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通州—三河地区沉积层高分辨率三维S波速度结构和径向各向异性

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地球物理学报 2024年第5期67卷 1797-1818页

作者：冯宣政鲁来玉秦彤威张友源丁志峰中国地震局地球物理研究所北京100081

北京大都市区位于冀中凹陷与太行山隆起和燕山褶皱带的交汇区,区内被第四系松软沉积层覆盖,历史和现今的地震活动性表明,其面临潜在的巨震风险.地震风险评估和强地面运动模拟依赖准确的沉积层三维S波速度模型.本文基于布设在通州—三河... 详细信息

北京大都市区位于冀中凹陷与太行山隆起和燕山褶皱带的交汇区,区内被第四系松软沉积层覆盖,历史和现今的地震活动性表明,其面临潜在的巨震风险.地震风险评估和强地面运动模拟依赖准确的沉积层三维S波速度模型.本文基于布设在通州—三河地区前所未有的密集台阵数据,构建了该区域高分辨率三维S波速度结构和径向各向异性模型.首先将919个台站组成的密集台阵划分为若干子台阵,利用修正的背景噪声聚束分析方法,提取各个子台阵的Love波频散曲线,通过深度反演构建了通州—三河地区三维SH波速度模型.结合由基阶和一阶Rayleigh波模式反演构建的三维SV波速度模型,获得了台阵下方的径向各向异性模型.模型显示,大兴断裂在穿过牛堡屯之后,继续向北东向延伸约20 km.大兴凸起以大兴断裂为界,表现出明显不同的构造特征和沉积过程.断裂的北西侧第四系沉积层较浅,推测约为100~400 m;断裂的南东侧第四系沉积层厚度横向变化较大,发育夏垫凹陷和甘棠凹陷.沉积盆地径向各向异性的幅度可达±20%,地表约0~60 m范围有一较强的负径向各向异性(VSHVSV)是沉积作用造成的水平层序排列的沉积分层的反映.

关键词：通州—三河地区沉积层密集台阵聚束三维S波速度结构径向各向异性

四川盆地及邻区地壳分层结构研究——基于接收函数改进的序贯H-κ叠加方法的约束

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地球物理学报 2024年第8期67卷 2946-2962页

作者：张笑晗张瑞青朱敏中国地震局地球物理研究所北京100081

接收函数H-κ叠加方法已被广泛应用于单个台站下方地壳结构的研究中.为探测盆地的沉积层和结晶地壳结构,一些研究提出了序贯H-κ叠加方法.但在实际应用中,往往需要人工区分存在沉积层的台站和基岩台站,分别应用序贯H-κ叠加和常规H-κ... 详细信息

接收函数H-κ叠加方法已被广泛应用于单个台站下方地壳结构的研究中.为探测盆地的沉积层和结晶地壳结构,一些研究提出了序贯H-κ叠加方法.但在实际应用中,往往需要人工区分存在沉积层的台站和基岩台站,分别应用序贯H-κ叠加和常规H-κ叠加方法.这种处理方式效率相对要低.为了克服这一局限性,本文对序贯H-κ叠加方法进行了一些改进,理论测试分析表明,该方法能够同时适用于单层和双层地壳模型,易于对大批量数据进行快速分析.其次,本文利用四川盆地及邻区近7年来的区域固定台站资料,以及威远地区布设的流动台网数据,基于改进的序贯H-κ叠加方法,对研究区地壳内部分层结构进行了研究.结果显示,盆地中北部地区沉积层厚度为4.6~6.7 km,平均V_(P)/V_(S)值约1.9~2.9.盆地南部一些台站下方观测到了康拉德界面,埋深约21~25 km,进而估算上地壳占整个地壳厚度的比例约56%.研究还发现,龙门山断裂带两侧地壳厚度变化明显,且断裂带南段地壳平均V_(P)/V_(S)值略高.此外,华蓥山断裂带局部地区下方呈现双Moho结构.

关键词：四川盆地康拉德界面改进的序贯H-κ叠加接收函数

云南宾川盆地及周边地震波走时的季节性变化和可能的物理机制

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地球物理学报 2024年第4期67卷 1412-1425页

作者：寇华东王伟君闫坤彭菲叶志鹏吕恒茹常利军中国地震局地球物理研究所北京100081 中国地震局地震预测研究所北京100036

基于背景噪声自相关方法,本文计算了云南宾川盆地及周边区域地震波在四个频段的相对走时变化(dt/t),发现存在比较显著的年变和半年变特征,最大变化幅度从0.1~0.2 Hz(7 km左右深度最敏感)的±0.8%逐渐降低至1.0~2.0 Hz(对应1 km以浅介质... 详细信息

