翁田台地电场观测受干扰的因素分析

海南省文昌翁田台地电场数据质量自2019年3月开始下降,地电场数据质量下降主要表现为日相关系数偏低、北南向长极距与短极距数据曲线呈反向变化、绝缘度趋向于零等情况.2019年3月—2020年10月,我们分别对观测室装置系统、室外外线路、连接口等逐一进行详细的排查工作和电极、电缆的对比实验工作,最终确定影响因素为电极故障和...     

中国大陆7级以上地震频次场时空异常特征

本文以地震频次作为地震活动的变量,通过自然正交函数展开方法,计算中国大陆7级以上强震前的地震活动频次场,提取出强震前时间因子和空间等值线的异常。结果表明,强震前时间因子出现超过均方差的高值或低值异常,异常多数分布在频次场的前4个典型场,具有多分量特点,第1个典型场异常贡献率最大(占总场40%～60%),绝大部分强震前5～8年出现长期异常,部分强震前1～2年出现中期异常,少数强震前3月出现短临异常的特征。区域频次等值线出现的高梯度旋涡区域是异常危险区,等值线值大于0.9且具有活动构造的危险区往往是强震的发震位置。另外,地震频次场与传统方法的区域地震活动频次(3月)震例对比,表明频次场时间因子异常具有自己的独特优越性和缺陷,并讨论了这些方法的差异性。     

白鹤滩水库蓄水前后邻区地震活动与应力场变化特征

水库诱发地震是水利水电工程和区域构造稳定性研究的重要内容.白鹤滩水库位于金沙江下游河段,地处小江断裂、则木河断裂和大凉山断裂等多条大型断裂交汇区域,属于地震高烈度区.2021年4月6日白鹤滩水库开始蓄水,本文利用小江断裂带中北段巧家台阵2020年1月—2021年12月地震记录,确定了水库邻区11477个地震事件,采用广义极性振幅技术反演获得了1.5级以上地震震源机制解654个.对水库蓄水前后地震活动和震源机制解分布特征的分析表明：整体而言研究区地震活动时序与水库水位密切相关,水位抬升时地震活动增强,水位维持不变或回落时,地震活动减弱,白鹤滩水库蓄水约6个月后,地震数量基本恢复至蓄水前平均水平.沿水域线附近主断裂带区域,蓄水后地震活动显著增强,数量和震级增大,深度减小,蓄水前地震类型以走滑为主,蓄水后以正断层为主;主断裂带以外以及距离水域线较远的某些区域,蓄水后地震活动受到抑制.基于震源机制解,采用区域应力场阻尼反演方法计算获取了研究区应力场时空分布,结果显示主拉应力轴方向稳定,随时间波动很小,主压应力轴方向随时间波动较大,尤其位于大坝附近的主断裂带交汇区域,蓄水前应力场为走滑型,蓄水后应力场变为正断型.这些结果揭示了水库诱发地震活动和应力场改变的更多细节特征,可进一步为水库诱发地震危险性评估提供重要参考.

     

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.

     

西藏羊八井地热田SOTEM探测及热储结构分析

西藏羊八井地热田是世界上著名的高温地热田, 历经四十多年的开发利用, 浅部地热资源日趋萎缩, 亟需开发深部高温地热资源来维持地热发电或新增装机容量.深刻了解断裂分布特征、地热流体的升流通道, 对于开发深部高温地热资源具有十分重要的意义.我们在羊八井地热田实施了6条电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)探测剖面, 通过反演获得了2 km深度范围内地层的电性结构.结合现有的构造地质、地球物理、地球化学、钻孔测温等资料, 取得了如下新认识: (1)确认F14断裂是地热流体从地热田北区向南区运移的主通道; (2)深部地热流体的上升通道出现在北区硫磺沟, 中尼公路附近下伏渗透性较差的基岩阻挡着地热流体在深处从北区向南区的侧向流动; (3)南区深处存在一个富水区, 汇聚着来自唐山的大气降水和冰雪融水, 与正在开采的浅层热储水力联系较弱; (4)在南区实施尾水回灌, 难以实现维持热储压力、延长地热田开采寿命的目的.

