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不同类型地震震级与重力变化异常的统计特征及其机理分析

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地球物理学报 2024年第8期67卷 3032-3059页

作者：李树鹏胡敏章祝意青朱成林崔华伟陆汉鹏张刚王锋吉山东省地震局济南250014 中国地震局地震研究所地震大地测量重点实验室武汉430071 武汉引力与固体潮国家野外科学观测研究站武汉430071 中国地震局第二监测中心西安710054

依据收集到的107个4.0级以上地震震例,研究中国陆区中强地震震前重力变化异常统计特征,探讨地震震级与震前重力变化异常各要素及地震性质之间的统计关系,给出了5、6、7、8级地震震级判定的重力变化异常时变距S、量级G和时间T参考指标,... 详细信息

依据收集到的107个4.0级以上地震震例,研究中国陆区中强地震震前重力变化异常统计特征,探讨地震震级与震前重力变化异常各要素及地震性质之间的统计关系,给出了5、6、7、8级地震震级判定的重力变化异常时变距S、量级G和时间T参考指标,并对比、分析了逆冲型、走滑型和正断型地震的重力变化特点,进而结合流体物质运移假说及岩石物理实验结果,探讨了震前重力变化异常的物理机制,以及其与亚失稳阶段、地震孕育能量的联系.得到的主要结论有:(1)震前重力变化异常参量与震级之间更符合非线性关系,5、6、7、8级地震的震前重力变化异常时变距参考指标分别为67、111、185、305 km,重力变化异常量级参考指标分别为49、67、92、125μGal,重力变化异常时间参考指标分别为1.6、2.5、3.7、5.2 a.(2)地震类型对震前重力变化参量有一定影响,尤其是7级以上强震的差异更加明显,逆冲型地震的重力变化量级及时变距可能更大;重力变化异常时间方面,正断型地震可能对应更长的重力变化时间,逆冲型次之,走滑型最短.(3)震前重力变化异常的物理机制可能是,在孕震晚期、亚失稳阶段,震中周边区域岩石裂隙增多、扩展、贯通,引起流变性的深部幔源物质向地壳运移,同时地壳内先存的流体物质由于应力分布不均而大规模迁移,最终在地表引起重力场变化响应.(4)目前流动重力观测受到时空密度的制约,地震预报主要针对5级以上地震,且震级越大预报效能越好.

关键词：地震预报重力变化异常震级震源机制解

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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基于频率-贝塞尔变换方法的城市浅层勘探研究

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大地测量与地球动力学 2024年

作者：王顺廖武林李井冈张丽芬周紫岩中国地震局地震研究所中国地震局地震大地测量重点实验室湖北省地震局

在同一场地分别采用T形、直线形、正五边形及螺旋形4种不同观测台阵进行微动探测对比实验，分析互相关分段时间窗口长度、观测台阵几何形状及其展布对F-J频散能量成像质量的影响。结果表明：对于相同时间长度的观测，增加互相关分段时... 详细信息

在同一场地分别采用T形、直线形、正五边形及螺旋形4种不同观测台阵进行微动探测对比实验，分析互相关分段时间窗口长度、观测台阵几何形状及其展布对F-J频散能量成像质量的影响。结果表明：对于相同时间长度的观测，增加互相关分段时间窗口长度能有效区分开基阶和高阶频散曲线，但会减少叠加次数，降低频散谱分辨率；F-J方法对观测台阵排列无特别要求，随机分布、线性排列等均适用，在台阵口径相同情况下，拥有更多台间距组合的观测台阵的频散能量成像的质量和分辨率会更高；F-J方法对观测台阵的展布范围有一定要求，当展布范围过小时，F-J法频散成像的质量较差，无法将高阶频散曲线分离。

关键词：微动基阶面波高阶面波频率-贝塞尔变换方法(F-J) 台阵观测

长宁—昭通页岩气示范区小微地震地方性震级测定

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地球物理学报 2024年第3期67卷 947-959页

作者：陈颖田雯吴庆举姚志祥中国地震局地球物理研究所北京100081 中国地震局地震观测与地球物理成像重点实验室北京100081

利用长宁—昭通页岩气示范区高密度宽频带流动地震台阵观测资料,基于LOCFLOW流程,获得了2021年4—10月的108727个震级介于-0.1~5.2之间的地震事件精定位目录.鉴于LOCFLOW内置算法测量的震级与中国地震台网中心发布震级之间存在系统偏差... 详细信息

利用长宁—昭通页岩气示范区高密度宽频带流动地震台阵观测资料,基于LOCFLOW流程,获得了2021年4—10月的108727个震级介于-0.1~5.2之间的地震事件精定位目录.鉴于LOCFLOW内置算法测量的震级与中国地震台网中心发布震级之间存在系统偏差,根据里克特震级的定义,分别基于参考震级校正和考虑台基校正的量规函数参数拟合反演两种方法,建立了适用于研究区的地方性震级公式.反演获得的量规函数能够更加准确地反映四川盆地南部研究区小微地震的振幅衰减特征,并获得研究区小微地震更加准确的地方性震级,可应用于页岩气开发区震级-频度关系等与震级相关的研究.