基于背景噪声自相关方法,本文计算了云南宾川盆地及周边区域地震波在四个频段的相对走时变化(dt/t),发现存在比较显著的年变和半年变特征,最大变化幅度从0.1~0.2 Hz(7 km左右深度最敏感)的±0.8%逐渐降低至1.0~2.0 Hz(对应1 km以浅介质)的±0.05%.噪声源季节性变化可能是dt/t周期性起伏的一个潜在因素,但雨水和温度与其有更直接的关联性.其中雨水渗透产生的介质孔隙压变化是年变和半年变的重要贡献因素;而温度起伏产生的介质热力学形变,主要对一定深度范围(3 km左右最敏感)的介质有明显的年变影响.不同频段走时变化存在幅度差异和不同步,可能和各频段敏感核的深度范围以及水与热力学形变从地表向深部渗透/传播过程有关.研究表明,环境因素对地下介质的地震波走时有较为显著的影响,区分出它们的贡献,才能更可靠地评估地震构造应力或人文生态环境的变化.

关键词：单台背景噪声干涉走时周期性变化环境因素孔隙压变化热力学形变

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

21世纪全球三次M_W9.0左右地震的孕育过程研究

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地球物理学报 2024年第3期67卷 1081-1092页

作者：陈学忠李艳娥陈丽娟中国地震局地球物理研究所北京100081 重庆市地震局重庆401147

系统分析了21世纪以来全球范围内发生的三次M_W9.0左右地震的孕育过程.验证了实际地震孕育过程与岩石力学实验揭示的应力积累过程和后续的临界状态(或亚失稳阶段)特征具有一致性.研究中利用视应力和b值分析构造应力动态变化,以描述地震... 详细信息

系统分析了21世纪以来全球范围内发生的三次M_W9.0左右地震的孕育过程.验证了实际地震孕育过程与岩石力学实验揭示的应力积累过程和后续的临界状态(或亚失稳阶段)特征具有一致性.研究中利用视应力和b值分析构造应力动态变化,以描述地震活动与地球自转之间的相关性的统计检验参量P值评价震中及其附近地区地壳介质的临界状态.得到的结果显示,三次M_W9.0左右地震前震中及附近地区构造应力都表现出明显而连续的增加过程,持续6~10年左右.通过对应力增长期间震中附近较大区域内的b值下降幅度空间扫描,发现震前在破裂区及其附近存在一个b值下降幅度高值区,其相对下降幅度比其他地区都大,反映的是这个地区的应力增加幅度比其他地区都大.低P值(地球自转之间的相关性显著,即,与地球自转相关的地震活动所在区域地壳介质处于临界状态.P值随时间变化表明,一般低P值在震前约4年内出现.在P值达到最低值期间,低P值(研究所得结果不仅对利用岩石力学实验研究地震孕育过程,利用实验结果指导地震预测研究具有现实意义,同时对实际地震震情判定也具有重要意义.

关键词： 9.0级左右地震孕育过程应力积累临界状态地震预测

利用环境噪声自相关研究唐海—商都台阵测线下方的莫霍面深度

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地震学报 2024年第1期46卷 47-68页

作者：魏红谱赵爱华中国地震局地球物理研究所北京100081

基于唐海—商都宽频带地震台阵2006—2009年连续三年的波形记录,利用环境噪声相位自相关函数对台阵下方的莫霍面反射P波进行分析。通过对同一个台站多个时间段的自相关结果进行分组、采用两步叠加处理增加信号强度:(1)在组内进行线性叠... 详细信息

基于唐海—商都宽频带地震台阵2006—2009年连续三年的波形记录,利用环境噪声相位自相关函数对台阵下方的莫霍面反射P波进行分析。通过对同一个台站多个时间段的自相关结果进行分组、采用两步叠加处理增加信号强度:(1)在组内进行线性叠加,对组间的叠加结果进行相位加权叠加;(2)基于华北地区的背景速度结构信息,在地壳平均速度5%不确定性的时窗内,根据自相关函数包络线的二阶导数最大值确定P波的莫霍面反射时间,经时间-深度转化,获得台阵下方的莫霍面深度。结果显示,莫霍面从东南向西北总体由浅变深,中间有小幅度的起伏。噪声自相关方法确定的莫霍面平均深度相较于参考的接收函数结果的偏差为0.8 km,相应的双程走时偏差约为0.3 s。以月份叠加的自相关函数结果显示,PmP信号的噪声源具有显著的季节性变化。自相关函数的波形特征显示华北地区的地壳-地幔转换带的速度梯度模式不同。

