明物源区更广且加入了远源的成分。3.04 Ma的锆石年龄谱中开始出现峨眉山玄武岩年龄段（251~260 Ma）的锆石,表明在此时期长江上游的物质就已到达了长江三角洲地区,即长江贯通的时限为3.04~3.7 Ma。      

冬季大风影响下的渤黄海水交换特征

利用ROMS海洋数值模式对2006年冬季渤黄海的海洋动力环境进行模拟,基于温度、盐度模拟结果,使用谱混合模型进行水团分析,定义了渤海海峡地区的水交换区。并进一步讨论了冬季大风事件对水交换区的影响,给出了冬季大风影响下的渤黄海水交换特征。研究得出,冬季的黄海水团以“舌”形分布于渤海海峡地区,水交换区则表现为沿“舌”形边缘呈带状分布,具有西北——东南的走向趋势,并且在“舌”尖处的水交换面积最大。通过缩小研究范围,发现位于黄海最北部的沿岸海域并不参与渤黄海之间的水体交换。最后研究发现,冬季大风事件对渤海水交换具有促进作用,具体表现为：大风过程使黄海暖流对渤海的入侵更加深入,水交换区向渤海方向伸展,南部的水交换带变宽,河流径流进入渤海后与渤海水的混合区加大,并发生北移。     

地球自由振荡的保结构模拟

大地震等诸多激励均能激发全球自由振荡现象,通常表现为驻波形式的全球整体振荡.现有的地震波数值模拟方法多为非保结构方法,无法压制长时程计算中的积累误差.本文采用优化的三阶辛格式谱元法,对地球自由振荡及全球尺度的地震波传播进行了长时程模拟.通过与传统的基于Newmark算法的谱元方法结果对比分析,明确验证了本文所得优化的三阶辛格式谱元法在模拟地球自由振荡等大规模长时程问题上的优越性和准确性.上述进展在方法论层面为今后探测、刻画全球尺度地球非均匀结构的驻波数值方法奠定了部分基础,并为相关研究领域提供了新的选择.     

GNMF小波谱分离在地震勘探噪声压制中的应用

地震勘探资料噪声压制及信噪比提高是整个地震勘探信号处理过程中的重要任务,随着地震勘探深度的增加及其复杂性,人们对地震数据质量的要求越来越高.勘探环境的复杂化使得采集到的地震资料中有效信号被大量噪声淹没,无法清晰辨识,严重影响后续的数据处理与解释.小波去噪是地震勘探中常用且发展较成熟的一种方法,但是其涉及到的阈值函数选取问题一直令人困扰,虽然已有多种阈值函数被提出,但仍存在各自的缺陷.本文利用小波分解在时域及频域良好的信号细节体现特性,引入模式识别中的非负矩阵分解(NMF)谱分离思想,针对小波系数阈值优化问题,提出了一种小波域图非负矩阵分解(GNMF)消噪算法.该方法首先在小波分解基础上,利用GNMF算法实现小波分解系数谱中信号分量与噪声分量的谱分离,然后通过反变换重构各分离子谱对应的子信号,最后利用K均值聚类算法将得到的多个子信号划分为信号类及噪声类,最终得到重构信号及分离噪声.合成记录和实际地震资料的消噪结果验证了新方法在提高信号与噪声分离准确性和精度方面的有效性,同时新方法避免了阈值选取造成的噪声压制不理想或有效成分损失问题.与小波消噪结果的对比及数值分析也说明了新方法在噪声压制及有效成分保持方面的优势.     

不同仪器烈度算法在四川地区 历次地震中的比较应用

强震观测资料包括强震动时程记录资料和宏观震害调查资料两大类, 前者是定量的微观数据, 后者则是定性的宏观指标. 本文明晰给出了微观仪器烈度与宏观仪器烈度、 微观考察烈度与宏观考察烈度的概念, 并在此基础上提出了只有在宏观仪器烈度与宏观考察烈度之间进行比较才具有实质性的意义;同时对国内外常见的仪器烈度算法进行了比较性研究, 得出了袁一凡仪器烈度算法可靠性更高的结论;最后以四川地区历年来重要震例的强震动记录为依据, 对修正的袁一凡仪器烈度算法的可靠性进行了比较应用. 结果表明, 对袁一凡仪器烈度算法修正与扩展的应用是可行的, 同时也验证了将微观仪器烈度与宏观考察烈度直接进行比较会存在较大的差距.      

基于强震和测震数据对鲁甸6.5级地震发震断层方向的研究

2014年8月3日16时30分,云南省昭通市鲁甸县发生M6.5地震,宏观震中位于鲁甸县龙头山镇(27.1°N,103.3°E),深度约12km。发震断层为NW向包谷垴-小河断裂,是NE向昭通-鲁甸断裂系的NW向次级走滑断层。文中利用鲁甸地震50个强震台站观测记录与135个测震台站观测记录,分别进行峰值加速度计算和S波辐射图案匹配,对此次地震发震断层方向进行讨论。结果表明,"NW向"的断层方向更符合强震、测震仪器观测值,同时与地震灾害现场调查结果一致。