SEISMOTECTONICS OF THE 8 AUGUST 2017 JIUZHAIGOU EARTHQUAKE AND THE THREE-DIMENSIONAL FAULT MODELS IN THE SEISMIC REGION

On 8 August 8 2017, an M_S7.0 earthquake occurred in Jiuzhaigou County, Sichuan Province. Field geological investigations did not find any co-seismic surface rupture in the epicenter area, implying that the seismogenic structure is likely a hidden active fault. Based on the results of the relocated aftershocks, the seismogenic fault was simulated and characterized using the SKUA-GOCAD software. The three-dimensional model of the seismogenic fault was preliminarily constructed, which shows that the main shock of the Jiuzhaigou M_S7.0 earthquake occurred at the sharp bending area of the fault surface, similar to the geometry of the active fault that generated several major earthquakes in the Songpan area during 1973-1976. Our study suggests that high seismicity of this area may be closely related to the inhomogeneous geometry of the fault surface. In this work, we collected the historical earthquakes of M ≥ 6.5, and analyzed the geometric and kinematic features of the active faults in the study area. A three-dimensional fault model for the 10 main active faults was constructed, and its limitation in fault modeling was discussed. It could provide evidence for analyzing the seismotectonics of historical earthquakes, exploring the relationships between earthquakes and active faults, and predicting major earthquakes in the future.     

华北克拉通地壳三维密度结构与地质含义

利用重力异常揭示地壳三维密度结构是重力资料地质解释的目标和任务,密度反演的好坏至关重要.本文对华北克拉通进行了重力异常多尺度密度反演研究,首先利用小波变换对重力异常进行多尺度分解,接着利用功率谱分析方法估算各层场源的平均深度,然后利用广义密度反演方法进行各层密度反演,对华北地区进行了多层密度反演,得到其密度结构,并进行地质解释和油气藏分析.结果显示了重力场多尺度密度反演方法的有效性,对华北地区密度结构的地质含义进行了初步分析,位于造山带中的低密度异常主要反映沿造山带展布的花岗岩体.对比华北东部区浅层密度扰动与油气坳陷位置,发现油气坳陷都表现为低幅度的低密度异常区.说明利用小波多尺度反演提取的密度信息对油气勘探的部署有一定指导意义.     

船载水上水下一体化测量技术及应用——以舟山册子岛为例

近年来, 船载水上水下一体化测量技术在海洋测绘领域发展迅速.该技术主要通过对多波束水深测量系统、激光扫描系统、定位定姿系统等设备的集成, 实现水上水下一体化无缝测量.以舟山册子岛区域为例, 利用船载水上水下一体化测量技术, 成功实现了水上水下一体化无缝测量, 并完成了水深及地形成果整合, 阐明该技术在应用中的优缺点, 并探讨了船载水上水下一体化测量技术在海岸带地质调查的应用前景及发展方向。     

二维与三维大地电磁反演的敏感度研究

大地电磁法可应用于岩石圈结构探测、金属固体矿产以及地热资源勘察等方面,目前三维大地电磁反演技术日趋成熟,但二维反演依然应用广泛.受台网布设及复杂地质构造影响,大地电磁数据往往结合二维与三维反演技术来减轻计算负担和改善反演效果,而评估二维与三维反演模型及其差异对准确获取地下电性结构信息至关重要.本文提出了一种基于敏感度矩阵的电性异常体边界划定以及反演模型可靠性评估方法,该方法通过求解大地电磁正演的伴随问题来构建敏感度矩阵,无需设计额外模型即可分析反演结果的可靠性.此外,本文还利用合成数据讨论了大地电磁二维与三维反演的有效探测深度.当地下结构三维性不强时,二维反演可以有效恢复深部低阻异常体的电阻率值,为深部地质解释提供定量约束.但当电性结构三维性较强时,三维反演重建的边界与真实位置更加吻合,而二维反演会产生虚假异常,不利于后续地质解释.

     

基于重力卫星数据监测地表质量变化的三维点质量模型法

利用卫星重力测量手段监测全球质量变化取得了巨大成功,本文基于牛顿万有引力定律在三维空间直角坐标系中导出利用重力卫星观测数据监测全球质量变化的三维点质量模型法,该方法可直接利用重力卫星的轨道和星间观测数据或时变重力场模型计算全球质量变化,由于利用卫星观测数据计算地表质量变化的向下延拓过程以及观测数据噪声的影响,需要采用合适的空间约束方程或正则化技术对解算结果进行约束或平滑处理.利用合成全球质量变化模型模拟一个月的GRACE双星轨道和星间距离变率数据计算全球质量变化,对三维点质量模型法进行分析验证,采用零阶Tikhonov正则化技术处理病态问题.结果表明,三维点质量模型法可有效用于重力卫星观测数据监测全球质量变化,为利用重力卫星观测数据监测全球质量变化提供一种可选的途径.

