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利用HVSR方法探测四川理县西山村滑坡速度结构

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地球物理学报 2024年第4期67卷 1515-1526页

作者：孙晓倩储日升曾求盛敏汉危自根中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430077 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 湖北省地质局地球物理勘探大队武汉430056

HVSR(Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio)是地震背景噪声水平分量与垂直分量的频谱比,常被用来探测起伏地形较小的浅地表速度结构.然而,高起伏地形下该方法的适用性还需要仔细研究.本文探讨利用HVSR方法探测四川理县西山村滑坡的... 详细信息

HVSR(Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio)是地震背景噪声水平分量与垂直分量的频谱比,常被用来探测起伏地形较小的浅地表速度结构.然而,高起伏地形下该方法的适用性还需要仔细研究.本文探讨利用HVSR方法探测四川理县西山村滑坡的速度结构.我们首先将ENZ坐标系下三分量地震数据旋转到垂直于地形自由面的LQT坐标系,分别计算了两个坐标系下2 h地震背景噪声数据的HVSR曲线,对比结果发现,LQT坐标系下三分量数据的HVSR峰值频率更能反映地下结构信息.然后,本文反演了29个台站LQT坐标系的HVSR曲线,获得了滑坡体堆积物及基岩的一维S波速度结构.西山村滑坡体堆积物的S波速度范围为50~1000 m·s^(-1),滑坡厚度23~130 m.滑坡体西侧边缘地下40~120 m处存在10~20 m的低速层,表明该位置抗剪强度相对较弱,是潜在的滑动危险区域.对数据进行坐标系转换后,HVSR方法能够利用较短的观测数据获取可靠的滑坡体速度结构,为滑坡体积估算、脆弱位置识别、灾害评估提供重要信息.

关键词：理县西山村滑坡 HVSR S波速度结构地震背景噪声

当阳复向斜页岩气探测区地壳结构及其构造暗示

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地球物理学报 2024年第8期67卷 2963-2971页

作者：危自根储日升谢军范心甜中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430077

本文采用接收函数H-κ叠加、多频接收函数和面波联合反演方法,获得了扬子克拉通当阳复向斜区21个密集流动地震台下方的地壳厚度、V_(p)/V_(s)比和S波速度.结果表明,该区平均地壳厚度和V_(p)/V_(s)比值分别为33.8 km和1.75,推测当阳复向... 详细信息

本文采用接收函数H-κ叠加、多频接收函数和面波联合反演方法,获得了扬子克拉通当阳复向斜区21个密集流动地震台下方的地壳厚度、V_(p)/V_(s)比和S波速度.结果表明,该区平均地壳厚度和V_(p)/V_(s)比值分别为33.8 km和1.75,推测当阳复向斜经历过下地壳减薄但地壳整体尚保持典型克拉通结构特征.研究区绝大部分台站都在3~4 km深度存在1~2 km厚的低S波速度层,推测可能与该深度范围内富集高孔隙度和低密度的页岩气层有关.本研究表明,基于密集流动地震台阵被动源数据资料,可为油气资源勘探提供有价值的参考.

关键词：当阳复向斜页岩气勘探低速薄层接收函数和面波联合反演接收函数H-κ叠加

2021年四川泸县M_(S)6.0地震震源参数研究

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地球物理学报 2024年第4期67卷 1487-1500页

作者：莫丽桦储日升谷旺旺盛敏汉马海超李雪垒中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430077 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 湖南工商大学微电子与物理学院长沙410205

2021年9月16日四川泸县发生了有记载以来震级最大的地震(M_(S)6.0).为了认识该地震的发震机理,我们综合使用近震和远震波形数据精确测定了2021年泸县地震及M_(S)≥3.0余震的机制解、深度、水平位置、破裂方向等震源参数.震源机制解结果... 详细信息

