2018年5月松原MS5.7地震序列发震断层及应力场特征

利用双差定位方法对2018年松原M_S5.7地震序列中M_L≥1.0地震重新定位,之后使用CAP方法求解松原M_S5.7地震序列中强地震的震源机制解,再借助MSATSI软件包反演得到松原地区的区域应力场。综合分析以上研究结果得到如下结论:① 松原M_S5.7地震序列发生在NW走向的第二松花江断裂与NE走向的扶余—肇东断裂交会处,将地震精定位结果沿两条断层走向作剖面分析,NW向剖面主轴长度约为5 km,震中分布均匀,NE向剖面主轴长度亦约为5 km,震中呈倾向NE的高倾角分布;② 该序列中的4次M_L≥3.7地震的震源机制解具有良好的一致性:节面Ⅰ走向为NE向,节面Ⅱ走向为NW向,均为高倾角走滑断层。中强地震的震源机制节面解与第二松花江断裂性质基本一致,由此推断第二松花江断裂是本次松原地震的发震断层;③ 松原地区的主压应力方位角为N86°E,倾角为7°,主张应力方位角为N24°E,倾角为71°。松原地区的区域应力场既受到大尺度的板块构造运动的控制,又受到区域构造运动的影响。在太平洋板块对北东亚板块向西俯冲作用下,东北地区产生了近EW向的主压应力,受周边地质构造控制,松辽盆地内NE向断裂与NW向断裂交会处易发生走滑型地震,2018年松原M_S5.7地震正是在这种构造作用控制下发生的中强地震。      

2017年8月9日精河MS6.6地震序列震源机制解及震源处应力场特征

基于新疆测震台网的宽频带观测记录,利用CAP方法反演2017年8月9日精河M_S6.6地震及早期14次M_S≥3.0余震的震源机制解,应用MSATSI软件反演震源处应力场。结果表明,此次地震为逆断型,结合震源机制解和附近地质构造背景,推断此次地震的发震构造为库松木契克山前断裂的东段,节面Ⅰ走向89°,倾角43°,滑动角91°为发震断层面。14次余震中有11次为逆断型地震,1次为正断型地震,2次为走滑型地震。P轴在近NS向有明显的优势分布且倾角较小,T轴倾角较陡,表明震源处主要以近NS方向的水平挤压作用为主。反演得到的震源深度分布在12~21 km,深度优势分布为15~20 km,略小于主震的震源深度21 km。应力场的反演结果与震源机制参数统计结果一致,均显示震源处主要受近NS向水平应力场控制。     

相位空间内的解缠绕相位反演

全波形反演方法是一种数据域高精度反演方法,该方法通过匹配观测数据与模拟数据的地震波形,利用梯度法准确反演地下介质参数的分布情况.由于观测数据普遍缺少低频信息,该方法易受周期跳跃现象影响.特别是当地下存在大尺度强反射界面的构造时,地下介质的反演转化为强非线性问题求解.该情形下,即使观测数据包含充足的低频信息,全波形反演也难以给出准确的反演结果.一般可以通过减弱反演对初始模型参数的依赖性来克服上述问题,具体表现为使用新变量(例如瞬时相位、包络等)代替目标函数中的采样后波场,以增强新目标函数的凸性.但是,对该新目标函数进行反演时,伴随状态方程中存在关于新变量和波场的一个链式微分项,该项保留了反演问题的非线性,导致新的反演方法难以处理包含大尺度构造的强非线性反演问题.此外,基于新变量的反演问题依然在波场空间中计算模型梯度,难以充分利用新变量与模型参数之间的弱非线性关系.因此,本文提出用频率域波动方程的相位形式代替传统的波动方程来消除伴随状态方程中的链式微分项,用解缠绕的相位代替目标函数中采样前波场并在相位空间进行反演.该方法可以最大程度地利用地下介质参数和解缠绕相位之间的弱非线性关系,从而削弱反演的非线性性.由于基于频率域波场计算得到相位有严重的缠绕问题,本文采用基于振幅排序的多聚类算法来对相位进行解缠绕.虽然将介质参数到波场的映射替换为介质参数与解缠绕相位的映射,会导致反演结果的分辨率有所下降,但该方法可以在相位空间恢复介质参数的大尺度低波数分量.Marmousi模型测试证明了该方法的有效性和准确性,针对部分BP模型的测试也证明了该方法处理强非线性问题的能力.     