关键词：地方性震级诱发地震参考震级校正台基校正

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2022年青海门源M_(S)6.9地震地表破裂带宽度调查与启示

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地球物理学报 2024年第2期67卷 548-570页

作者：牛鹏飞韩竹军郭鹏李科长吕丽星中国地震局地质研究所北京100029

地震地表破裂带是地震破裂在地表的直接表现,其宽度是活断层"避让带"和工程抗震设防重要的指示参数.无人机等测量手段的发展为获取地表破裂带的高分辨率影像数据、精细测量破裂带宽度、分析破裂带宽度空间分布特征以及限定合理的活断层... 详细信息

地震地表破裂带是地震破裂在地表的直接表现,其宽度是活断层"避让带"和工程抗震设防重要的指示参数.无人机等测量手段的发展为获取地表破裂带的高分辨率影像数据、精细测量破裂带宽度、分析破裂带宽度空间分布特征以及限定合理的活断层"避让带"提供了有利条件.2022年门源M_(S)6.9地震在青藏高原东北缘冷龙岭与托莱山断裂阶区部位产生了显著的左旋走滑型地表破裂带.基于震后获取的高精度无人机正射影像和数字高程模型,文中在门源地震地表破裂带全段精细解译的基础上,沿走向间隔100 m测量了251个宽度数据,R1破裂带最大宽度为209.78±14 m,平均宽度为42 m,R2破裂带最大宽度为115.31±15.72 m,平均宽度为26.14 m.宽度沿走向具有差异性,这主要受控于同震变形强度、破裂带几何结构以及地表第四系松散层发育状况;具体表现为同震位移量大、阶区等复杂几何结构以及穿过第四系松散层区段的破裂带比同震位移量小、平直段以及基岩区段的破裂带要宽.通过对去除离散值后的破裂带宽度数据统计分析,计算出95.4%和68.2%置信区间的有效宽度分别是70或50 m.在工程抗震设防中,若走滑型活断层评估的最大潜在震级与此次门源地震震级相近(~M 7.0),根据建(构)筑物类别,建议确定"避让带"宽度时参考本文获得的破裂带有效宽度(70或50 m).对于单一走滑型错动面发育地段,按建(构)筑物类别向两侧各扩展35或25 m即可;而对于活断层斜列阶区、平行断层围限区、走向弯曲区和双陡倾角错动面发育地段,在这些复杂几何结构分布范围的基础上需要各向两侧扩展35或25 m.本文研究结果可为建(构)筑物选址避让走滑型断层提供参考依据.

关键词：走滑型地震地震地表破裂带活断层"避让带"宽度门源M_(S)6.9地震工程抗震设防

碳酸盐(U-Th)/He同位素定年研究进展与展望

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地震地质 2024年第3期46卷 723-738页

作者：李一闪刘红孙凤霞刘雷中国地震局地震预测研究所地震预测短临研究室北京100036

近年来,碳酸盐(U-Th)/He同位素定年技术在地质学领域中引起了广泛关注。该技术以激光原位(U-Th)/He同位素定年为代表,具有高精度、非破坏性等优点,在测量年龄方面取得了重大突破。由于样品中He含量低、U、Th含量少,导致实验需要相对较... 详细信息

近年来,碳酸盐(U-Th)/He同位素定年技术在地质学领域中引起了广泛关注。该技术以激光原位(U-Th)/He同位素定年为代表,具有高精度、非破坏性等优点,在测量年龄方面取得了重大突破。由于样品中He含量低、U、Th含量少,导致实验需要相对较大的样品,同时需要使用真空炉、质谱仪等先进设备。针对这些要求,新的(U-Th)/He测年仪也在不断开发。同时,该技术在古地磁学、沉积学、构造地质学等领域中的应用也得到了广泛的探索。碳酸盐(U-Th)/He同位素定年技术具有广阔的应用前景和研究价值,其在解决地球科学问题中将发挥重要作用。文中综述了最近20年以来碳酸盐(U-Th)/He方法和技术的进展,对影响He定年的不确定性因素进行了分析,并对未来的发展方向进行了展望。

关键词：同位素定年碳酸盐氦的扩散

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川滇地区地壳应力场研究现状

地球物理学报 2024年第9期67卷 3436-3453页

作者：田建慧高原中国地震局地震预测研究所(地震预测重点实验室) 北京100036 北京市地震局北京100080

位于青藏高原东缘的川滇地区不仅是印度板块与欧亚大陆挤压碰撞的前缘地带,也是研究青藏高原演化以及高原物质东南向逃逸的重要场所,区域地壳被纵横交错的活动断裂和块体边界切割为多个次级块体,剧烈的构造运动导致了该区应力场具有强... 详细信息

