地震层析成像LSQR算法的并行化

讨论了地震层析成像的LSQR算法(最小二乘QR分解). 在建立偏导数矩阵方程组时,对区内地震在方程中保留震源项,引入正交投影算子进行参数分离,对区外远震采用传统的平滑处理方式,用LSQR法求解联立的方程组. 由于区内地震的正交分解处理和区外远震的平滑处理,使得偏导数矩阵中的非零元素成倍增加,对于大型反演问题,这些非零元素常常达到几十GB到几百GB的数量级,巨量的内存占用成为LSQR算法的瓶颈. 针对这一问题,本文研究了偏导数矩阵中非零元素的分布规律,设计出合理的存储结构,采用分布式存储进行矩阵计算,提出了LSQR算法的并行化方案,并在联想深腾6800超级计算机上实现. 导出了LSQR算法的并行效率估算公式. 对两个地区的实际地震层析成像数据进行了效率测试.     

中国大陆科学钻探孔区全观式三维地震采集

大陆科学钻探不仅是打一口钻,而是深部钻探同地球物理遥测结合起来的相互反馈系统,这里地球物理遥测主要是指三维深反射地震. 中国大陆科学钻探孔区三维地震调查是大陆科学钻探工程的一项重要内容. 在数据采集中提出了全观式三维地震调查新技术,它是指排列不滚动的三维地震调查,即将地震检波器铺满全部测区的一种地震采集方法,尤其适合于有限面积的三维地震工作. 这种方法的优点是：(1)快速高效; (2)叠加次数高; (3)与常规三维地震相比成本大幅度减少. 在中国大陆科学钻探孔区内进行的全观式三维地震测量,全面实现了预期目标,包括：(1) 配合钻探查明孔区地质构造,将钻探的一孔之见扩展到深6000m、长宽超过3000m的三维岩柱;(2)提供高精度定位的地壳反射体以供标定;(3)发现中、下地壳及地幔内的反射体等.     

全球地幔垂直流动速度研究

用高分辨率地震体波速度成像以及相关的地球物理资料,计算地幔垂直流动形式及流动速度,得到全球地幔流垂直运动模式.从全球尺度来看,地幔流基本可划分为以下几个区域：欧亚大陆—澳大利亚、北美洲—南美洲为两个大规模下降流区域,西印度洋—非洲及大西洋、中南太平洋及东太平洋为两个大规模地幔上升流区域.地幔上升流起源于核幔边界,主要表现在地幔中部和上地幔下部.地幔垂直流动速度约每年1～4cm.地幔流动对地表板块运动、海洋中脊和中隆、俯冲带和碰撞带的分布起着控制作用.地幔上升流与地表现代热点有密切关系.从东亚尺度看,地幔流大体分为三个区域：东亚边缘裂谷系和西太平洋边缘海为上升流、西伯利亚地幔深度表现为物质下降流、青藏高原—缅甸—印度尼西亚特提斯俯冲带地幔下降流,这三个区域地幔流动与地表的西太平洋构造域、亚洲构造域和特提斯构造域相吻合.勾勒出南海地区构造特征：从上到下的大体结构是上部呈“工"字型、中间为圆柱型、底部呈盾形的地幔上升流.     

地震各向异性——多组裂隙对横波偏振的影响

通过对多分量地震资料的分析,我们发现随着频率的增加横波分裂时差减小.对于深部接收的VSP数据来说快横波的偏振方向保持不变,而对于浅层接收的VSP数据来说偏振方向却存在一个最大可以达到20°的旋转.尽管多尺度随机分布微裂隙岩石物理模型已经成功地模拟并解释了横波分裂时差随频率变化的现象,却不能解释与频率相关的横波分裂.据推测,如果微裂隙的排列方向和大裂隙的排列方向不同,利用低频信息获得的偏振方向将指示裂隙主方向,而利用高频信息获得的偏振方向则指示微裂隙方向.在背景多孔隙介质中存在多组裂隙的情况下,推导出垂直入射条件下横波偏振方向的解析式,给出了系统研究横波在介质中传播的方法.研究结果表明,横波偏振方向会随着频率的变化而变化,并且在入射方位、角度一定的条件下,是裂隙方位和密度的函数,这些认识可能有助于揭示观测到的、依赖频率变化的横波偏振现象.     

