震前电离层TEC异常探测新方法

本文提出一种利用时间序列法(ARIMA模型)进行震前电离层异常探测的新方法.首先,对比分析了该方法与传统探测方法(四分位距法、滑动时窗法)预测TEC背景值的精度.结果表明,时间序列法预测背景值的精度要明显高于传统方法,且预报背景值的平均偏差要比传统方法小2倍左右,说明传统探测方法预测的背景值具有较大系统偏差.为更准确地探测震前电离层扰动,除了得到准确的参考背景值,还需得到更加合理的探测限值,由此本文提出一种更为合理的限差确定策略.最后,以2012年1月10日苏门答腊岛7.2级地震为例,利用该方法分析了其震前电离层的异常扰动情况,并验证了该方法的有效性,实验结果表明:在震前第13天、第8~9天、第1~2天和地震当天电离层均会发生较为明显的异常.而且,其正异常(观测值高于正常值)一般发生在震中以北,距发震时间相对较远;负异常(观测值低于正常值)则在震中各方向均会出现,且距发震时间较近.同时,通过对异常结果分时段统计,发现在发震时刻前,距发震时刻越近的时段发生异常的频率越高,此规律将会对未来更为准确的预报发震时段提供重要参考.     

维西—乔后断裂带上连续地震的应力降和两种不同的孕震机制

2021年5月21日云南省维西—乔后断裂带上发生M_S6.4漾濞地震,造成了大量的人员伤亡和财产损失.该断裂带上还曾先后发生过2013年M_W5.3和2017年M_W4.91两次洱源地震.本文反演了维西—乔后断裂中南段2013年、2017年与2021年三次地震震群的震源机制解,使用谱比法计算了主震和较大的前震、余震共17个事件的拐角频率与应力降.结果表明：2013年M_W5.3主震与M_W4.96余震均为正断层事件,随后的地震序列皆为右旋走滑事件,2017年M_W4.91主震与M_W4.89前震均为右旋走滑事件.发生在东南侧15 km左右的2021年漾濞M_W6.2主震也为右旋走滑事件,但前震和余震震群中包括约70%的走滑事件和30%的正断层事件,推测发震断层为维西—乔后断裂带的次级断裂;2013年M_W5.3主震的拐角频率为0.68±0.03 Hz,应力降为11.98-1.52/+1.66 MPa,2017年M_W4.91主震的拐角频率为1.59±0.05 Hz,应力降为39.84-3.64/+3.88 MPa,2021年M_W6.2主震的拐角频率为0.415±0.01 Hz,应力降为65.35-4.61/+4.84 MPa;17个地震应力降反映出走滑事件的自相似性,而正断层事件同震断层面上可能的流体扩散引起了自相似性破缺.两种地震事件在拐角频率与应力降方面存在明显差异,可能源于断层受构造形变、结构和岩性的差异的影响,在横向与纵向上的摩擦系数、破裂尺度、裂隙流体等特性存在较大差异,因而可能存在两种不同的孕震机制.从潜在的地震风险来说,走滑的孕震过程可能触发更大的破裂,具有更大的潜在破坏性.

     

2022年6月1日四川芦山MS6.1地震的发震构造与力学机制探讨

2022年6月1日17时00分08秒（北京时间）四川雅安市芦山县发生M_S6.1地震,此次地震是继2008年汶川M_S8.0、2013年芦山M_S7.0地震后发生在龙门山断裂带的又一显著地震,与后者在空间上仅相距9 km.为揭示此次地震的发震构造特征及其与2013年芦山M_S7.0地震的关系,进而理解龙门山断裂带强震孕育动力学过程与地震危险性,本文采用CAP全波形反演方法计算了芦山M_S6.1地震的震源机制解,利用多阶段定位法对2013年芦山M_S7.0地震以来余震区地震进行了精确定位,并基于库仑应力讨论两次地震的应力触发关系.结果显示,芦山M_S6.1地震的震源机制解为：节面Ⅰ的走向、倾角和滑动角分别为221°、40°和105°;节面Ⅱ的参数为22°、52°和78°,矩心深度14 km,震源机制断层面解呈现一组与龙门山断裂带性质接近的节面.反演给出的P轴方位角为120°,倾角为6°,反映了此次地震主要受NWW-SEE向水平挤压应力作用,与龙门山断裂带南段背景构造应力场一致.地震精定位结果显示芦山M_S6.1地震序列发生在2013年芦山M_S7.0地震发震断层北西侧的一条倾向南东的反冲断层上,据此可判断震源机制解的节面Ⅱ为发震断层面.在此基础上,通过指定发震与接收断层,计算获得2013年芦山M_S7.0地震对此次M_S6.1地震所在断层的最大库仑应力加载值可达1.5 MPa,说明前者对后者有显著的触发作用.