     

海岛局部风场特性的风洞试验和数值模拟研究

针对海岛局部风效应突出的问题,采用边界层风洞试验与数值模拟相结合的方法,对3种坡度的理想化海岛地形的风剖面进行了数值拟合,定义了差异系数来描述风剖面变化,利用数值模拟研究了差异系数和最大加速比在迎风侧的分布,重点探讨了海岛坡度和高度对最大加速比和差异系数的影响;基于风洞数据,对迎风侧和背风侧顺风向、横风向和竖向湍流强度和阵风因子分布进行了研究。结果表明：数值模拟与风洞试验结果较接近,风剖面指数在迎风侧较小;靠近坡顶的加速效应尤为明显,其最大加速比为0.4～1.0;坡腰处的差异系数较小,随着岛脊线角度的增加,差异系数为0的位置有向坡脚靠近的趋势;坡度增大到25°、0°岛脊线上最大加速比和差异系数均较大;迎风侧的三向湍流强度分布较规律,而背风侧的三向湍流强度分布较杂乱,尤其是在距海岛表面100 m高度范围内;阵风因子和湍流强度的变化趋势具有较高的一致性。     

离子迁移谱现场观测渤海和北黄海二甲基硫的研究

渤海、黄海是高产二甲基硫（Dimethyl Sulfide, DMS）的大陆架海区。该海区DMS的现场调查研究有助于准确评估海洋DMS释放量及其对全球气候变化的负反馈作用。目前,无论是基于模型还是直接测量法的通量估算均以表层海水或低层大气DMS浓度为基础,因此,先进的检测技术对其通量估算的准确度具有决定性作用。气相色谱法、质谱法、化学发光法以及卫星遥感技术是现在常用的观测技术,而本文则基于苯辅助光电离离子迁移谱技术进一步提出了一种可在海域现场观测海水中DMS的方法。通过结合动态气提-Nafion管在线除水进样系统,消除环境水汽的干扰;在最优条件下,基于DMS两个产物离子峰,可以实现0.10～120 nmol/L之间DMS的定量分析,检测限低至0.065 nmol/L;然后将所建方法应用于2019年秋季渤海、北黄海海水中DMS的现场观测。结果表明,表层海水中DMS的浓度为0.080～0.96 nmol/L（平均值为（0.44±0.34）nmol/L）,其海气通量为0.12～17.75 μmol/（m²·d）（平均值为（ 3.23±4.02）μmol/（m²·d））;通过结合实验室检测结果、环境因子和浮游植物群落结构讨论了海水样品低温储存条件下DMS的变化和影响因素,结果显示,营养盐成分及浮游植物群落结构是影响储存样品中DMS浓度显著增加的主要因素,进一步表明了现场观测方法的建立对海洋DMS释放量的准确评估具有重要意义。     

关于高铁地震波场虚拟道集生成的理论分析

中国约80%的高铁运行于高架桥上, 高铁振动通过桥墩传入地面.本文对运行于等间隔桥墩的高架桥上高铁振动产生的地下地震波场形态进行了理论分析, 根据其在特定方向形成相干相位稳相点区域的特征, 设计了一种基于多个不同速度高铁列车振动记录叠加, 分离单桥墩激发虚拟地震波场的方法, 并对单层与多层介质的情形进行了理论验证.

     

地中电偶极源极低频电磁场的分布与传播特征

利用层状大地中偶极源响应的正演算法, 计算地中电偶极源激发的极低频地震电磁场并分析其在地球环境下的传播特征.设计了多个水平层状地球模型, 分别模拟和展示了深埋地中的电偶极源的响应和空间分布特征.重点分析了含地壳波导+LAI波导模型的高阻大地中, 倾斜电偶极源激励响应随观测点的偏移距和垂直位置、激励源深度、地壳波导结构和参数变化时各场量响应的幅频特征.研究表明, 用倾斜电偶极源模拟和分析高阻大地中孕震电磁辐射的响应及在大地电磁系统中的传播特性是可行的; 模拟的高阻大地中的电磁辐射在地壳波导和LAI波导中均表现有慢衰减或幅值增强特性, 但两个波导效应具有不同的频率选择性; 高阻大地中的电磁辐射在波导的高阻介质中具有幅值强、衰减慢的特点.建议在高阻地层出露的地表、井中或海底的高阻岩层中以及大气层中布设测站.

     

由GOCE引力梯度张量不变量确定卫星重力模型的半解析法

提出了利用半解析方法解算重力场与稳态海洋环流探测器(gravity field and steady-state ocean circulation explorer,GOCE)引力梯度张量不变量观测值来恢复全球卫星重力模型的方法,该方法比最小二乘方法效率高,同样可给出模型的验后方差。推导了半解析法快速解算引力梯度张量不变量的理论公式,给出了该方法利用卫星重力梯度观测数据快速求解重力场模型的基本步骤。利用89.5°倾角圆形严格重复轨道上的模拟梯度观测值验证了半解析方法用于张量不变量解算的理论严密性,并利用GOCE任务61 d 梯度仪坐标系(gradiometer reference frame,GRF)下无噪声和有噪声的I₂和V_zz模拟观测值进行了模型反演和结果分析。结果表明,利用I₂观测值求解模型的精度略优于仅用V_zz分量解算模型的精度。