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分形应力对设定地震构建的影响——以郯庐断裂带为例

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中国科学：地球科学 2024年第5期54卷 1714-1724页

作者：胡峰姚华建余厚云卢泽昱侯杰议罗松邵志刚陈晓非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 南方科学技术大学地球与空间科学系深圳518055 中国地震局地震预测研究所北京100036

郯庐断裂带作为我国东部著名的深大断裂带,沿途经过安徽、江苏、山东,并进入我国东北,提高其断层附近的地震危险性认识至关重要.本文选择郯庐断裂带新沂-泗洪段7.5级潜在震源区,开展设定地震模拟.根据板内大地震统计规律约束断层破裂长... 详细信息

郯庐断裂带作为我国东部著名的深大断裂带,沿途经过安徽、江苏、山东,并进入我国东北,提高其断层附近的地震危险性认识至关重要.本文选择郯庐断裂带新沂-泗洪段7.5级潜在震源区,开展设定地震模拟.根据板内大地震统计规律约束断层破裂长度和宽度,设定随深度变化的背景正应力,通过调整初始剪切应力找到符合设定地震震级的应力条件.考虑到这里7.5级的设定地震破裂长度长达120km,对比了水平均匀应力模型和自相似分形应力扰动模型,发现水平均匀应力模型对应的震源时间函数类似Haskell模型结果,而添加自相似分形应力扰动后则更符合实际地震情景.对比了四种不同应力条件下的动态破裂模型和地表震动场,发现自相似函数特征长度越短,对应应力非均匀程度越高;而对于震中在宿迁附近的7.5级地震,震中以北的新沂-郯城处在9度烈度区,受断层北侧宿迁附近低速区和峰值滑移速率影响,北侧震动较南侧更强.对于研究区域内可以根据需要选择相应台站进行反应谱分析,提高抗震设防能力.

关键词：设定地震分形应力郯庐断裂带动态破裂地表震动

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关于高铁地震波场虚拟道集生成的理论分析

地球物理学报 2024年第1期67卷 251-260页

作者：殷常阳石永祥伍晗温景充宁杰远北京大学地球与空间科学学院北京100871 河北红山巨厚沉积与地震灾害国家野外科学观测研究站北京100871 自然资源部深地科学与探测技术实验室北京100094

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... 详细信息

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.

关键词：高铁地震学稳相点干涉场虚拟道集

基于地震和InSAR联合反演2018年M_(L)5.7兴文地震破裂过程

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地震地质 2024年第2期46卷 397-413页

作者：缪思钰张海江古宁李俊伦谭玉阳华思博张勇中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 南方科技大学地球与空间科学系深圳518055 中国海洋大学海洋地球科学学院青岛深海圈层与地球系统教育部前沿科学中心海底科学与探测技术教育部重点实验室青岛266100 北京大学地球与空间科学学院北京100871

2018年12月16日发生的M_(L)5.7兴文地震很可能是由页岩气水力压裂所诱发,确定此类震级较大的诱发地震的震源破裂过程具有重要意义。文中利用近震数据和InSAR数据联合反演,获得了兴文地震的破裂过程。与单独使用地震数据或InSAR数据进行... 详细信息

2018年12月16日发生的M_(L)5.7兴文地震很可能是由页岩气水力压裂所诱发,确定此类震级较大的诱发地震的震源破裂过程具有重要意义。文中利用近震数据和InSAR数据联合反演,获得了兴文地震的破裂过程。与单独使用地震数据或InSAR数据进行反演相比,联合反演得到的地震破裂过程可同时拟合2种类型数据,因此具有更高的时空分辨率。联合反演结果显示该地震为典型的单侧破裂,破裂方向近N向。破裂过程的持续时间为6s,能量释放主要集中在前5s,呈分段式破裂。主震破裂过程分为2个阶段:沿着断裂的走向,紧挨着震中的0~5km范围内为破裂的第1阶段(1~3s);距震中6~8km处为破裂的第2阶段(3~5s)。同震滑移主要集中在5km以浅的区域,峰值滑移约为0.27m,这可以解释为何M_(L)5.7兴文地震造成了较为严重的破坏。结合前震和余震分布可以看出,前震主要集中在滑移区的东部,说明该区域在主震发生之前就已发生破裂,意味着该区域可能存在注入的流体。余震主要分布在滑移区周围,是由主震破裂后的余滑引起的。对比单独反演结果,联合反演克服了台站分布不均匀的影响,提高了破裂分布的分辨率,所得结果更加符合真实物理过程。文中联合反演得到的破裂模型为进一步研究诱发地震机理、地震灾害评估和震后防灾减灾奠定了基础。