     

岩石破坏过程磁场效应实验研究及其对地震预报的意义

地震前岩石圈存在可观测的磁场前兆异常, 岩石破坏过程的磁场效应规律却鲜有研究.本文设计建立了岩石破坏磁场效应监测实验系统, 测试分析了岩石破坏过程磁场与载荷、声发射、电磁辐射之间的关系, 探讨了岩石破坏磁场产生机制与岩石破坏磁场效应对地震预报的意义.结果表明: 岩石在受载破坏过程能够产生磁场, 磁感应强度与载荷变化存在良好的对应关系.在受载前期, 磁感应强度波动增加, 受载中后期, 磁场强度显著增加; 主破坏发生时, 磁场强度快速增加并达到最大值.磁感应强度与累积声发射计数平均相关系数达到0.825, 呈高度相关, 表明磁场变化能够反映岩石的变形破坏阶段和状态.岩石破坏磁场的产生主要与电性变化有关, 运动电荷或电流的变化产生了磁场.岩石破坏磁场与电磁辐射同属于电磁信号, 磁场是一种极低频、连续、脉冲式的信号, 信号频率一般为0~20 Hz; 电磁辐射是一种瞬态、阵发性的电磁波, 信号频率一般为kHz~MHz.相对于电磁辐射, 磁场前兆异常先出现, 岩石破坏的磁场监测结果对于评估地震的临震预报具有显著的意义.

     

基于动力触探的砾性土液化判别方法通用性研究

能量传递率是衡量贯入类试验锤击效率的一个重要指标。国外对这一指标需要进行现场实测,进而修正贯入试验的锤击数,建立评价场地承载力、液化势等特性的标准化锤击数。国内规范中,则较少考虑贯入试验的锤击能量传递率的问题,且缺少现场试验测试数据,导致基于贯入类试验锤击数的地基评价方法难以与国外标准进行横向对比。为解决这一问题,选取川滇地区西昌地震实验场的3个勘察试验点。采用能量测试仪实测标准贯入试验能量传递率,研究我国常规SPT试验装置锤击效率,并评价其稳定性。试验实测结果显示,现场标准贯入试验的锤击能量传递率均值基本超过75%。能量传递率随着贯入深度的增加稍有增加,地表下20 m范围内增长幅值为10%左右。试验结果可为评价我国常规SPT试验设备的锤击效率提供依据。     

盆地沉积结构对地震波初至走时的影响

相对于天然地震的低频长波长特征,上地壳广泛存在的盆地沉积层厚度相对较薄,在研究壳幔结构或地震定位时往往做各向同性或VTI层等效的简化.这种简化的适用条件与误差是本文讨论的主要问题.以塔里木盆地为例,利用塔中某测井数据建立盆地二维水平层状互层模型;以此为参考,可进一步得到简化的各向同性等效和VTI近似两种单层模型.通过计算两种简化模型相对参考模型的初至走时误差,可以发现：(1)当震源处于沉积层内和沉积层下方时,两类简化模型得到的走时呈现完全不同的变化规律;(2)当震源处于沉积层内时,简化模型的走时相对误差均随震中距的增加快速增大,各向同性等效的误差极值在震源深度6km、震中距100km处可达60%左右,而VTI近似约为45%;(3)当震源处于沉积层下方时,区域震条件下各向同性等效与VTI近似的误差均未超过8%,且各向同性等效的精度优于VTI近似.因此,当利用盆地内观测数据定位不同深度、不同震中距区域地震时,宜采用不同的上地壳沉积层简化模型以保证合理的精度.

     

青海格尔木哈希牙地区中基性岩墙群地球化学特征与LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄

位于东昆仑造山带上的东昆北哈希牙地区发育中基性岩墙群。其岩性主要为辉绿岩、闪斜煌斑岩和闪长玢岩,地球化学数据显示其具有高钾钙碱性玄武岩系列特征。轻、重稀土元素存在较高程度分馏,LREE/HREE值为4.72~8.66,平均值为6.57。δEu值介于0.81~0.98之间,平均值为0.91,显示出微弱的负Eu异常,表明斜长石的分离结晶作用不明显,富集Rb、Ba、Pb、K等大离子亲石元素,贫高场强元素Ta、Nb、Zr、Hf等地球化学特征,主体显示板内玄武岩特征,但有来自俯冲带的部分信息。采用LA-ICP-MS技术对锆石进行了U-Th-Pb同位素测定,结果显示锆石年龄较为分散,其中8颗岩浆锆石给出的206Pb/238U年龄加权平均值为411.5±7.5Ma,代表了格尔木哈希牙地区辉绿岩墙的结晶年龄,反映东昆北地块于晚志留世—早泥盆世已由地体碰撞的挤压状态转为碰撞后伸展状态,标志着该地区加里东期构造旋回的结束。     

