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2021年5月漾濞M_(S)6.4地震序列发震机理的应力分析

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地球物理学报 2023年第4期66卷 1448-1459页

作者：李振月李俊伦姚华建王宝善中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 蒙城地球物理国家野外科学观测研究站合肥230026 中国地震局地球物理研究所北京100081

为了从应力的角度解释2021年5月漾濞M_(S)6.4地震序列的发震机理,本文开展了包括刻画断层结构,反演震源区应力场,研究应力场对断层的加载作用以及地震序列中较大地震对断层活动的库仑应力影响等4个方面的研究,具体的认识为,(1)相比于前... 详细信息

为了从应力的角度解释2021年5月漾濞M_(S)6.4地震序列的发震机理,本文开展了包括刻画断层结构,反演震源区应力场,研究应力场对断层的加载作用以及地震序列中较大地震对断层活动的库仑应力影响等4个方面的研究,具体的认识为,(1)相比于前人工作中利用区域台阵定位结果刻画的断层结构,结合布设在漾濞震源区的实时地震监测台阵捕捉的7905个余震位置和沿断层均匀分布的16个M3.5以上地震的震源机制,我们刻画了漾濞地震序列发震断层的精细结构:漾濞地震序列最主要的特征为NW向和NE向两组断层共同破裂,NW向断层为右旋走滑破裂,NE向断层为左旋走滑破裂;(2)利用震源区1°×1°范围内的90个历史震源机制反演了震源区的背景应力场,得到震源区为近南北向水平挤压,东西向水平拉张的走滑型应力状态,应力方位的不确定度很小,而主应力相对大小(R)的不确定度很大,为0.2~0.8;(3)分析了漾濞地震序列两组发震断层的稳定性,发现两组发震断层均为应力场作用下最易失稳的断层.此外,发生在两组断层上地震的震源机制分别与两个最易失稳断层的震源机制相似,说明了背景应力对断层行为的控制作用;(4)两组断层都在失稳的边缘,任一组断层上的较强地震活动产生的应力扰动都可能推动另一组断层造成失稳,因此两组断层的活动存在着复杂的相互影响,我们对此亦进行了库仑应力的计算和验证.

关键词：漾濞地震序列震源机制应力断层稳定性应力触发

基于机器学习和台阵相关性的水力压裂微地震事件自动识别及到时拾取

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地球物理学报 2023年第4期66卷 1558-1574页

作者：陈国艺杨文谭玉阳张海江李俊伦中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 蒙城国家地球物理野外科学观测研究站合肥230026 中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室青岛266100 中国海洋大学海洋高等研究院深海圈层与地球系统教育部前沿科学中心青岛266100

利用密集台阵对水力压裂微地震进行监测将有助于优化储层压裂、揭示断层活化.为满足密集台阵海量采集数据的处理需求,本文建立了一种综合运用多种机器学习方法和台阵相关性的、无需人工干预的自动处理流程,从而能够快速得到高质量的密... 详细信息

利用密集台阵对水力压裂微地震进行监测将有助于优化储层压裂、揭示断层活化.为满足密集台阵海量采集数据的处理需求,本文建立了一种综合运用多种机器学习方法和台阵相关性的、无需人工干预的自动处理流程,从而能够快速得到高质量的密集台阵震相到时目录.该综合策略包括:(1)利用迁移学习在连续波形中快速检测地震事件;(2)利用U型神经网络PhaseNet自动拾取P波、S波震相;(3)利用三重线性剔除法,结合密集台阵到时相关性剔除异常到时数据和地震事件;(4)利用K-means和SVM两类机器学习算法,进一步区分发震时刻接近的多个地震事件,减小事件漏拾率.通过将该流程应用于四川盆地长宁—昭通页岩气开发区微地震监测数据,并将自动处理结果与人工拾取结果进行比对发现,二者在震级测定、定位以及走时成像结果等方面具有很好的一致性,表明本文处理流程结果精度可达到手动处理精度.本文结果为密集台阵地震监测数据的高效、高精度处理提供了新思路.