关键词：兴文地震地震破裂过程诱发地震有限断层反演 InSAR联合反演

基于地震台阵的矿山爆破当量估算:以安徽滁州地区为例

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Applied Geophysics 2024年第1期21卷 179-187,206页

作者：钱佳威郑强强宁佳迪海洋学院河海大学江苏南京210098 安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站中国科学技术大学安徽蒙城233500 深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽理工大学安徽淮南232001

准确估算矿山爆破当量,可以与起爆装药进行对比,验证是否存在瞎炮、拒爆等遗留药柱,保障矿山安全开采。地震波常被用来估算当量,而区域地震台网检测小震级事件的能力有限,为此我们在安徽滁州地区的郯庐断裂带明龙山-上窑断裂凤阳山段开... 详细信息

准确估算矿山爆破当量,可以与起爆装药进行对比,验证是否存在瞎炮、拒爆等遗留药柱,保障矿山安全开采。地震波常被用来估算当量,而区域地震台网检测小震级事件的能力有限,为此我们在安徽滁州地区的郯庐断裂带明龙山-上窑断裂凤阳山段开展实验,布设了6台埋深1米的浅孔短周期地震仪,开展了为期20天的连续监测。使用基于卷积神经网络的地震事件识别方法进行检测,并对检测出的地震事件进行了震源定位、频谱分析、发震时刻、震级、爆破当量和起爆药量统计等处理。经统计该区域在监测期间共发生了42个地震事件,比对发现其中一个地震事件为2022年3月19日宿迁泗洪3.1级天然地震,其余41个地震事件并未被区域地震台网检测到,且震源位置较集中,频谱相对简单,发震时刻集中在当地时间的白天。结合该地区普遍存在的采石场,我们推测这41个地震事件为人工爆破产生。研究表明通过地震台阵监测,可以精确定位矿山爆破,基于地震波能量-爆破当量算法也可准确估算爆破当量。

关键词：地震台阵卷积神经网络矿山爆破当量估算

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新疆努尔加水库周边区域地震活动性特征

地震研究 2024年第4期47卷 503-516页

作者：张博王宝善李璐魏斌苏金波中国地震局地球物理研究所北京100081 中国科学技术大学地球和空间科学学院安徽合肥230026 中国科学技术大学安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站安徽合肥230026 新疆维吾尔自治区地震局新疆乌鲁木齐830011 中国地震局乌鲁木齐中亚地震研究所新疆乌鲁木齐830011 防灾科技学院地球科学学院河北三河065201

水库库区附近的地震活动性对水库的安全运行有重要影响。为了进一步理解构造活跃区地震活动与水库蓄水的关系,以新疆努尔加水库为例,采用模版匹配滤波方法对2014—2018年库区附近的地震事件进行了检测,完备震级(M_(C))由检测前的1.1降低... 详细信息

水库库区附近的地震活动性对水库的安全运行有重要影响。为了进一步理解构造活跃区地震活动与水库蓄水的关系,以新疆努尔加水库为例,采用模版匹配滤波方法对2014—2018年库区附近的地震事件进行了检测,完备震级(M_(C))由检测前的1.1降低至0.5,b值为0.86。利用双差定位法对检测事件中的1064个事件进行了重定位,地震定位结果及波形相似性分析显示,水库蓄水后在库区下游形成的两个地震丛集分属于不同的发震构造。受库区东西两侧昌吉背斜和喀拉扎背斜的控制,两丛集地震活动分别位于积累了大量形变的反冲断层上盘和背斜生长行成的膝折带中。地震活动在时间上还与蓄水水位的周期性变化相关。根据地震活动时空演化特征推断,库水沿着砂砾岩层向下渗流,改变了介质强度或断层的摩擦阻力,促使构造应力的释放,这是地震活动增加的主要物理机制。

关键词：努尔加水库微震检测波形互相关地震定位地震活动性

基于载人月球探测科学发展战略的学科政策研究

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中国科学院院刊 2024年

作者：杨蔚何雨旸康晋霆陈瑞义程惠红孙粒邓攀魏勇林杨挺李献华中国科学院地质与地球物理研究所中国科学技术大学地球和空间科学学院国家自然科学基金委员会南京邮电大学中国科学院学部工作局