日喀则蛇绿岩研究中的几个问题

日喀则蛇绿岩是中国最著名的蛇绿岩,但是,许多问题存在争论,许多现象没有搞清楚。文中讨论了日喀则蛇绿岩中一些重要的现象以及对目前发现的许多矛盾如何考虑的问题。例如,(1)日喀则蛇绿岩中是否存在席状岩墙群?是否存在席状岩床群?本文认为,席状岩墙群应当是存在的,因为有不对称冷凝边出现。而席状岩床群可能是有问题的,岩床作为侵入体可以出现在许多地方,但是,蛇绿岩中不可能出现席状岩床群,尤其还把它作为蛇绿岩岩石组合的一个单元。笔者认为,所谓的席状岩床群可能是席状岩流群,它不是一个独立的单元,是玄武岩单元下部的成员。(2)日喀则蛇绿岩是否统统是蛇绿岩是一个需要考虑的问题,雅鲁藏布江东西两段出现的岩石组合及其产出背景与日喀则地区的蛇绿岩明显不同,其中有些可能未必是蛇绿岩。(3)自1972年彭罗斯会议以来,蛇绿岩研究发展到现在,可能已经进入了一个关键时期。文中回顾了蛇绿岩的定义及其构造意义,指出1972年彭罗斯会议关于蛇绿岩的定义仍然是适用的。蛇绿岩可以概括为洋壳+地幔,这个洋壳来自板块扩张脊,是年轻的;这个地幔是大洋岩石圈地幔,也可能保留有古老岩石圈地幔的印记。蛇绿岩产于板块扩张脊,这是蛇绿岩构造含义的唯一解,蛇绿岩不存在多解性。(4)日喀则蛇绿岩的许多基本观点主要是法国学者提出来的,如关于岩床群的见解,慢速扩张的见解等。但是,上述见解是否都是对的是需要思考的。日喀则蛇绿岩具有得天独厚的条件,我们应当很好利用这个条件,努力把我们的研究做好,为全球蛇绿岩研究贡献我们的一份力量。     

探地雷达在振动台斜坡模型震裂变形探测中的应用

5,12, 汶川大地震造成了大量山体震裂变形, 形成众多次生潜在灾害。地震前后山体震裂变形的发展演化规律是防治滑坡的关键。振动台试验是实验室模拟地震的重要手段, 可以重现边坡在地震作用下的变形破坏过程, 探地雷达是利用高频电磁波反射探测目的体及地质结构的物探方法, 可用于查明滑动面的位置。本文采用室内小型振动台模拟实验, 通过输入相同加速度, 不同频率正弦波, 研究边坡的动力加速度响应特征。利用LTD-2100探地雷达主机, GC900MHz屏蔽型天线, 检测施加地震荷载前后坡体内部裂缝的发育状况, 结合解译成果, 对地震造成边坡内部裂缝的位置进行推断。实验结果表明探地雷达检测出的裂缝发育位置与边坡动力加速度响应特征相一致。探地雷达用于振动台模拟试验分析地震滑坡的成因和机理是可行的。     

金川—芦山—犍为剖面重力异常和地壳密度结构特征

重力剖面金川—芦山—犍穿越芦山震区,近垂直于龙门山断裂带南段,长约300 km,测点距平均2.5 km,采用高精度绝对重力控制下的相对重力联测与同址GPS三维坐标测量,获得了沿剖面的自由空气异常和布格重力异常,并对布格重力异常进行了剩余密度相关成像和密度分层结构正反演研究.结果表明,芦山地震所在的龙门山断裂带南段存在垂直断裂走向的宽广的巨型重力梯级带,重力变化达252×10-5 m·s-2以上(龙泉山以西),反映出四川盆地与松潘—甘孜地块地壳厚度陡变(约14.5 km)性质;四川盆地与松潘—甘孜地块过渡区(龙门山断裂带与新津—成都—德阳断裂之间)存在(30~50)×10-5 m·s-2的剩余异常"凹陷",可能与上地壳低密度体、山前剥蚀与松散堆积和推覆体前缘较为破碎有关;剩余密度相关成像显示地壳密度呈现分段性特征,在芦山地震位置出现高低密度变化;地壳呈现三层结构,四川盆地上、中、下地壳底界面平缓,反映其稳定阻挡作用,而松潘—甘孜块体上、中、下地壳底界面明显往盆地逐步抬升,反映出青藏高原往东的强烈挤压作用;松潘—甘孜块体往东推覆变形主要集中在上地壳范围内,推覆深度随离龙门山断裂带愈近而越浅.本文通过对密度分布及结构特征的研究,分析了芦山地震及龙门山地区地壳构造背景和当前活动性的深部动力环境特征.