地球深部探测的先锋: 深地震反射方法的发展与应用

深地震反射剖面早已被国际上证实是一种地球深部探测的先锋技术,它利用比石油地震勘探更长的接收排列、更大的激发能量,探测上至地表,下达上地幔的精细结构和构造特征,现已被国内外越来越多地应用于大陆及海洋地壳与岩石圈上地幔探测上。深地震反射剖面技术在揭示地球深部动力学过程,论述大地构造演化,确定盆山耦合关系,推测成矿成藏条件,分析地震灾害等方面取得了丰硕成果。系统地梳理和概括了国内外陆地地区深地震反射剖面技术的研究现状以及典型应用案例。在此基础上,从深地震反射野外数据采集、数据资料处理、剖面地质解译以及多方法联合探测4个方面,对地震反射剖面技术未来发展方向进行了展望。研究认为：在野外采集方面,研发不同激发、接收组合类型的采集技术、提升深地震反射数据采集质量,减少环境破坏,降低经济成本;在数据处理中,继续探究提高深地震反射剖面的信噪比与分辨率,定量监控深地震反射数据处理过程中振幅保真度的相对变化;在资料解译时,将深入挖掘深地震反射剖面的叠前、叠后潜在信息,降低单纯依靠深地震反射振幅解译的非唯一性;在综合研究上,从多学科、多角度、多尺度、多方法上相互补充印证,降低剖面的多解性,提高成果的准确性和可靠度。

     

数字流域研究与实践

数字地球的产生及其技术体系的完善，为建立数字流域提供坚实的技术支撑。数字流域是以地理空间数据为基础，具有多维显示和表达流域状况的虚拟流域，是数字地球的重要组成部分。文章从探讨数字流域的概念入手，阐述了其组成与数据监测获取、传输网络、海量存储、流域模拟、可视化与虚拟现实等关键技术，并简要分析了数字流域的应用与前景。     

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.

     

对流电场产生电离层扰动的典型事例

用欧空局ＥＩＳＣＡＴ极光区非相干散射雷达观测资料、南极中山站电离层垂测站和我国１２０°Ｅ电离层站链ｆ０Ｆ２资料，分析了１９９１年５月２～３日一次主要由磁层对流引起的电离层扰动过程。从形态特征上看，它与热层中性大气参与的动力耦合过程明显地不同。对照比较表明，这是一次典型的磁层－电离层电动耦合事例。全球地磁站网资料从另一侧面证实，本文讨论的耦合机制是正确的。     

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长江三峡及邻区板内中强地震的孕震动力学分析

本文在研究长江三峡及邻区地壳─上地幔结构和现今地壳重力场基础上，分析了该区板内中强地震的孕震动力学过程，探讨了整体上相对稳定的长江三峡及邻区孕育和发生中强地震的动力学机制，并提出了该区板内中强地震预测的动力学标志。     

东北亚地区MS6.0以上地震异常电磁波动研究

利用2005-01~2009-12 DEMETER电磁卫星详查模式下磁场与电场的极低频（ELF）三分量波形数据,选取东北亚地区（38°~58°N,105°~145°E）6个M_S≥6地震,对震前30 d震中上空±10°的6 000余条1130和1135轨道数据进行波矢分析和坡印廷矢量分析。结果发现,2005-08-16日本本洲东岸近海M_S7.2地震和2009-06-05日本北海道地区M_S6.6地震震前在质子回旋频率以下记录到来源于地球的异常电磁波扰动;2005-11-10俄罗斯西伯利亚东南部M_S6.4地震和2007-08-02俄罗斯萨哈林岛(库页岛)M_S6.8地震震前在质子回旋频率以下没有记录到异常电磁波扰动;2007-02-17日本北海道地区M_S6.2地震和2008-06-13日本本州东岸近海M_S7.3地震震前在质子回旋频率以下记录到异常电磁波扰动,但并非来源于地球。     

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Bootstrapped discrete scale invariance analysis of geomagnetic dipole intensity

The technique of bootstrapped discrete scale invariance allows multiple time-series of different observables to be normalized in terms of observed and predicted characteristic timescales. A case study is presented using the SINT2000 time-series of virtual axial dipole moment, which spans the past 2 Myr. It is shown that this sequence not only bears a clear signature of a preferred timescale of about 55.6 Ka, but additionally predicts similar features (of shorter and longer duration) that are actually observed on the timescales of historical secular variation and dipole reversals, respectively. In turn, the latter two empirical sources both predict the characteristic timescale found in the dipole intensity sequence. These communal scaling characteristics suggest that a single underlying process could be driving dynamo fluctuations across all three observed timescales, from years to millions of years.     

基于矢量匹配-劳斯法的群桩阻抗改进模型

采用薄层法算出群桩基础的频域阻抗,将群桩阻抗等效于一个单输入单输出系统,并表示为一个复数的频域传递函数。基于矢量匹配法（VF法）,通过对传递函数拟合得到任意分层地基的群桩阻抗函数的集总参数形式。采用VF法对整体频域拟合,可以得到多项分式分式阻抗形式,进而扩展成为Wu-Lee模型。结果表明,VF法拟合得到的动力柔度函数可以精确地匹配分层地基动力柔度函数,由于多项分式的形式可以直接扩展成为Wu-Lee集总参数模型,且数值稳定。对于高频阻抗拟合需要采用高阶数,进行劳斯（Routh）降阶,得到较好的效果。