为更好地服务我国载人月球探测，文章分别对我国和美国的月球探测和行星科学研究现状进行了调研分析，并向行星科学和深空探测相关领域专家开展了访谈和问卷调查，形成如下4条政策建议：（1）加强月球和行星科学的学科布局与管理，建立... 详细信息

为更好地服务我国载人月球探测，文章分别对我国和美国的月球探测和行星科学研究现状进行了调研分析，并向行星科学和深空探测相关领域专家开展了访谈和问卷调查，形成如下4条政策建议：（1）加强月球和行星科学的学科布局与管理，建立长期稳定资助机制；（2）建立健全人才培养体系，鼓励青年人才参与重大任务；（3）加强原创思想保护，推进探测数据和样品共享；（4）统筹开展载人和无人月球探测的科学规划，分层次长远布局关键技术。文章不仅服务于载人月球探测科学研究，而且为我国行星科学发展和相关科技政策的制订提供重要参考。

关键词：深空探测探月工程行星科学问卷调查科技管理

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大陆碰撞带深熔变质与花岗岩成因

地球科学 2024年第1期49卷 1-28页

作者：郑永飞陈仁旭高彭中国科学技术大学地球和空间科学学院安徽合肥230026 中国科学院壳幔物质与环境重点实验室安徽合肥230026 中国科学院比较行星学卓越研究中心安徽合肥230026

大陆碰撞带是地壳岩石发生深熔变质和花岗岩浆作用的重要场所,也是超大陆发生聚合和裂解过程的关键位置.对深熔变质作用的理解有助于揭示地壳分异过程和花岗岩成因等诸多问题,同时对威尔逊旋回过程中超大陆动力学的理解有重要启示.在大... 详细信息

大陆碰撞带是地壳岩石发生深熔变质和花岗岩浆作用的重要场所,也是超大陆发生聚合和裂解过程的关键位置.对深熔变质作用的理解有助于揭示地壳分异过程和花岗岩成因等诸多问题,同时对威尔逊旋回过程中超大陆动力学的理解有重要启示.在大陆碰撞过程的不同阶段,其动力体制会从挤压变成拉张,地温梯度会由低变高,从而形成时空分布不同、矿物组合各异的变质岩和岩浆岩.在大陆碰撞和俯冲的挤压阶段,变质温压比值较低,只有硬碰撞引起的地壳加厚产生的高压麻粒岩相变质作用以及深俯冲导致的超高压变质作用,不会发生深熔变质作用.在大陆深俯冲结束之际,板块界面动力体制由挤压变为拉张,受到超高压变质的地壳会以岩片状沿俯冲隧道发生逆冲折返.在大陆碰撞后阶段,一旦碰撞带岩石圈地幔发生减薄,软流圈地幔上涌导致主动张裂,上覆地壳就会在高的地温梯度下发生巴肯型深熔变质作用,从而形成大量的花岗岩.因此,地壳深熔变质和花岗质岩浆的发育程度与岩石圈厚度的变化密切相关.虽然幔源镁铁质岩浆结晶分异作用是大洋俯冲带之上花岗岩形成的常见方式,但是地壳部分熔融才是大陆碰撞带花岗岩浆作用的典型方式.地壳岩石性质是形成不同类型花岗岩的关键,I型和S型花岗岩分别主要来自于变火成岩和变沉积岩的部分熔融,而A型花岗岩则起源于堆晶或残留体的部分熔融.脱水熔融和水化熔融是产生花岗岩浆的两种基本物理化学机制,二者可在同一区域内发生,构成脱水-水化耦合的部分熔融机制.大陆碰撞带作为古板块缝合带,也是构造薄弱带,易于发育大陆主动张裂,这是在碰撞后阶段深部陆壳脱水-水化耦合熔融直至浅部陆壳部分熔融的主要构造机制,结果形成花岗岩-混合岩-麻粒岩高温岩石组合.一般来说,超大陆聚合阶段与碰撞挤压背景下的变质作用相关,而超大陆裂解与主动张裂拉张体制下的变质作用相关.虽然大陆张裂未必都能成功,但是其中夭折张裂在业已汇聚板块边缘最为常见.因此,夭折大陆张裂与陆内深熔变质作用和花岗岩浆作用之间的关系最为密切,这也是正确认识超大陆聚合之后到裂解之前陆内地质过程与构造演化之间关系的关键.