三参数小波及其在地震资料分析中的应用

提出了一类含有三个可调参数的分析小波（称为三参数小波）,通过选择这三个参数,可使其最适合于所给定的问题．Morlet小波及改进的Morlet小波是其特例．通过对三参数小波中的参数加以约束,可以获得一类新的近似解析小波．论证了通过恰当的选择参数,三参数小波不仅适合于分析包含慢变频率和振幅分量的信号,而且也适合于包含快变分量的信号．以三参数小波为分析小波,提出了一种用于薄互层地震资料分析的方法．该方法能够刻画薄互层的沉积旋回,也能研究薄互层内部的局部结构,并采用模型资料验证了方法的有效性．     

青藏高原东北缘地壳三维速度结构

本文用1980—2000年M≥1.5的2 032个天然地震事件的38 052个〖AKP-〗、〖AKS-〗、Pm、Sm、Pn和Sn震相到时及人工地震测深给出的Moho面形态资料,利用地震层析技术反演了32°~40°N, 100°~108°E区域内地壳地震波速度结构.从层析成像图象中可以得到,本区的地壳可分成4个层位.第1层（埋深约在0~3 km）为沉积层, 速度梯度约为0.2 s-1;第2层（埋深约在3~17 km）为上地壳, 其顶部速度梯度约为0.1 s-1, 下部速度横向变化较大且存在低速块体;第3层（埋深约在17~36 km）为中地壳, 速度梯度约为0.03 s-1;第4层（埋深约在36 km—Moho）为下地壳, 是一个契形层,总的趋势是西厚东薄,青藏高原较厚逐渐向鄂尔多斯地块和扬子准地台方向变薄,各处的地震波速度梯度不尽相同.     

郯庐断裂带安徽段现代地震活动及应力场特征

分析了郯庐断裂带安徽段地震活动特征,利用近震直达波最大振幅比方法反演了99次中-小地震震源机制,并作了统计和聚类分析。现代地震活动整体上继承了历史地震分布格局,未显示增强趋势;断裂带及邻区应力场P轴和T轴优势方位大致呈近东西向和近南北向分布,现今承受的作用力以近水平或斜向为主,但也存在部分其它方向的应力场和近垂直方向的作用力。震源断层的破裂类型,带内以逆冲(或正断),或近逆冲(或正断)型为主。带附近较明显地呈现出走滑型或近走滑型破裂的优势;北、南亚段应力场有明显差异,即北压南张,其分界大约在北纬32°附近,北西西走向的桥头集—东关断裂是两者间的构造变换带。     

多重压力对重点生态功能区农户生计资产可得性的影响——以甘南黄河水源补给区为例

重点生态功能区主要承担着提供持续、稳定生态服务的功能,农户作为维护其主体功能的最基础单元和该区最主要的经济活动主体,面临着自然、社会、政策等多重压力,其交互作用不仅加剧了农户的生计脆弱性,更影响到该区主体功能的发挥,当前急需辨明多重压力对农户生计的影响,以便寻求有效的生计脆弱性减缓对策。本文以甘南黄河水源补给区为例,运用入户调查数据与有序Logistic回归模型等方法在识别农户遭受关键压力的基础上,进一步探讨生计压力的交互作用对生计资产可得性的影响。结果显示：① 甘南黄河水源补给区大多数农户遭受自然+经济型多重压力,其中,重点保护区、恢复治理区及经济示范区农户遭受的多重压力分别以自然+经济型、自然+经济型、经济+社会型为主。② 在多重压力的冲击下,重点保护区与恢复治理区农户除了社会资产可得性变化处于稳定状态,其余各类资产可得性变化几乎处于降低态势,而经济示范区农户的金融资产与社会资产的可得性变化处于稳定状态,其余各类资产可得性变化均处于降低态势。③ 婚嫁支出高与农牧产品价格下降、牲畜患病与人畜饮用水困难、子女学费支出高+婚嫁支出高+农牧产品价格下降+养老无保障、建房开支高与生态政策、子女就业困难与农业病虫害等压力的交互作用分别对自然资产、物质资产、金融资产、社会资产、人力资产等的可得性变化影响最强烈。     

