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基于第十三代国际地磁参考场模型在中国区域特征分析与研究

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地震学报 2024年第1期46卷 120-128页

作者：张秀玲赵旭东中国地震局地球物理研究所北京100081 北京白家疃地球科学国家野外科学观测研究站北京100095

根据最新的第十三代国际地磁参考场模型(IGRF13),计算了2015—2020年中国区域地磁场模型七要素长期变化速率,并在此基础上分析我国区域地磁场长期变化特征。通过分析计算我国28个地磁台的IGRF13模型值与实际地磁场的长期变化速率、差值... 详细信息

根据最新的第十三代国际地磁参考场模型(IGRF13),计算了2015—2020年中国区域地磁场模型七要素长期变化速率,并在此基础上分析我国区域地磁场长期变化特征。通过分析计算我国28个地磁台的IGRF13模型值与实际地磁场的长期变化速率、差值及均方误差,结果显示:IGRF13模型所显示的地磁场长期变化与我国区域地磁场实际观测变化基本一致,但在局部区域也存在差异,IGRF13模型能够体现中国区域地磁场的特征。应用IGRF13模型数据时需要考虑局部区域与台站实际观测数据的误差。

关键词：地磁参考场模型等变线平均年变率长期变化速率均方根误差

基于程函面波成像的华北克拉通岩石圈三维高分辨率S波速度结构研究

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地震学报 2024年第4期46卷 578-599页

作者：钟世军吴建平司政亚朱红彬王薇中国地震局地球物理研究所北京100081 北京市地震局北京100080

利用“中国地震科学台阵探测”项目Ⅱ期和Ⅲ期的流动地震台站以及中国区域地震台网中的部分固定台站的观测资料,采用程函面波成像方法获得了华北克拉通及周边区域10—120 s周期的瑞雷面波相速度分布和高分辨率的三维S波速度结构,并基于... 详细信息

利用“中国地震科学台阵探测”项目Ⅱ期和Ⅲ期的流动地震台站以及中国区域地震台网中的部分固定台站的观测资料,采用程函面波成像方法获得了华北克拉通及周边区域10—120 s周期的瑞雷面波相速度分布和高分辨率的三维S波速度结构,并基于该速度模型估算了岩石圈厚度分布。结果显示,华北克拉通内部岩石圈厚度除了存在“西厚东薄”的一级分布特征外,还存在一些更小尺度的差异,包括鄂尔多斯地块内部岩石圈“南厚北薄”、鄂尔多斯地块周缘断陷带岩石圈显著的不均匀减薄以及燕山构造带与其南侧华北平原之间的显著差异等。山西断陷带北部与南部地区上地幔浅部(所分隔。在150 km以下深度从太行山南缘向北至山西断陷北缘存在一条NNE向展布的显著低速异常带,表明上地幔浅部南北部的低速异常在深部相连。结合已有的其它成像结果,我们推测这些低速异常起源于更深处(>200 km),并与由太平洋俯冲板块的滞留脱水导致的上地幔热物质上涌和小尺度地幔对流等密切相关。燕山构造带与华北平原的岩石圈结构存在明显差异,前者遭受的岩石圈破坏改造程度明显弱于后者,张家口—渤海地震带位于这两种不同壳幔结构的过渡带,地震活动较强,我们认为深部结构和热作用的显著差异,以及青藏高原远场挤压效应的共同作用是导致该区地震活动较强的主要原因。

关键词：华北克拉通程函面波成像 S 波速度低速异常岩石圈厚度显著差异

融合处理速度和加速度记录的地震检测模型及其在新丰江水库的应用

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地球科学 2024年第2期49卷 469-479页

作者：蒋策吕作勇房立华中国地震局地球物理研究所北京100081 广东省地震局广东广州510070 中国地震局震源物理重点实验室北京100081

随着国家地震烈度速报与预警工程的建设,加速度记录在地震科学中将得到越来越多的应用.但目前的地震检测模型多使用速度记录训练,对加速度记录的检测效果较差.利用广东地震台网数据,训练得到了可检测速度记录的PhaseNet_GD模型和检测加... 详细信息

随着国家地震烈度速报与预警工程的建设,加速度记录在地震科学中将得到越来越多的应用.但目前的地震检测模型多使用速度记录训练,对加速度记录的检测效果较差.利用广东地震台网数据,训练得到了可检测速度记录的PhaseNet_GD模型和检测加速度记录的PhaseNet_ITS模型.在此基础上,结合GaMMA震相关联和HYPOSAT地震定位方法,发展了一套新的地震数据智能处理流程,并处理了2023年新丰江水库M_(L)4.8地震序列,检测出的事件数量是人工目录的3.8倍,匹配率为93.2%,误检测率为0.38%.这一系统可快速产出完备性高、高精度的地震目录,为水库地震监测和区域地震台网的数据实时处理提供技术支撑.