关键词：华北地区莫霍面深度环境噪声相位自相关反射P波

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基于拟合椭圆的等震线长短轴测量方法

地震学报 2024年第3期46卷 458-476页

作者：刘振彪俞言祥肖亮吴清中国地震局地球物理研究所北京100081

提出了一种改进的拟合椭圆算法用于测量等震线长短轴,即将等震线测量的模式和直接测量算法的概念以约束的形式加入拟合椭圆算法,并使用最小二乘法求解椭圆系数,在与传统等震线测量方法保持一致的基础上,减少了直接测量方法的主观不确定... 详细信息

提出了一种改进的拟合椭圆算法用于测量等震线长短轴,即将等震线测量的模式和直接测量算法的概念以约束的形式加入拟合椭圆算法,并使用最小二乘法求解椭圆系数,在与传统等震线测量方法保持一致的基础上,减少了直接测量方法的主观不确定性。在此基础上讨论了拟合椭圆算法的适用性和鲁棒性,将等震线长短轴的测量结果与前人的结果进行了对比。结果表明:拟合椭圆算法的适用性较好,可用于等震线的拟合;拟合椭圆算法的鲁棒性较好,计算结果较为稳定;对于未闭合且形状复杂的等震线,计算结果相对离散,要单独验证结果是否合理;利用拟合椭圆算法得到的等震线长短轴结果与前人的结果较为一致,可用于建立烈度衰减关系。

关键词：等震线长短轴测量方法拟合椭圆算法最小二乘拟合算法测试

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地电阻率观测中信噪比与观测精度

地震地质 2024年第4期46卷 955-971页

作者：张宇王兰炜张世中张兴国胡哲中国地震局地球物理研究所北京100081 中国地震局地震预测研究所北京100036

地电阻率观测方法在地震监测、预测研究中发挥了重要作用。地震监测、预测研究要求测量系统误差小且观测精度高,在测量系统性能指标满足测量最大允许误差的前提下,观测精度就取决于测量过程的信噪比,即观测场地的干扰情况。文中从理论... 详细信息

地电阻率观测方法在地震监测、预测研究中发挥了重要作用。地震监测、预测研究要求测量系统误差小且观测精度高,在测量系统性能指标满足测量最大允许误差的前提下,观测精度就取决于测量过程的信噪比,即观测场地的干扰情况。文中从理论上研究了地电阻率观测中信噪比和观测精度之间的关系,分析了地表和井下不同观测装置条件下信噪比的变化情况。当供电电流不变且主要受到均匀场的干扰影响时,减小极距可有效提高测量的信噪比。当地表装置的测量极距缩小为原来的1/3,或井下装置的测量极距缩小为原来的1/4时,信噪比可提高约20dB。以江宁台不同深度、极距观测结果为例,讨论了江宁台井下装置设计的合理性。文中研究结果可为今后地电阻率观测装置的设计和观测场地的选择提供参考。

关键词：地电阻率信噪比观测精度极距

复杂固-液介质的速度应力方程三角形单元间断伽辽金地震波模拟算法

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地球物理学报 2024年第2期67卷 684-695页

作者：曹文忠张伟中国地震局地球物理研究所北京100081 南方科技大学地球与空间科学系广东深圳518055

间断伽辽金法可用于存在复杂边界条件的模型,同时具有高阶精度和易于并行计算的优点,因此近年来在地震波传播模拟研究中得到了快速发展.数值通量是间断伽辽金法的关键组成部分之一.相比于其他通量,基于Rankine-Hugoniot跳跃条件的通量(R... 详细信息

间断伽辽金法可用于存在复杂边界条件的模型,同时具有高阶精度和易于并行计算的优点,因此近年来在地震波传播模拟研究中得到了快速发展.数值通量是间断伽辽金法的关键组成部分之一.相比于其他通量,基于Rankine-Hugoniot跳跃条件的通量(RH-condition通量)在固体和液体介质边界具有更宽的稳定性,可以使用更大的时间步长,尤其是液体和固体之间的波阻抗差异较大时.它已被用于基于四边形网格和速度-应变方程的间断伽辽金地震波固液介质模拟.本文为了模拟陆地自然水体等存在复杂固-液界面形状的地震波传播,并在未来与其他数值方法耦合,发展了基于三角形网格的RH-condition通量间断伽辽金方法,使用一阶速度-压力声波和一阶速度-应力弹性波方程模拟复杂固-液介质中地震波的传播.通过水平层状和sin型起伏固-液模型,验证了该方法模拟结果的准确性.通过数值模拟展示了所提出的间断伽辽金法在不同网格大小和阶数下的准确性和效率.最后通过一个复杂模型的例子表明存在复杂固-液界面时该方法可以准确施加固-液边界条件.

关键词：间断伽辽金地震波模拟固-液介质数值通量