关键词：微地震监测机器学习密集台阵地震检测及震相拾取

基于密集线性台阵的背景噪声成像在明光市城市活断层调查中的应用

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地球物理学报 2022年第7期65卷 2518-2531页

作者：倪红玉郑海刚赵楠邓宝缪鹏黄显良李俊伦安徽省地震局合肥230031 中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站安徽蒙城233500

近年来,短周期密集台阵被动源探测技术逐渐成为地壳精细结构探测研究中的重要手段.为了探讨其应用于城市活断层调查在勘探尺度的有效性,在横跨安徽省明光市郯庐断裂带东界两条主干断裂位置,沿同期的主动源S波反射剖面,安徽省地震局和中... 详细信息

近年来,短周期密集台阵被动源探测技术逐渐成为地壳精细结构探测研究中的重要手段.为了探讨其应用于城市活断层调查在勘探尺度的有效性,在横跨安徽省明光市郯庐断裂带东界两条主干断裂位置,沿同期的主动源S波反射剖面,安徽省地震局和中国科学技术大学联合布设了一条由133个短周期地震仪组成的被动源密集测线.我们通过该被动源测线获得了约28天的连续波形记录,并采用一种新的线性台阵背景噪声成像方法——拓距相移法提取了10 Hz~2.0 s宽频的基阶Rayleigh波相速度频散曲线.利用得到的宽频带频散曲线,我们反演了近地表1.3 km以浅的高分辨率S波速度结构,并与基本重合的主动源S波反射剖面以及地质资料等进行对比,验证了反演结果的可靠性,同时进一步分析了郯庐断裂带东界两条主干断裂的断层特征.结果表明:(1)被动源与主动源反演结果在近地表100 m以浅高度一致,且被动源的反演深度更深;(2)池河—太湖断裂是隐伏于深部的走滑断裂和浅部伸展断裂的综合反映,浅部为倾向北西的正断层,向上穿透第四系地层,可能为活动断裂;(3)拓距相移法能有效拓宽频散曲线的提取频带,保证浅部结构具有高分辨率,同时大大加强对深部结构的约束.该方法能够获得可靠的地下结构反演结果,可以作为城市活断层调查的一种新的有效手段.

关键词：密集线性台阵背景噪声成像浅层速度结构拓距相移法郯庐断裂带城市活断层

基于深度学习和无线传输的非常规页岩气压裂微地震实时自动监测

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地球物理学进展 2023年第4期38卷 1656-1672页

作者：杨文刘飞刘烽陈国艺李俊伦中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 中国石油天然气股份有限公司浙江油田分公司杭州310000 中国科学技术大学先进技术研究院大地先进感知与智能探测工程技术中心合肥230026

水力压裂能有效沟通天然裂缝形成复杂缝网系统,极大地提高低渗透油气藏的产能.为有效评估储层水力压裂改造效果及规避潜在的地质安全隐患,需要建立完善的压裂改造监测技术,而微地震监测是目前最为有效的监测手段之一.近年来,国内外微地... 详细信息

水力压裂能有效沟通天然裂缝形成复杂缝网系统,极大地提高低渗透油气藏的产能.为有效评估储层水力压裂改造效果及规避潜在的地质安全隐患,需要建立完善的压裂改造监测技术,而微地震监测是目前最为有效的监测手段之一.近年来,国内外微地震监测技术取得了较快的发展,但数据处理仍基本依赖于人工,成本昂贵,且较难提供连续的监测信息以完整反映压裂全过程.为进一步推动非常规压裂生产过程中的实时微地震监测及现场反馈,减轻人员负担、降低成本,我们发展了基于无线4G实时传输节点地震仪和深度学习的软硬件一体化微地震实时监测技术.在川南某页岩气开发平台的微地震监测试验中,该一体化实时监测技术通过4G无线网络实时回传采集的地震波形,并利用最新的深度学习技术对实时数据流进行处理,实现了从地震数据采集、数据实时传输、微地震检测、震相拾取、地震定位、震级分析等一系列功能,并通过云端将微地震分析结果实时反馈至压裂现场,实现了对压裂施工过程不间断地实时自动监测.同时,通过对比地面两套不同密度观测系统人工处理与自动处理的结果,对实时监测技术的准确性和可靠性进行了定量分析和验证.该软硬件一体化微地震实时自动监测技术的研发为我国今后非常规页岩气压裂微地震实时自动监测做好了技术储备.

