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近震体波走时与重力联合反演华北地区地壳上地幔顶部P波速度结构

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地球物理学报 2024年第4期67卷 1439-1453页

作者：李鑫月石磊李永华中国地震局地球物理研究所北京100081 中国地震局震源物理重点实验室北京100081

华北是克拉通破坏的典型案例,也是陆内强震活动最为强烈、频繁的地区之一,对该区壳幔速度结构进行研究,可为深化认识克拉通的形成演化、板内强震与火山发生机理等研究提供重要的深部约束.利用202个固定台站、360个流动台站所记录到的天... 详细信息

华北是克拉通破坏的典型案例,也是陆内强震活动最为强烈、频繁的地区之一,对该区壳幔速度结构进行研究,可为深化认识克拉通的形成演化、板内强震与火山发生机理等研究提供重要的深部约束.利用202个固定台站、360个流动台站所记录到的天然地震事件P波资料和实测布格重力异常,采用近震体波走时与重力联合反演方法获得了地壳、上地幔顶部P波速度结构.重力资料的引入不仅对壳幔结构进行了更合理的约束,而且有效提高了浅层和边缘射线分布稀疏区的成像能力.联合成像结果显示,鄂尔多斯地块和华北平原浅层表现为明显的低速异常,可能与其存在厚的松软沉积层有关;鄂尔多斯东部上地壳存在明显的P波高速异常,推测该高速异常与古元古代孔兹岩带的形成有关.大同火山区15~25 km和25~40 km表现为明显的低速异常,且这两个低速层是连通的,推测与地幔热物质上涌导致的多期次岩浆侵位有关.三河—平谷8.0级地震和邢台7.2级地震震源都位于脆性的上地壳,均下伏低速异常,推测在区域动力环境加载作用下,韧性的壳内蠕变导致脆性上地壳岩石中弹性应变能的局部积累,从而引起地震的发生.

关键词：华北地区重力异常近震走时联合成像 P波速度

西昆仑碰撞后钾质火山岩岩浆作用过程--以普鲁和康西瓦火山群为例

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地震地质 2024年第2期46卷 312-335页

作者：丁冉栾鹏于红梅魏费翔赵波杨文健许建东中国地震局地质研究所吉林长白山火山国家野外科学观测研究站北京100029 中国地震局地震与火山灾害重点实验室北京100029 中国自然资源经济研究院北京101149

西昆仑处于青藏高原西北缘,该地区岩浆活动强烈,形成了多个大小、规模不等的碰撞后钾质火山岩群,但这些钾质火山岩的岩浆作用过程依然不清晰。为了研究西昆仑地区的岩浆作用过程,文中选取了该区域的普鲁和康西瓦火山群作为研究对象,对... 详细信息

西昆仑处于青藏高原西北缘,该地区岩浆活动强烈,形成了多个大小、规模不等的碰撞后钾质火山岩群,但这些钾质火山岩的岩浆作用过程依然不清晰。为了研究西昆仑地区的岩浆作用过程,文中选取了该区域的普鲁和康西瓦火山群作为研究对象,对其火山岩进行了全岩主量元素含量、斑晶结构和成分分析,以及晶体大小分布(CSD)和岩浆结晶温压条件研究。结果表明,尽管两地的岩浆具有相似的源区,但这2个火山群的岩石类型和矿物组成存在显著差异。普鲁火山岩为一套粗安岩和玄武粗安岩的组合,斑晶由斜长石、橄榄石、单斜辉石和少量斜方辉石构成;康西瓦火山岩主要为响岩质碱玄岩,斑晶矿物为单斜辉石、黑云母和少量橄榄石及斜长石。结合斑晶结构、环带成分和CSD曲线形态分析认为,普鲁火山岩经历了不同演化程度的岩浆混合;而康西瓦火山岩仅发生了岩浆自混,且减压造成了斑晶的大量熔蚀。矿物-熔体平衡温压计计算表明,普鲁火山岩的平衡温度为1036~1218℃,平衡压力为5.1~9.9kbar,对应的深度为19.4~37.3km;康西瓦火山岩的平衡温度为1154~1282℃,平衡压力为1.2~11.6kbar,对应深度为4.3~43.7km。康西瓦地区的平衡压力变化范围较大,可能与所处的断裂带有关。文中定量化研究了西昆仑地区的后碰撞钾质火山岩的岩浆作用过程,补充了以往对该区域火山岩中斑晶CSD的研究,揭示了岩浆在地壳岩浆储库内的运移和演化过程,为青藏高原西北缘及其周边地区的火山活动研究提供了重要信息。