位于青藏高原东缘的川滇地区不仅是印度板块与欧亚大陆挤压碰撞的前缘地带,也是研究青藏高原演化以及高原物质东南向逃逸的重要场所,区域地壳被纵横交错的活动断裂和块体边界切割为多个次级块体,剧烈的构造运动导致了该区应力场具有强烈的横向不均匀分布.本文总结了近年来川滇地区地壳应力场研究进展,分析了地表变形场、原地应力测量资料、震源机制解结果,系统讨论了川滇地区不同尺度的应力场方向及非均匀性特征.川滇地区的地表变形场沿鲜水河—小江断裂带为界的西侧区域,到红河断裂与丽江—小金河断裂交汇区域,都为明显的顺时针旋转变形.在青藏高原物质东向挤压作用下,川滇地区的构造应力场整体以龙门山断裂—丽江—小金河断裂为界,北部以NE-SW、E-W向挤压和NW-SE、N-S向拉张为主,南侧主压应力沿该断裂带呈扇形分布,与地表变形场形态一致,主张应力沿该断裂系呈弧形分布,与地形等值线特征基本一致.川滇地区的壳幔变形可能是北部耦合,南部解耦.本文分析发现,区域内龙门山断裂、红河断裂和丽江—小金河断裂等大型断裂带下方构造应力场呈现分段变化,与地震各向异性揭示的深部介质变形有关.

关键词：川滇地区构造应力场地表变形场龙门山断裂丽江-小金河断裂

川滇块体东边界断裂带应力演化特征及地震危险性数值

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大地测量与地球动力学 2024年第4期44卷 341-349页

作者：李彦欣董培育赵斌中国地震局地震研究所武汉市430071 中国地震局地震大地测量重点实验室武汉市430071

建立川滇块体东边界及龙门山断裂带区域三维粘弹性有限元模型,以GNSS速度场为约束,计算区域内主要断裂带长期平均构造应力积累速率;并根据历史地震破裂滑动模型,计算其对鲜水河断裂带、龙门山断裂带等造成的同震和震后库仑应力变化,从... 详细信息

建立川滇块体东边界及龙门山断裂带区域三维粘弹性有限元模型,以GNSS速度场为约束,计算区域内主要断裂带长期平均构造应力积累速率;并根据历史地震破裂滑动模型,计算其对鲜水河断裂带、龙门山断裂带等造成的同震和震后库仑应力变化,从而得到研究区域主要断裂带总应力演化结果。研究表明,鲜水河断裂带、大凉山断裂带南段以及理塘断裂带的构造应力积累速率较高,达到1.0~1.5 kPa/a。2022年泸定MS6.8地震破裂区在一个地震复发周期内的构造应力积累量约为0.177 MPa,而历史强震产生的库仑应力加载量为0.07 MPa,二者共同导致了泸定地震的发生。此外,安宁河断裂带地震空区在前次地震离逝时间(约487 a)内的总应力积累量约为0.3 MPa,大凉山断裂带南段以及理塘断裂带历史地震离逝时间均为千年左右,总应力积累量>1.0 MPa,可能有较大的地震活动潜力。

关键词：川滇块体东边界断裂带数值模拟构造应力加载库仑应力变化

结合U-net与FPN的地震初至波拾取算法

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测绘地理信息 2024年第1期49卷 82-87页

作者：何彬周云耀吕永清中国地震局地震研究所湖北武汉430071 中国地震局地震大地测量重点实验室湖北武汉430071

精确识别初至波以及拾取地震初至波初至时间对于地震的精确定位、地震孕震机制的解释、地震预警等都具有很大的意义。单纯地依靠地震学专家进行分析会耗费大量的人力和时间。本文将U-net模型编码、解码语义分割的思想与特征图金字塔网络... 详细信息

精确识别初至波以及拾取地震初至波初至时间对于地震的精确定位、地震孕震机制的解释、地震预警等都具有很大的意义。单纯地依靠地震学专家进行分析会耗费大量的人力和时间。本文将U-net模型编码、解码语义分割的思想与特征图金字塔网络(feature pyramid networks,FPN)的思想结合,提出了一种新的初至波初至时间拾取算法,满足高精度识别与拾取初至波的需求。算法模型分为编码、解码两部分,编码部分分为四层,用于捕获特征,通过卷积核大小、步长等参数实现特征由低层级到高层级的抽象和提取。解码部分分为四层,通过对前一层进行反卷积上采样实现。最后,将编码、解码部分对应层级特征图组合,通过两层全连接神经网络实现最终结果输出。与传统算法相比,U-net FPN模型在对初至波初至时间的分类与定位上都有着显著提升。

关键词：初至波拾取 U-net FPN