关键词：水力压裂微地震监测 4G实时传输实时反馈

地震背景噪声HVSR方法在安徽明光城市场地响应特征和活断层探测中的应用

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地球物理学报 2023年第11期66卷 4552-4571页

作者：倪红玉张若晗李俊伦黄显良郑海刚洪德全缪鹏彭刘亚鲍子文安徽省地震局合肥230031 安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站安徽蒙城233500 哈尔滨工业大学数学学院、地球物理中心哈尔滨150001 中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 地下结构探测与震灾风险防范安徽省重点实验室(筹) 合肥230026

本文利用跨郯庐断裂带明光段东边界一条密集测线的波形数据,计算了该测线133个台站的HVSR曲线,获得了剖面的峰值频率.基于计算的HVSR曲线,我们采用粒子群算法反演了浅层地壳的S波速度结构,并通过地质构造、钻孔资料、浅层地震反射剖面... 详细信息

本文利用跨郯庐断裂带明光段东边界一条密集测线的波形数据,计算了该测线133个台站的HVSR曲线,获得了剖面的峰值频率.基于计算的HVSR曲线,我们采用粒子群算法反演了浅层地壳的S波速度结构,并通过地质构造、钻孔资料、浅层地震反射剖面和频散曲线反演结果等验证其可靠性,进而对郯庐断裂带明光段的沉积格局、东界两条主干断裂的空间展布和活动性特征进行分析讨论,得出如下结论:(1)测线下方HVSR剖面呈现复杂的双峰、多峰形态,其场地分类均为Ⅱ类中硬土,但峰值频率变化较大,应关注西侧凹陷区对强地面震动的放大效应;(2)HVSR反演S波速度结构揭示的土石界面与钻孔结果较为一致,其分布形态、趋势与浅层地震反射剖面结果高度吻合,且刻画了主动源未能刻画的风化基岩-未风化基岩界面;(3)HVSR反演S波速度结构刻画的郯庐断裂带东界两条断裂的空间展布、活动性等特征与钻孔、浅层地震、频散反演和地质构造等结果较为一致,并揭示池河—太湖断裂的活动性强于嘉山—庐江断裂,可能为活动断裂.上述研究结果表明HVSR方法可以应用于城市场地响应特征、浅层沉积结构和隐伏活断层探测等.

关键词： HVSR 场地响应特征城市活断层浅层速度结构郑庐断裂带

鲜水河断裂带八美-康定段精细速度结构及强震孕震环境

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中国科学:地球科学 2023年第9期53卷 1982-2001页

作者：赵艳李俊伦徐健姚华建朱高华杨宏峰张金玉鲁人齐中国科学技术大学地球和空间科学学院地震与地球内部物理实验室合肥230026 蒙城地球物理国家野外科学观测研究站合肥230026 中国科学院比较行星学卓越创新中心合肥230026 中国科学院海洋研究所中国科学院海洋地质与环境重点实验室青岛266071 香港中文大学地球系统科学系中国香港999077 中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029

2022年9月5日鲜水河断裂带康定-磨西段发生了泸定MS6.8地震,造成了较为重大的人员伤亡.鲜水河断裂带八美-康定段距此次泸定地震震中仅数十公里,历史上多次发生中强地震,是川滇菱形块体东边界的重点危险区之一.因此,详细研究该区域的强... 详细信息

2022年9月5日鲜水河断裂带康定-磨西段发生了泸定MS6.8地震,造成了较为重大的人员伤亡.鲜水河断裂带八美-康定段距此次泸定地震震中仅数十公里,历史上多次发生中强地震,是川滇菱形块体东边界的重点危险区之一.因此,详细研究该区域的强震孕震环境以及泸定地震对该区域的影响具有重要意义.2022年7~8月,本研究在该区域布设了由200余个短周期地震仪组成的密集台阵,利用收集的30余天数据开展了高分辨率的地震背景噪声面波成像,获得了台阵区域地壳浅部8km深度之上的高分辨率三维横波速度结构模型.主要结果表明:(1)鲜水河断裂带八美-康定段整体呈条带状低速异常特征,反映了鲜水河断裂作为川滇菱形块体边界的热剪切走滑运动的特征;折多塘断裂及南色拉哈断裂之间的折多山岩体低速异常特征突出,可能是折多山深部存在岩浆热源以及折多山近期的快速隆升共同作用导致局部高温异常的结果.(2)在八美段中古区域附近4km以深存在一个约10km宽的高速异常体,对应了历史中强震的空区,表明了该块体对中强震破裂起到一定的阻碍作用.(3)八美-康定段沿鲜水河断裂带的速度结构差异性表明了该地区的温度差异性,揭示了八美段和康定段孕震强度存在差异的原因;色拉哈断裂、折多塘断裂分布在高低速交界处,具备强震风险性.(4)库仑应力计算表明泸定地震对该区域形成了较为显著的应力加载,可能缩短南色拉哈断裂、折多塘断裂及鲜水河雪门坎段的孕震周期,对穿过该区域的川藏铁路构成潜在威胁.

关键词：鲜水河断裂带八美-康定段泸定地震密集台阵背景噪声成像中强震孕震环境