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基于PPP和共视技术的改进PPP时间频率传递方法

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仪器仪表学报 2024年第2期45卷 168-175页

作者：路润民张杰钟世明韩金阳梁子涵湖北珞珈实验室武汉430072 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 中国科学院大学北京100049 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量国家野外科学观测研究站武汉430077

PPP时间频率传递技术是高精度GNSS时间频率传递技术之一,且具有精度高、范围广、低成本等特点,而共视时间频率传递的站间差分能够消除卫星钟差和削弱电离层、对流层等路径误差,本研究结合两种方法的优点实现了一种改进PPP时间传递方法... 详细信息

PPP时间频率传递技术是高精度GNSS时间频率传递技术之一,且具有精度高、范围广、低成本等特点,而共视时间频率传递的站间差分能够消除卫星钟差和削弱电离层、对流层等路径误差,本研究结合两种方法的优点实现了一种改进PPP时间传递方法。实验选取了5个连接UTC(k)和1个外接高精度氢原子钟的IGS测站,建立了零基线、短基线和长基线链路评估该方法的时频传递性能,实验结果表明,以IGS最终钟差产品为时间参考,改进PPP时间传递精度相比PPP提高了2.55%~17.78%。零基线链路频率稳定度达到2.0×10^(-17)/600000 s,且不切换共视星时,其短期频率稳定度优于PPP,长期频率稳定度与PPP相当;非零基线链路中各链路的改进PPP在时间间隔10000 s以后的频率稳定度相对于IGS最终产品和BIPM PPP有10%左右的提升。

关键词：时间频率传递全球导航卫星系统精密单点定位共视时间频率传递

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

山地冰川冰湖变化及其溃决洪水遥感监测研究进展

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地球信息科学学报 2024年第4期26卷 1019-1039页

作者：李晓恩刘易江利明黄荣刚周志伟庞校光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

冰湖作为冰川融水主要储蓄载体,能在一定程度延缓区域冰川淡水资源流失,但也为冰湖溃决洪水(Glacial Lake Outburst Floods,GLOFs)、滑坡、泥石流等山地灾害发生提供了孕灾场所,是众多山地冰川灾害链的重要环节。升温、极端气候变化扰动... 详细信息

冰湖作为冰川融水主要储蓄载体,能在一定程度延缓区域冰川淡水资源流失,但也为冰湖溃决洪水(Glacial Lake Outburst Floods,GLOFs)、滑坡、泥石流等山地灾害发生提供了孕灾场所,是众多山地冰川灾害链的重要环节。升温、极端气候变化扰动下,冰川物质亏损/减薄速率进一步加剧,冰湖形态变化速率加快、GLOFs发生频次与规模有所提升、灾害影响效应愈发显著,对高海拔山地冰川区下游居民生命财产和基础设施安全带来潜在风险。鉴于此,本文以冰湖与GLOFs研究为主题,首先,通过冰湖研究文献计量分析确定了近些年研究热点专题;其次,围绕山地冰川冰湖与GLOFs研究的3个主要方向:冰湖与GLOFs遥感监测、冰湖时空演化与冰川变化分析及未来潜在冰湖探测、冰湖灾害风险评估与GLOFs案例研究,遴选10项重要专题内容,分门别类、系统梳理总结、剖析了国内外研究进展,阐述了当下研究存在不足;最后,针对所选专题结合技术发展趋势与研究热点问题,围绕冰湖形态信息与GLOFs智能提取、冰川-冰(前/面)湖系统演化及其气候变化响应关系、冰湖监测预警与灾害防治内容,对未来研究做了一定展望,以期为山地冰川冰湖灾害管理与适应性规划提供借鉴与参考。

关键词：山地冰川冰湖冰湖溃决洪水GLOFs 遥感监测未来潜在冰湖编目冰湖时空演化冰湖水量(库容)估算冰湖风险评估气候变化响应

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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希夏邦马峰淡色花岗岩岩石成因初步研究

岩石学报 2024年第5期40卷 1446-1460页

作者：刘小驰杨雷何少雄胡方泱王佳敏岩石圈演化国家重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 成都理工大学地球科学学院成都610059 中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

淡色花岗岩是研究碰撞造山带地球动力学过程的重要对象。本文对喜马拉雅造山带希夏邦马峰海拔5800m大本营附近的淡色花岗岩样品进行了独居石U-Th-Pb年代学和全岩地球化学初步分析。研究样品根据矿物组合可分为黑云母花岗岩和二云母花岗... 详细信息

淡色花岗岩是研究碰撞造山带地球动力学过程的重要对象。本文对喜马拉雅造山带希夏邦马峰海拔5800m大本营附近的淡色花岗岩样品进行了独居石U-Th-Pb年代学和全岩地球化学初步分析。研究样品根据矿物组合可分为黑云母花岗岩和二云母花岗岩,二者地球化学特征以及变形程度都有所差异,全岩地球化学中弱变形的黑花岗岩表现出低Si和富Al、Mg、Fe、K、Ti的特征,铝饱和指数A/CNK为1.06;强变形和弱变形的二云母花岗岩均表现出高Si和贫Mg、Fe、K、Ti的特征,A/CNK为1.11~1.17。同黑云母花岗岩相比,二云母花岗岩稀土元素中Eu元素负异常明显,微量元素中富集Sn、U,亏损Ba、Sr、Zr、Hf、LREE等元素,暗示岩浆经历了斜长石、黑云母、锆石、独居石和磷灰石的分离结晶作用。黑云母花岗岩和二云母花岗岩中的独居石给出U-Th-Pb年龄为22.9±0.2Ma、22.7±0.5Ma和22.7±0.7Ma的一致结果,这一年龄略早于前人报道的结果,指示藏南拆离系活动时间在该区域与喜马拉雅中段具有一致性。本文认为希夏邦马淡色花岗岩岩浆作用与碰撞后伸展阶段发育的藏南拆离系活动具有同时性。