2018年11月26日台湾海峡M_S6.2地震发震构造研究

本文利用福建省地震台网、广东省地震台网和台湾"中央"气象局17个台的宽频带记录,使用CAP方法反演了2018年11月26日台湾海峡M_S6.2地震震源机制解,得到节面1走向/倾角/滑动角为89°/82°/-173°,节面2走向/倾角/滑动角为358°/84°/-7°,最佳拟合深度14km,矩震级5.8.使用双差定位获取了94个M_L2.0以上地震的精定位结果,结果显示,主震位于北纬23.36°,东经118.62°,震源深度10.43km.根据小震分布和构造应力场反演得到余震断层面走向和倾角分别为88°和60°.研究认为,台湾海峡6.2级地震发震构造为近EW向的台湾浅滩断裂,受南海板块张裂拉伸发育而成,孕震过程中有东山隆起东缘断裂的参与,推测在菲律宾板块对欧亚板块NW-SE向挤压碰撞背景下,近EW向的台湾浅滩断裂与近NS向的东山隆起东缘断裂交接部位属于强度薄弱区,最终产生高倾角右旋走滑错动而引发地震,余震主要沿台湾浅滩断裂分布.     

GNSS形变监测静态基线网中多基线联合解算两步法

GNSS(global navigation satellite system)静态基线网的解算方法通常采用单基线解算模式或多基线解算模式。这两种方法均有一定的局限性。本文综合两类方法的优点,提出了单基线和多基线联合解算模式的两步法。首先基于单基线模式利用多频率的载波相位观测值解算监测站间的双差整周模糊度,并使用严格的固定准则确定模糊度;然后利用多基线模式进行联合坐标和天顶对流层参数的估计,再结合最小二乘估计解算定位结果。选取国内某水电站静态形变监测数据为研究对象,进行基线解算方法测试和分析。实验结果表明多基线联合解算两步法在精度和可靠性上有较大优势,平面定位精度为亚毫米级,高程定位精度提高1～2倍;并可以明显改善基线网的解算速度,在高精度变形监测应用中具有可行性与通用性。     

基于StarFire星站差分GPS系统的精密静态解研究

针对StarFire星站差分GPS系统静态观测定位结果存在收敛和发散现象,提出了直接平均法、平均中位法和密度中位法以获取其精密静态解。平均中位法考虑了收敛和发散过程,其计算结果要优于直接平均法;但由于没有相应的收敛点和观测点定位模型,平均中位法获取的精密静态解存在一定的不确定性;基于观测值密度分布的密度中位法不需要确定收敛点和发散点,就能得到精密静态解。实例表明,当观测环境相对稳定,观测过程没有明显的收敛和发散现象时,直接平均法、平均中位法和密度中位法的精密静态解基本相同,密度中位法略优;当观测环境差,观测过程出现明显收敛和发散现象时,密度中位法最优,平均中位法次之。     

洞庭湖南荻(Triarrhena lutarioriparia)腐解对水质的影响

洞庭湖区南荻下游产业造纸行业于2019年整体退出,使得大量南荻无法被刈割利用而滞留于湖区腐解.为评估未刈割南荻残体腐解对洞庭湖水环境影响,本研究探究了沉积物湖水模拟体系内不同生物量南荻腐解过程水质变化特征.实验结果表明:在90 d腐解过程中,不同南荻生物量下(0～2 g/L)腐解体系上覆水COD、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)、总磷(TP)水质指标浓度均呈现"急速上升快速下降缓慢恢复"趋势,其中,COD和TP浓度均在腐解第5天时急速上升至最高值.腐解体系内南荻生物量对水质影响显著,相同腐解时间下,随着南荻投加量增加,上覆水溶解氧(DO)浓度越低,NH3-N、TN、TP、COD水质指标浓度越高.当南荻投加量为2 g/L时,上覆水COD、NH3-N、TN和TP水质指标浓度可分别高达46.00、4.11、6.84和1.14 mg/L,分别是空白组的2.60、1.58、1.42和8.14倍.当腐解时间为90 d时,南荻投加量为0～1 g/L条件下,腐解系统上覆水水质基本恢复至未腐解时水平;当南荻投加量增加至2 g/L,上覆水NH3-N、TN和TP浓度仍分别为未腐解时的0.59、0.35和2倍,DO仅为初始浓度的16.6%.总体上,南荻腐解可造成短期内营养盐及有机组分浓度显著上升,且其腐解对水质的影响程度随着其生物量的增加而显著增强,以上结果可为造纸业退出后洞庭湖南荻管控提供科学依据.     