关键词：显微结构晶体大小分布岩浆混合普鲁火山群康西瓦火山群西昆仑火山区

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大动态范围磁通门磁力仪及其在定向误差校正中的应用

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仪器仪表学报 2024年第1期45卷 81-89页

作者：陈卓琳胡星星滕云田刘高川中国地震局地球物理研究所北京100081 中国地震台网中心北京100045

仪器定向误差会影响地磁矢量观测数据的准确性,现有的校正方法需要已知地磁场模量或参考标准仪器,且难以应用在井下和海洋等无法手动安装调整仪器的情况。本文提出了大动态磁通门磁力仪和在此基础上的欧拉旋转变换的矢量校正方法。该方... 详细信息

仪器定向误差会影响地磁矢量观测数据的准确性,现有的校正方法需要已知地磁场模量或参考标准仪器,且难以应用在井下和海洋等无法手动安装调整仪器的情况。本文提出了大动态磁通门磁力仪和在此基础上的欧拉旋转变换的矢量校正方法。该方法可在无需参考标准仪器的情况下,获得磁通门的定向角度误差并进行自校正测量。在地磁观测台站进行了实验,结果表明,当实验仪器定向误差分别设置为4个不同象限区间的大角度时,校正后与台站比测仪器对应分量的相关系数仍达到0.99以上,B-A图中置信区间长度减小了86%以上,RMS误差降低至15%以下,论证了该校正方法的有效性,能够提高地磁台站的观测数据质量,并为井下和海洋地磁观测的定向提供参考解决方案。

关键词：大动态磁通门磁力仪定向误差自校正 Bland-Altman图

GNSS约束的2022年泸定M6.8地震滑动分布及同震应力变化

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地球物理学报 2024年第3期67卷 1022-1036页

作者：余建胜赵斌董培育刘刚刘成利徐锐陈正松黄功文房立华熊维王明明林牧聂兆生乔学军中国地震局地震研究所武汉430071 中国地震局地震大地测量重点实验室武汉430071 中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院武汉430074 四川省地震局成都610041 自然资源部大地测量数据处理中心西安710054 中国地震局地球物理研究所北京100081

2022年9月5日四川泸定县发生M6.8级强震,震中位于鲜水河断裂东南末端,野外地质调查初步结果显示本次地震并未发现明显的地表破裂迹象.本文基于震后科考GNSS流动观测和震中周边连续站观测资料,解算并提取震中90 km范围内31个测站的静态... 详细信息

2022年9月5日四川泸定县发生M6.8级强震,震中位于鲜水河断裂东南末端,野外地质调查初步结果显示本次地震并未发现明显的地表破裂迹象.本文基于震后科考GNSS流动观测和震中周边连续站观测资料,解算并提取震中90 km范围内31个测站的静态水平向同震位移.结果显示:GNSS同震形变场空间分布呈现明显的左旋走滑特征,观测到的最大水平向同震位移达23 cm,震中距50 km范围内同震位移量普遍大于1 cm.基于GNSS观测资料反演得到的同震滑动分布显示泸定地震地表破裂主要集中在磨西至田湾之间,主破裂深度2~8 km,最大滑动量~1.96 m,地震矩9.25×10^(18)N·m,对应矩震级M_W6.6.静态库仑应力结果显示本次地震增强了震源破裂区周边活动断层的库仑应力,并触发了大量余震,余震主要发生在库仑应力增强区域.结合震间闭锁分布、历史地震及库仑应力变化,我们认为未来需要密切关注与磨西断裂交接的安宁河、大凉山断裂以及康定—磨西段的地震危险性.