关键词：淡色花岗岩喜马拉雅希夏邦马峰 U-Th-Pb年龄藏南拆离系分离结晶

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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

橄榄石微量元素:分析、地球化学行为与地球科学应用

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岩石学报 2024年第10期40卷 3160-3190页

作者：毛亚晶吴石头贾丽辉秦克章翟明国中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化与环境演变全国重点实验室北京100029 中国科学院地质与地球物理研究所矿产资源研究重点实验室北京100029

橄榄石化学成分记录了幔源岩浆性质、结晶演化、喷发速率等重要信息。近十年来,橄榄石微量元素分析技术飞速进步,积累了丰富的数据。本文系统综述了电子探针和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法在橄榄石微量元素分析领域的最新研究进展,... 详细信息

橄榄石化学成分记录了幔源岩浆性质、结晶演化、喷发速率等重要信息。近十年来,橄榄石微量元素分析技术飞速进步,积累了丰富的数据。本文系统综述了电子探针和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法在橄榄石微量元素分析领域的最新研究进展,总结了橄榄石中微量元素的分配系数与扩散系数等地球化学行为,分析了全球不同岩石单元的橄榄石微量元素特征,重点介绍了岩浆铜镍矿床中橄榄石微量元素的研究进展。实验岩石学表明,控制元素在橄榄石中分配系数的主要因素有温度、压力、岩浆成分等,且不同微量元素行为的主控因素各不相同。在确定的温压条件下,橄榄石中多数元素的配分可由晶格应变模型预测,而Ni、Co和轻稀土元素主要受晶体场效应和结晶动力学控制。橄榄石中元素的扩散速率由快到慢依次为:H和Li(快)→Fe-Mg-Ni(中等)→Ca(较慢)→P-O-Si(慢)。对比全球不同岩石单元中橄榄石微量元素得出:(1)火山岩系列的科马提岩-苦橄岩-玄武岩中橄榄石的Fo值和Ni、Cr、Al、Mn等元素呈演化趋势,但在二元相关性图中不同岩石类型间存在较大重叠区域,机器学习等多维分析手段可大大提升分类准确率;(2)地幔橄榄岩与侵入岩系列(地壳堆晶岩)中的橄榄石微量元素特征相近,难以使用单元素指标区分,例如常用的Ca亏损;(3)碳酸岩中橄榄石的Ni、Mn含量有别于其他岩石,可能与其来源和元素在橄榄石-碳酸岩熔体中特殊的分配行为有关;(4)石榴子石地幔橄榄岩与尖晶石地幔橄榄岩的橄榄石微量元素存在一定差异,橄榄石V/Sc比值和Fe-Mg-Mn-Ca-Ni含量是判别地幔橄榄岩类型和来源深度的重要变量。岩浆铜镍矿床橄榄石微量元素的研究进展有:(1)堆晶-后堆晶阶段再平衡作用驱使Ca-Cr-Al元素向其他矿物迁移,使橄榄石普遍亏损上述元素;(2)橄榄石Ni-Co变化可记录其与硫化物的元素交换反应,Ni-Co正相关可用于指示岩体深边部的找矿潜力;(3)与硫化物共生橄榄石的Ni富集(>5000×10^(-6))或亏损(研究与突破方向有:堆晶-后堆晶阶段元素行为、多元素-多矿物扩散联合限定岩浆时空演化、机器学习判别橄榄石成因类型与镁铁-超镁铁岩体含矿性、挥发份与新兴非传统金属稳定同位素等。

关键词：橄榄石微量元素地球化学行为元素扩散地幔岩浆铜镍矿床

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华南地区地幔过渡带结构及其动力学意义

地球物理学报 2024年第3期67卷 935-946页

作者：张晓青徐涛陈立春李喆祥桂林理工大学地球科学学院桂林541004 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 中国科学院地球科学研究院北京100029

华南地区同时受特提斯构造域和太平洋构造域影响,是研究板块相互作用的最佳场所之一.为研究华南地区深部动力学过程,本文基于国家固定台网30°N以南的宽频带台站数据,利用接收函数方法开展了华南地区地幔过渡带结构研究,并结合已有地质... 详细信息

华南地区同时受特提斯构造域和太平洋构造域影响,是研究板块相互作用的最佳场所之一.为研究华南地区深部动力学过程,本文基于国家固定台网30°N以南的宽频带台站数据,利用接收函数方法开展了华南地区地幔过渡带结构研究,并结合已有地质、地球物理资料,讨论了华南地区深部构造单元划分及其浅部构造响应.研究结果表明:(1)扬子克拉通下方地幔过渡带结构接近全球平均水平,相对稳定;(2)海南岛地区地幔过渡带厚度偏薄,且410-km和660-km界面分别显著下沉和上升,可能与海南地幔柱密切相关;(3)太平洋构造域和特提斯构造域深部构造边界显著,青藏高原东南缘主要受特提斯构造域影响,其地幔过渡带中可能残留有拆沉的岩石圈板片;(4)雪峰山以东地区的地幔过渡带主要受太平洋构造域影响,但南北也存在局部差异,南部华夏地块下方可能不存在滞留板片,太平洋板块的俯冲、后撤与东南沿海地区地壳减薄和大规模出露的中-新生代岩浆岩密切相关.

关键词：华南地区接收函数板片俯冲地幔过渡带地幔柱

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