联合星载GPS和KBRR星间测速数据反演GRACE时变重力场模型

高精度GRACE卫星时变重力场反演一直是卫星重力测量中的难题.为了恢复高精度的时变地球重力场模型,本文联合GRACE卫星的星载GPS和KBR星间测速观测数据,在对GRACE卫星进行精密定轨的同时,解算出60阶月平均地球重力场模型.通过对GRACE卫星的定轨精度、星载GPS相位和KBR星间测速数据的拟合残差以及时变地球重力场模型解算精度等分析,表明:(1)与美国宇航局喷气推进实验室(JPL)发布的约化动力学精密轨道相比,本文确定GRACE卫星轨道三维位置误差小于5 cm.(2)星载GPS相位数据拟合残差为5~8 mm,KBR星间测速数据拟合残差为0.18~0.30μm·s~(-1).(3)解算的月平均重力场模型与美国德克萨斯大学空间研究中心(CSR)、德国地学研究中心(GFZ)和JPL发布的RL05模型精度接近,时变信号在全球范围内具有很好的空间分布一致性.通过计算亚马逊流域和长江流域的水储量变化,本文与上述三个机构的计算结果无明显差异,且相关系数均达0.9以上.可见,本文建立的卫星轨道与重力场同解算法具有反演高精度GRACE时变重力场能力,为我国卫星重力场反演提供了重要的技术支持.     

盖州青石岭地震序列发震构造初探

利用双差定位方法对盖州青石岭震群2012年2月至2015年8月的地震活动进行了重新定位,并使用CAP方法和P波初动法计算了M_L≥4.0地震的震源机制解,之后结合盖州地区的地震地质资料,分析了青石岭震群的发震构造.结果表明:青石岭震群在平面上呈NW向分布,地震活动主要分布在6 km×3 km的矩形范围内,震源深度为7—10 km;较大地震的震源机制解的走向与精定位后地震的优势分布方向一致;综合分析双差定位结果、震源机制解和发震区的地震地质等资料,初步认为九寨—盖县北段西北侧存在NW向次级铲式正断层,青石岭震群即为该断层在区域应力场作用下不断地左旋走滑-拉张错动造成的.      

日本海沟俯冲带MW9.0地震震源区应力场演化分析

于2011年3月11日发生在日本东北部的M_W9.0级逆冲型板间地震是日本有地震记录以来震级最大的一次地震.本研究基于NIED F-net矩张量解目录中的震源机制解,选取两个长轴相互垂直的矩形区域进行应力场2D反演,获取了日本海沟俯冲带地区应力场的空间及时间分布图像.结果表明：主震前,俯冲带地区应力状态在空间上大体趋于一致,即应力轴（P轴、σ₁轴及S_Hmax轴）系统性地倾向板块汇聚方向,P轴、σ₁轴倾角整体偏缓（<30°）,且远离震源区及日本海沟东侧区域内的应力轴倾角普遍大于主震震源区内应力轴倾角;主震前,受2003年5月26日在宫城县北部发生的M_W7.0地震影响,位于M_W9.0地震震源区西北侧的应力场出现明显扰动,σ₁轴倾向顺时针偏转150°~180°,并于之后大体恢复至震前状态,同期其他地区没有明显变化,这种情况可能和主震断层局部（深部）的前兆性滑动有关;主震后,距离震源区较远处应力场变化不大,主震震源区内应力场发生显著改变,P轴及σ₁轴均以大角度（>60°）倾伏于板块汇聚方向,S_Hmax轴顺时针偏转60°~90°且在日本海沟附近普遍平行于海沟轴.这项研究以时空图像的方式展示了大地震前应力场变化的特点,反映了大地震孕震过程中构造与地震的相互作用,对于理解大地震孕震过程有重要意义.