2021年9月16日四川泸县发生了有记载以来震级最大的地震(M_(S)6.0).为了认识该地震的发震机理,我们综合使用近震和远震波形数据精确测定了2021年泸县地震及M_(S)≥3.0余震的机制解、深度、水平位置、破裂方向等震源参数.震源机制解结果显示这些地震大多是逆冲型,伴有少量走滑成分,M_(S)6.0地震质心深度为4 km,矩震级为M_(W)5.25,两个节面的走向角、倾角、滑移角分别为95°/47°/84°和283°/43°/96°;sPL和sP两个震相的波形拟合结果表明其质心深度在5 km左右.我们还利用InSAR形变资料获取了M_(S)6.0地震的质心位置,然后利用面波到时差相对定位方法确定了其他地震的水平位置.基于经验格林函数法得到M_(S)6.0地震破裂方向大致为北西西.2021年泸县M_(S)≥3.0地震质心深度在3~5 km,且质心震中位于页岩气开采注水井3 km以内,具体的发震机理还需要参考工业生产数据,通过岩石物理实验和地质力学模拟来进一步研究.

关键词：四川泸县震源机制解深度震相相对定位破裂方向

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对我国重力学未来发展的几点思考

中国科学院院刊 2024年第5期39卷 881-890页

作者：孙和平中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430077 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

随着现代科技的发展,重力学与地震学、地质学、基础物理学、地球动力学、水文学、海洋学和天文学等众多学科交叉融合并蓬勃发展,是服务国家测绘基准、资源勘探、军事安全及灾害监测等战略需求和基础地球科学问题研究的关键学科,因此掌... 详细信息

随着现代科技的发展,重力学与地震学、地质学、基础物理学、地球动力学、水文学、海洋学和天文学等众多学科交叉融合并蓬勃发展,是服务国家测绘基准、资源勘探、军事安全及灾害监测等战略需求和基础地球科学问题研究的关键学科,因此掌握重力学的核心技术是国家核心竞争力的重要体现。文章在分析我国重力学学科发展的历史、现状、机遇与挑战的基础上,提出了重力学学科未来发展方向与重点思考内容,涉及海陆天空一体化的立体重力观测技术,海陆天空统一的大地测量重力基准网,地球系统质量迁移与青藏高原动力学问题研究,面向国防安全与太空的重力学,以及发展人工智能等新技术在重力学研究中的应用等。

关键词：重力学海陆天空一体化重力基准

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多分量震源和检波器数据弹性波高斯束偏移

地球物理学进展 2024年

作者：石星辰毛伟建张延保田宝卿中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室计算与勘探地球物理研究中心中国地震局地球物理研究所

当前，弹性多分量高斯束偏移的研究主要集中于PP（纵波-纵波）和PS（纵波-横波）波型，这仅是完整弹性波成像的一个子集.这些方法通常采用标量源，即仅产生纯P波的爆炸源，因此波型分离仅需要在接收端执行.然而，全面的弹性波成像还应涵... 详细信息

当前，弹性多分量高斯束偏移的研究主要集中于PP（纵波-纵波）和PS（纵波-横波）波型，这仅是完整弹性波成像的一个子集.这些方法通常采用标量源，即仅产生纯P波的爆炸源，因此波型分离仅需要在接收端执行.然而，全面的弹性波成像还应涵盖SP（横波-纵波）和SS（横波-横波）波型. 作为完整的弹性波场的一部分，SP和SS波能够从不同视角提供认识地球内部结构的能力.为了获得各个波型（包括PP、PS、SP和SS）的弹性波成像结果，本文将传统的仅在检波器端采用多分量设备的弹性高斯束偏移方法拓展至震源和检波器均使用多分量设备的情形.这种拓展可在缺乏局部界面的区域直接生成丰富的S波波型，且传播更深.基于弹性Kirchhoff-Helmholtz积分以及震源端与检波点端的完备边界条件，本文推导了适用于自由表面、海底以及自由空间模型的波场延拓与波型分离公式.在偏移过程中，该方法可自动实现源端和检波点端的波型分离，无需事先对数据进行P/S波的单独分离.此外，为解决与S 波相关的极性反转问题，本文应用了适用于张量形式的矢量互相关成像条件. 所提方法的有效性在两个合成数据测试中得到验证.