     

江西相山火山盆地地质结构研究:来自大地电磁测深及三维地质建模的证据

江西省相山火山盆地是我国第一大、世界第三大火山岩型铀矿田,其西部牛头山一带铀矿勘探中发现深部有大垂幅的Pb-Zn-Ag矿化.60多年来,以该矿田为对象开展的研究取得了一系列丰硕成果,但对火山机构的认识仍不确定.我们采集了涵盖该火山盆地主要地质体的1386块钻孔岩芯标本和243块地表岩石标本,开展了电阻率、磁化率、密度等物性参数测量,并在火山盆地中施测了19条MT剖面（2条骨干剖面和17条精细剖面）,对3000 m以浅主要地层、岩体和断裂带等目标地质体的三维展布特征进行了解译和三维建模.研究结果表明：（1）相山火山盆地具有变质岩-花岗岩双基底.基底变质岩系顶界面表现为南北分带（三隆间两凹）和东西分块（两垒夹一堑）的三维地质格局;南西部有加里东期花岗岩侵入,具有似层状的空间展布特征;盆地基底变质岩系与上覆火山-沉积岩盖层之间呈连续的水平低阻异常带,不整合界面清晰.（2）打鼓顶组火山岩呈似层状产出,主要分布于盆地西部;在河元背-船坑-杏树下一带识别出近东西走向厚层的流纹英安岩凹槽,相山铀矿田西部探明的主要铀矿床分布在该凹槽内或其边缘.鹅湖岭组火山岩总体形态呈蘑菇状,在盆地中部厚度较大.在相山主峰半径约2 km的范围内,发现自下而上贯通式的低阻异常,推测是鹅湖岭组碎斑熔岩喷发的通道相（火山颈相）,其火山颈呈陡立管状,深部向南东倾伏,浅部向南东撒开.后期花岗斑岩呈岩墙-岩床组合状,总体构成一个向西开口的环形岩体.打鼓顶期主要岩浆通道位于相山顶-巴山之间,次岩浆通道位于河元背;鹅湖岭期火山活动主岩浆通道也位于相山顶-巴山之间,次岩浆通道位于河元背、阳家山（芙蓉山）、严坑和柏昌.（3）火山盆地中断裂构造发育,MT测量结果显示存在7条北东向、4条北西向和1条南北向格架性断裂构造（其中一条新发现的北东向断裂隐伏于白垩纪红盆之下）,盆地北部发育1条弧形火山塌陷构造,表现为大规模延续的低阻异常带.

     

面向WRF/Chem模式MOSAIC气溶胶方案的资料同化实现

CMA-CUACE-Haze化学天气模式是中国研发的气溶胶过程模拟和评估工具,但目前还没有配套的大气化学天气耦合同化分析系统。文中在CMA-MESO三维变分分析的基础上建立了区域化学天气耦合同化系统,该系统把变量之间不相关的PM_2.5 和PM_2.5-10作为控制变量,采用模型化的背景误差协方差,初步实现气溶胶观测PM_2.5和PM₁₀的同化分析。通过单站气溶胶观测的理想同化试验验证耦合同化系统设计的合理性,并针对2016年12月的重污染天气过程进行GTS传输的常规观测与气溶胶PM_2.5和PM₁₀观测资料同化与预报试验。试验结果表明,大气化学天气耦合同化系统可对气溶胶观测和天气变量观测同时进行极小化分析,大气化学变量和天气变量分析场互不影响;气溶胶观测资料的同化合理修正了大气化学背景场,PM_2.5和PM₁₀变量分析场更接近观测;气溶胶观测资料同化对污染物预报的影响可持续72 h。搭建的区域化学天气耦合同化系统能为CMA-CUACE-Haze化学天气模式提供更准确的化学初始场。     

一种并行的大地电磁场非线性共轭梯度三维反演方法

本文改进并验证了大地电磁测深数据的三维反演算法和并行计算程序,程序对计算机物理内存和CPU速度及数量要求较低,使普通家用机进行三维反演计算成为可能.本文在Newman和Alumbaugh(2000)提出的三维非线性共轭梯度算法和Rodi和Mackie(2001)给出的大地电磁场二维NLCG反演预处理方法的基础上实现了大地电磁场NLCG三维反演算法,改进了的预处理方法,将反演计算对初始模型的依赖性降到最低,并且通过理论模型验证了程序的正确性,并根据日本KAYABE地区实测数据的反演结果验证了算法的实用性.     

三轴试验非饱和土体积变化测量方法综述

本文对三轴试验中土样体积变化的测量方法进行了比较全面的介绍,将各种方法进行了分类总结。对于其中典型的方法简述了其基本原理、发展历史、优缺点等方面的内容。文中不仅介绍了发展比较成熟的方法,如：双室测量系统、各种应变传感器测量方法。还介绍了当前比较热门的非接触式测量方法,如：数字图像分析、摄影测量。最后,还介绍了几种能够借鉴使用的方法,如：数字图像相关、粒子图像测速法。这些方法各有其优势,对其有一个简要的了解,以期方便我们在进行具体研究时有恰当的选择。     

地磁场三维曲面Spline模型

利用149个地面实测数据以及12个子午工程测点数据,50个CHAMP卫星高度实测数据,并结合高空180 km处的50个IGRF12数据点,基于这三个高度的数据首次建立了中国地区地磁场三维曲面Spline（3D Spline）模型.在境外添加了39个测点以控制边界效应.通过CM4模型将所有测点的场源进行分离,统一通过主磁场值建模分析.通过将模拟结果与实测值、曲面Spline（2D Spline）以及Taylor（2D Taylor）、三维Taylor（3D Taylor）模型及IGRF12模型相比较,结果显示3D Spline模型的空间分布与其他模型整体趋势一致,但更为曲折,随着高度上升,3D Spline模型的要素Y的强度逐渐减弱.通过比较3D Spline、2D和3D Taylor模型对于不同高度6个缺测点的模拟值,残差和均方根偏差（RMSE）,3D Spline模型的模拟效果最好,要素Y、Z和总强度F的RMSE值要比其他模型低50%以上.3D Spline模型在不同高度处的模拟效果主要取决于该高度附近的实测值数量和精度.