A review of the climatological characteristics of landfalling Gulf hurricanes for wind, wave, and surge hazard estimation

The climatological characteristics of landfalling Gulf of Mexico hurricanes are presented, focusing on the basic parameters needed for accurately determining the structure and intensity of hurricanes for ocean response models. These include the maximum sustained wind, radius of maximum winds, the Holland-B parameter, the peripheral or far-field pressure, the surface roughness and coefficient of drag, and the central pressure for historical hurricanes in the Gulf.Despite evidence of a slight increase in the annual number of named storms over the past 50 years, presently there is no statistically significant trend in tropical storms, hurricanes, or major hurricanes in the Gulf of Mexico. In addition, the long-term variability of tropical cyclones in the Gulf reflects the observed variability in the Atlantic basin as a whole. Analyses of hurricane winds from multiple sources suggest the presence of a bias toward overestimating the strength of winds in the HURDAT dataset from 7% to 15%. Results presented comparing HURDAT with other sources also show an overestimation of intensity at landfall, with an estimated bias of ~10%.Finally, a review of recent studies has shown that hurricane frequencies and intensities appear to vary on a much more localized scale than previously believed. This exacerbates the sampling problem for accurate characterization of hurricane parameters for design and operational applications.     

Seismic stratigraphy and subsidence analysis of the southern Brazilian margin (Campos,Santos and Pelotas basins)

The Campos, Santos and Pelotas basins have been investigated in terms of 2D seismo-stratigraphy and subsidence. The processes controlling accommodation space (e.g. eustacy, subsidence, sediment input) and the evolution of the three basins are discussed. Depositional seismic sequences in the syn-rift Barremian to the drift Holocene basin fill have been identified. In addition, the subsidence/uplift history has been numerically modeled including (i) sediment flux, (ii) sedimentary basin framework, (iii) relation to plate-tectonic reconfigurations, and (iv) mechanism of crustal extension. Although the initial rift development of the three basins is very similar, basin architecture, sedimentary infill and distribution differ considerably during the syn-rift sag to the drift basin stages. After widespread late Aptian–early Albian salt and carbonate deposition, shelf retrogradation dominated in the Campos Basin, whereas shelf progradation occurred in the Santos Basin. In the Tertiary, these basin fill styles were reversed: since the Paleogene, shelf progradation in the Campos Basin contrasts with overall retrogradation in the Santos Basin. In contrast, long-term Cretaceous–Paleogene shelf retrogradation and intense Neogene progradation characterize the Pelotas Basin. Its specific basin fill and architecture mainly resulted from the absence of salt deposition and deformation. These temporally and spatially varying successions were controlled by specific long-term subsidence/uplift trends. Onshore and offshore tectonism in the Campos and Santos basins affected the sediment flux history, distribution of the main depocenters and occurrence of hydrocarbon stratigraphic–structural traps. This is highlighted by the exhumation and erosion of the Serra do Mar, Serra da Mantiqueira and Ponta Grossa Arch in the hinterland, as well as salt tectonics in the offshore domain. The Pelotas Basin was less affected by changes in structural regimes until the Eocene, when the Andean orogeny caused uplift of the source areas. Flexural loading largely controlled its development and potential hydrocarbon traps are mainly stratigraphic.