关键词：弹性高斯束偏移矢量震源二维四分量

用钻孔应变数据探测2011年日本Tohoku大地震激发的低频地球环型自由振荡及其谱峰分裂

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地球物理学报 2024年第4期67卷 1383-1397页

作者：张赓徐建桥陈晓东张凌云孙和平龚立卓中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430077 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 华北理工大学矿业工程学院河北唐山063210

地震激发的地球自由振荡中,环型自由振荡(特别是低频环型自由振荡)的精确探测相比于球型自由振荡更加困难.环型自由振荡对SH波速度结构更加敏感,能更好地监测走滑断层运动,因此精确估算环型自由振荡的谱峰参数可为地球内部大尺度SH波速... 详细信息

地震激发的地球自由振荡中,环型自由振荡(特别是低频环型自由振荡)的精确探测相比于球型自由振荡更加困难.环型自由振荡对SH波速度结构更加敏感,能更好地监测走滑断层运动,因此精确估算环型自由振荡的谱峰参数可为地球内部大尺度SH波速度结构和大地震的震源机制提供更强约束.本研究利用2011年日本Tohoku地震后四分量钻孔应变仪的观测资料,提取了该地震激发的1.3 mHz以下低频环型和球型自由振荡信号,与STS-1宽频带地震仪的结果相比较,发现四分量钻孔应变仪对1 mHz以下的环型自由振荡具有更强的探测能力.本研究还采用频率域自回归方法精确估计了0T2—0T6的简并频率,结果与PREM模型理论值相差非常小,平均相对误差仅为2.52×10^(-4).此外还用钻孔应变仪观测资料探测到了0T2谱峰分裂现象.研究结果表明,钻孔应变仪能有效探测到大地震激发的低频地球环型自由振荡信号,可为地幔大尺度各向异性结构研究提供高质量的基础数据.

关键词：环型自由振荡钻孔应变仪 Tohoku地震简正模谱峰分裂 STS-1地震仪

不同指向模式下星载冷原子梯度仪对重力场解算精度的影响

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地球物理学报 2024年第7期67卷 2528-2545页

作者：穆庆禄王长青闫易浩钟敏冯伟梁磊朱紫彤中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430077 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 马克斯-普朗克引力物理研究所(阿尔伯特-爱因斯坦研究所)和汉诺威莱布尼兹大学引力物理研究所德国汉诺威301674 中山大学测绘科学与技术学院广东珠海519082 滁州学院地理信息与旅游学院安徽滁州239000

冷原子干涉测量技术(CAI, Cold-Atom Interferometry)的发展为未来卫星重力梯度测量任务提供了新的测量思路.目前基于该任务概念的模拟研究均基于单一的观测指向模式对CAI梯度仪的对地观测能力进行论证.本文在GOCE卫星任务背景下,通过... 详细信息

冷原子干涉测量技术(CAI, Cold-Atom Interferometry)的发展为未来卫星重力梯度测量任务提供了新的测量思路.目前基于该任务概念的模拟研究均基于单一的观测指向模式对CAI梯度仪的对地观测能力进行论证.本文在GOCE卫星任务背景下,通过数值闭环模拟评估了CAI梯度仪在近地指向和惯性指向模式下对重力场观测影响.实验结果表明:在近地指向观测模式下,CAI梯度仪受卫星旋转角速度的影响,重力场解算的精度仅在50阶以内优于GOCE卫星的模拟结果.若当卫星搭载轨道旋转补偿系统时可以有效地减弱卫星旋转对CAI梯度仪的影响,进而提高重力场模型的解算精度.梯度张量主对角线三分量的联合解算精度在全频段内都要优于GOCE卫星相应分量的结果,精度可提高1.5~6倍.在惯性指向观测模式下且仅考虑卫星残余角速度的影响时,CAI梯度仪的解算结果在30阶以后比GOCE卫星所搭载的GRADIO梯度仪的精度低.而在综合考虑卫星残余角速度和卫星轨道面旋转后,解算得到的重力场在100阶以内优于GOCE卫星解算精度.进一步比较两种指向模式下分别基于单轴、双轴和三轴观测的结果可以发现,三轴观测时两种指向模式的解算精度相当,在所有阶次上都要优于GRADIO梯度仪的结果.但基于单轴进行观测时,近地指向模式下V_(zz)分量的精度更高,而对于双轴观测的情况,惯性指向下的组合(V_(xx)+V_(zz)和V_(yy)+V_(zz))解算精度更高.本研究通过对不同指向模式下CAI梯度仪对地观测影响的分析,可为基于CAI梯度仪的新型空间量子-地球重力场测量任务提供相应的参考.