关键词：泸定地震 GNSS 同震位移滑动分布库仑应力变化

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长白山天池火山晚更新世以来岩浆房系统的压力探讨

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岩石学报 2024年第7期40卷 2075-2086页

作者：周秉锐潘波颜丽丽徐丹武成智中国地震局地质研究所吉林长白山火山国家野外科学观测研究站北京100029 吉林省长白山天池火山监测站安图133613

长白山天池火山是一座大型的复合式活火山,由于其曾剧烈的喷发活动(946~947AD)和2002-2006年的扰动事件而备受瞩目。自晚更新世以来,天池火山有过多次剧烈的爆炸式喷发活动,其岩浆主要为高分异的碱流质与粗面质岩浆,SiO_(2)>65%。地球... 详细信息

长白山天池火山是一座大型的复合式活火山,由于其曾剧烈的喷发活动(946~947AD)和2002-2006年的扰动事件而备受瞩目。自晚更新世以来,天池火山有过多次剧烈的爆炸式喷发活动,其岩浆主要为高分异的碱流质与粗面质岩浆,SiO_(2)>65%。地球物理探测表明天池火山地下在浅部地壳存在岩浆房,但却未能对历史喷发活动的岩浆系统进行约束。本文利用晚更新世以来喷发物的电子探针数据,运用Qz-Ab-Or系统投图、单斜辉石机器学习压力计以及rhyolite-MELTS压力计对各期喷发的岩浆驻存压力条件进行计算,认为天文峰期(TWF)碱流岩压力约246~444MPa、气象站期(QXZ)碱流岩压力约184~344MPa、千年大喷发(ME-I)碱流岩压力约162~314MPa,千年大喷发(ME-II)粗面岩压力约438~540MPa。通过压力与深度换算后发现上述喷发岩浆贮存位置均对应中上地壳深度的岩浆房,并且三期碱流岩压力随喷发时间逐渐降低,暗示天池碱流质岩浆房在万年尺度内逐渐向浅部地壳演化的趋势;而粗面质岩浆可能来自另一个更深的岩浆房。该发现将有助于提高对天池火山岩浆房系统演化的认识,并为火山监测数据解释和灾害预警等工作提供依据。

关键词：长白山天池火山地质压力计高分异岩浆岩浆贮存压力岩浆演化岩浆房系统

日本海沟俯冲带海底地震动累积能量参数的条件预测模型

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地球物理学报 2024年第7期67卷 2729-2743页

作者：张文斌胡进军胡磊中国地震局工程力学研究所哈尔滨150080 中国地震局地震工程与工程振动重点实验室哈尔滨150080

阿里亚斯强度(IA)、累积绝对速度(CAV)和峰值地面加速度(PGA)已被广泛用作地震动强度的评价指标.为了研究海底地震动特征及其能量累积效应,采用日本海沟区域的138次浅地壳地震的2605组三分量记录、125次俯冲板内地震的2669组三分量记录... 详细信息

阿里亚斯强度(IA)、累积绝对速度(CAV)和峰值地面加速度(PGA)已被广泛用作地震动强度的评价指标.为了研究海底地震动特征及其能量累积效应,采用日本海沟区域的138次浅地壳地震的2605组三分量记录、125次俯冲板内地震的2669组三分量记录和267次俯冲板间地震的5693组三分量记录来建立IA-PGA和CAV-PGA条件模型,并研究其对震级(MW)、震源机制、断层距(Rrup)、海水深度(DW)以及剪切波速(VS)等于1.5 km·s^(-1)的深度(D15)等解释变量的潜在依赖性.基于条件模型,建立了海域的IA和CAV地震动预测方程(GMPE).研究结果表明:各个解释变量对条件模型有着不同影响,震级为主要影响因素;震级对海域的能量累积效应影响较大,随着震级增大,能量累积效应越大.通过基于条件模型得到IA和CAV预测模型与现有陆域的IA和CAV模型进行了比较,在相同震级和距离下,海域的能量累积效应要大于陆域.本文提供了海域的从PGA估算IA、CAV的方法,能用于损伤预测和评估、地震预警(EEW)和海啸预警等.