关键词：大陆碰撞深熔变质花岗岩浆大陆张裂陆内造山化学地球动力学汇聚板块边缘

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深入下地幔：高温高压下的新反应与成分、结构分层

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矿物岩石地球化学通报 2024年

作者：孙宁宇于英鑫张馨月毛竹中国科学技术大学地球和空间科学学院中国科学技术大学比较行星学卓越中心中国科学技术大学行星探索与新兴技术前沿科学中心

本文总结了过去二十多年矿物学研究在下地幔结构相变和矿物反应的研究进展，集中讨论了富Ca布里奇曼石形成以及（Al,H）-SiO2结构相变对下地幔物理性质、物质组成的影响。首先，讨论了富Ca布里奇曼石的形成条件，明确了过往研究中，温... 详细信息

本文总结了过去二十多年矿物学研究在下地幔结构相变和矿物反应的研究进展，集中讨论了富Ca布里奇曼石形成以及（Al,H）-SiO2结构相变对下地幔物理性质、物质组成的影响。首先，讨论了富Ca布里奇曼石的形成条件，明确了过往研究中，温压条件及元素组成对其形成深度的影响存在的矛盾和问题。其次，指出该反应可能导致下地幔物相组成的分层，但其对下地幔速度密度与元素分配的影响尚需进一步研究。第三，通过总结俯冲洋壳中Al和水对SiO2结构相变的影响，以及洋壳碳酸盐与SiO2的反应，探讨了这些变化与下地幔中部不同深度和尺度的低速体之间的关系。最后，提出在地幔相关温压条件下进一步研究铝和水对SiO2结构相变前后速度的影响，这对理解下地幔中部小尺度散射体的形成至关重要。

关键词：下地幔物质和结构分层布里奇曼石-毛钙硅石互溶斯石英 Al和水

2008年M_(W)7.9汶川地震早期余震频度衰减速率空间分布特征分析

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地球物理学报 2024年第8期67卷 3017-3031页

作者：侯金欣王宝善彭志刚袁松湧石家庄铁道大学安全工程与应急管理学院石家庄050043 中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 美国佐治亚理工学院地球与大气科学学院佐治亚州亚特兰大30332-0340 中国地震局地球物理研究所地球物理先导技术研究室北京100081

深入认识余震频度衰减及其影响因素对理解余震触发机理和震后应急救援具有重要意义.然而,由于强震后余震数量庞大,波形相互叠加导致了目录中余震缺失,进而影响了余震频度衰减速率的估计.本研究采用模板匹配技术对2008年M_(W)7.9汶川地... 详细信息

深入认识余震频度衰减及其影响因素对理解余震触发机理和震后应急救援具有重要意义.然而,由于强震后余震数量庞大,波形相互叠加导致了目录中余震缺失,进而影响了余震频度衰减速率的估计.本研究采用模板匹配技术对2008年M_(W)7.9汶川地震后约50天内连续数据进行扫描,检测余震数量约为模板地震数量的5倍,完备震级由M3.0降低到M2.3.根据余震沿映秀—北川断裂走向优势深度分布的变化,以映秀、汶川、茂县、北川、南坝为界,余震活动大致可分为6个区域.本研究利用最大似然法分别计算了各个区域的余震频度衰减速率,结果显示:以茂县、青川为界,余震频度衰减速率表现出映秀—北川断裂西南段较快、中间段居中、东北段较慢的特征.将余震频度衰减速率和余震空间分布、断裂类型、震后形变、同震形变等进行对比分析,本研究得到以下结论:1、余震频度衰减速率分区与断裂类型分区吻合.其中,映秀—北川断裂西南段余震频度较快衰减速率区域断裂以逆冲为主,中间段为经过各种震源机制类型交替出现的过渡带,映秀—北川断裂东北段余震频度较慢衰减速率区域断裂以右旋走滑为主;2、余震频度衰减速率西南段较快、东北段较慢的空间分布特征与震后形变特征相一致;3、余震频度衰减速率与同震形变相关性不强.结合本研究观测到的同震滑移量较大区域余震分布较少、部分区域余震数目和震后形变空间分布一致性等特征,我们推测汶川地震早期余震可能主要与震后余滑相关,余震频度衰减速率的空间分布差异主要与不同类型断裂震间滑移速率不同相关,震间滑移速率较快的区域余震频度衰减速率较快及震后形变较大.

关键词：汶川地震模板匹配早期余震频度衰减断裂类型震后形变