关键词：地球重力场 GOCE 冷原子梯度仪近地指向惯性指向

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超导重力仪数据年际信号的提取及其特征分析

地球物理学进展 2024年

作者：扈希志刘根友中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室中国科学院大学

地球的重力变化是全球质量及其运动的综合反映，超导重力仪能够观测到重力场的微弱变化。为研究重力年际变化的特征及其物理机制，本文针对7个超导重力仪台站的观测数据，在扣除了仪器漂移、固体潮、海潮负荷、大气负荷效应获得重力残... 详细信息

地球的重力变化是全球质量及其运动的综合反映，超导重力仪能够观测到重力场的微弱变化。为研究重力年际变化的特征及其物理机制，本文针对7个超导重力仪台站的观测数据，在扣除了仪器漂移、固体潮、海潮负荷、大气负荷效应获得重力残差的基础上，利用标准Morlet小波变换方法从中识别和提取出了周期分别为1a、～1.2a的信号并对此利用最小二乘方法计算出各站钱德勒周期重力极潮的潮汐因子；对上述残差扣除重力极潮效应，从中提取出较为明显且所用台站共有的年际信号，信号的～2.3a、～2.7a、～3.3a、～3.7a、～4.8a和～6a，并在时域上获得了相应的平均振幅。初步分析了这些周期信号的来源，其中2a～5a尺度的变化与水文负荷具有较高相关性，残差中的～6a信号与GNSS观测地表垂直位移～6a模型正演的重力变化序列高度相关。

关键词：时变重力场超导重力仪标准Morlet小波变换重力极潮年际信号

新疆西昆仑大红柳滩花岗伟晶岩型锂矿叠加改造成矿特征:来自矿石构造、3D成像技术与年代学的约束

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岩石学报 2024年第2期40卷 553-570页

作者：洪涛胡明曦唐俊林蒋泽立张璋高俊徐兴旺中山大学地球科学与工程学院广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室广州510275 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519000 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院矿产资源研究重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 中国科学院地球科学研究院北京100029

花岗伟晶岩型矿床是大陆演化的直接产物,这类矿床易受后期岩浆、构造、变质等地质作用影响,使得矿床自身发生改造变形导致叠加改造成矿。叠加改造成矿不仅可以活化原有矿体,还有可能带来新的成矿物质。聚焦花岗伟晶岩型矿床的叠加改造... 详细信息

花岗伟晶岩型矿床是大陆演化的直接产物,这类矿床易受后期岩浆、构造、变质等地质作用影响,使得矿床自身发生改造变形导致叠加改造成矿。叠加改造成矿不仅可以活化原有矿体,还有可能带来新的成矿物质。聚焦花岗伟晶岩型矿床的叠加改造成矿过程解析有助于建立潜力矿集区勘查指标和部署找矿靶区。新疆西昆仑大红柳滩花岗伟晶岩型锂矿带是我国近年新发现的重要的稀有金属伟晶岩成矿带之一。我们通过细致的野外调查,发现了西昆仑大红柳滩花岗伟晶岩型锂矿带较好地保存了晚期韧性变形细粒锂辉石伟晶岩-细晶岩和岩脉截切早期粗粒锂辉石伟晶岩岩脉的现象。通过岩芯CT三维扫描技术,本文揭示了强变形带相对于粗粒锂辉石伟晶岩中锂辉石整体体积含量较大的现象,并且发现韧性变形的锂辉石伟晶岩主体由“书斜”结构的锂辉石、“云母鱼”结构的锂云母和重结晶的石英流动带组成。韧性变形的锂辉石伟晶岩中铌钽铁矿的U-Pb定年结果为~193±0.89Ma,具“云母鱼”结构的锂云母的原位Rb-Sr定年结果为~187Ma,指示区域上除了广泛存在的212~206Ma(铌钽铁矿U-Pb定年结果)的成矿事件,还存在193~187Ma左右的叠加改造成矿作用。结合区域上的大地构造背景,我们推测晚期岩浆穹窿造成的拆离断层是早期岩浆活动形成的伟晶岩和围岩发生二次韧性变形活化的可能成因,这对区域上的找矿勘查部署提供了一定的科学指导。

关键词：西昆仑伟晶岩型锂矿叠加改造成矿矿石结构