关键词：海域地震动预测方程条件模型阿里亚斯强度累积绝对速度 S-net

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基于弹性网络回归的地震动参数排序与比选

哈尔滨工业大学学报 2024年第1期56卷 54-62页

作者：刘巴黎胡进军谢礼立中国地震局工程力学研究所哈尔滨150080 中国地震局地震工程与工程振动重点实验室(中国地震局工程力学研究所) 哈尔滨150080

为合理选取地震动参数以有效减小结构损伤预测的不确定性,基于弹性网络回归技术对多个地震动参数进行了比选。基于多种地震动参数以及大量单自由度(SDOF)模型的增量动力分析结果建立弹性网络回归模型,定义回归模型中回归系数值以及回归... 详细信息

为合理选取地震动参数以有效减小结构损伤预测的不确定性,基于弹性网络回归技术对多个地震动参数进行了比选。基于多种地震动参数以及大量单自由度(SDOF)模型的增量动力分析结果建立弹性网络回归模型,定义回归模型中回归系数值以及回归系数值为非零值的个数分别为地震动参数的敏感性系数和频数。基于地震动参数敏感性和频数分析结果对多种地震动参数进行排序,研究结构恢复力模型、地震动集和结构极限状态对地震动参数排序结果的影响。基于一座8层钢框架结构分析结果验证了基于弹性网络回归的地震动参数比选方法的有效性。结果表明:选取代表性的地震动参数加入最小二乘回归模型时,不同结构极限状态下回归分析中残差标准差显著减小。基于大量SDOF体系的地震动参数排序结果比选出了受地震动集、结构恢复力模型和结构极限状态影响较小的地震动参数。结果可为结构抗震能力预测用地震动参数的比选提供理论基础。

关键词：地震动参数弹性网络回归抗震能力增量动力分析单自由度体系

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利用深度学习与物理特征预测仪器地震烈度

地球物理学报 2024年第7期67卷 2712-2728页

作者：郑周林彬华金星于伟恒李军韦永祥王士成李水龙周施文中国地震局工程力学研究所哈尔滨150088 福建省地震局福州350003 中国地震局地震工程与工程振动重点实验室哈尔滨150088

快速准确地预测记录台站的仪器地震烈度,并在地震预警过程中向潜在用户提供及时和准确的警报至关重要.本文提出了一种结合深度学习和物理参数特征的算法,用于更可靠地预测仪器地震烈度.收集并处理了2001—2021年日本K-NET和KiK-net强震... 详细信息

快速准确地预测记录台站的仪器地震烈度,并在地震预警过程中向潜在用户提供及时和准确的警报至关重要.本文提出了一种结合深度学习和物理参数特征的算法,用于更可靠地预测仪器地震烈度.收集并处理了2001—2021年日本K-NET和KiK-net强震仪台网记录的3386次地震事件作为研究样本.对这些地震事件进行截取、基线校正、质量筛选等预处理,共得到25714条三通道地震波形.使用18000条地震记录(90%训练,10%验证)构建了一个窗长为3秒的仪器地震烈度预测模型(CNN-PP),并对7714条地震记录进行了测试.结果表明,CNN-PP模型在预测仪器地震烈度方面优于传统的单一特征参数方法.此外,离线震例测试结果显示,CNN-PP模型的报警成功率达到95.03%,没有出现误报情况,为解决地震预警仪器地震烈度的测定提供了一种潜在方法.

关键词：地震预警仪器地震烈度深度学习卷积神经网络物理参数特征

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人工智能地震分类研究进展综述

地球物理学进展 2024年

作者：陆天然段梦乔李子怡周连庆中国地震局地震预测研究所

各类地震的正确分类对区域地震危险性评估，降低天然地震或人工地震灾害等方面的工作具有重要意义。多年来，许多科技人员对此进行了大量研究。本文较为系统地总结了国内外目前对天然地震和人工地震各类型事件分类特征及难点的主要认识... 详细信息

各类地震的正确分类对区域地震危险性评估，降低天然地震或人工地震灾害等方面的工作具有重要意义。多年来，许多科技人员对此进行了大量研究。本文较为系统地总结了国内外目前对天然地震和人工地震各类型事件分类特征及难点的主要认识，以及人工智能在地震分类研究中的应用现状。结果表明：(1)爆破地震与构造地震的分类已取得较快进展。(2)火山地震与滑坡事件的识别分类普遍存在数据集样本数量过少和数据不平衡的问题。(3)诱发地震的识别仍是分类研究中较为困难和存在争议的课题。(4)人工智能方法以高准确率、高效率和未来自动化的可能性成为目前主流的地震分类方法。结合人工智能技术在地震分类中的应用现状，本文讨论并提出人工智能地震分类的趋势与相应建议。

关键词：天然地震爆破诱发地震火山地震地震分类人工智能