关键词：区域台网深度学习地震检测 PhaseNet 新丰江水库水库地震

深层优质砂砾岩储层特征及主控因素：以准噶尔盆地四棵树凹陷高泉构造带白垩系清水河组为例

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地球科学 2024年第10期 3576-3588页

作者：司学强庞志超郭华军彭博冀冬生陈希光王心强李亚哲中国石油杭州地质研究院中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院地球物理研究所

准噶尔盆地南缘四棵树凹陷高探1井在白垩系清水河组底部砂砾岩储集层获得高产油气流，证实该套砂砾岩为优质储集层.利用岩心、岩石薄片等资料和储集物性分析、X射线衍射全岩矿物分析等测试手段，系统讨论了四棵树凹陷高泉构造带清水河... 详细信息

准噶尔盆地南缘四棵树凹陷高探1井在白垩系清水河组底部砂砾岩储集层获得高产油气流，证实该套砂砾岩为优质储集层.利用岩心、岩石薄片等资料和储集物性分析、X射线衍射全岩矿物分析等测试手段，系统讨论了四棵树凹陷高泉构造带清水河组砂砾岩岩石矿物、储集物性、孔隙结构、成岩作用及其演化模式，并分析了优质砂砾岩储层的主控因素.清水河组砂砾岩的砾石成分主要为凝灰质，砂级碎屑颗粒含量普遍少于50%，根据砾石接触关系和砂级碎屑含量可将清水河组砂砾岩划分为颗粒支撑砾岩和基质（砂级颗粒）支撑砾岩两类.砂砾岩储层的主要储集空间为剩余粒间孔，孔隙均一性差；储集空间发育受多种成岩作用影响，其中，压实作用是主要的减孔因素.砂砾岩储层经历了早期长期浅埋和后期快速深埋的埋藏过程，目前处于中成岩阶段A期.清水河组砂砾岩优质储层的形成受多方面因素控制，其中，扇三角洲前缘水下分流河道砂砾岩是优质储集层形成的基础，较低的地温梯度及长期浅埋、短期深埋的埋藏方式是优质储集层形成的关键因素，先碱性、后酸性的成岩环境和异常高压是优质储集层形成的重要因素.

关键词：四棵树凹陷清水河组深层-超深层砂砾岩储集层储集层特征成岩作用岩石学

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阿尔山火山群面波层析成像

地震地质 2024年第4期46卷 893-915页

作者：侯颉吴庆举余大新叶庆东中国地震局第一监测中心天津300180 中国地震局地球物理研究所北京100081

文中利用阿尔山火山群附近的29个宽频带流动地震台和其周边8个固定台站2019年5月—2021年12月期间的远震垂直向地震波形,通过频-时分析获取了11010条高质量的Rayleigh波基阶相速度频散,基于面波成像方法构建研究区地壳、上地幔的三维S... 详细信息

文中利用阿尔山火山群附近的29个宽频带流动地震台和其周边8个固定台站2019年5月—2021年12月期间的远震垂直向地震波形,通过频-时分析获取了11010条高质量的Rayleigh波基阶相速度频散,基于面波成像方法构建研究区地壳、上地幔的三维S波速结构。结果表明:在中、下地壳范围内,阿尔山火山群地区的S波速度表现出明显的低速异常,结合该地区高波速比的特征,推测阿尔山火山群可能存在地壳岩浆囊;在阿尔山火山群地区的40~150km深度内存在多处上低下高的S波速度异常结构,表明阿尔山火山群可能发生过岩石圈拆沉;阿尔山火山群东南侧上地幔的低速异常连通了软流圈和阿尔山火山群在地表出露的位置,结合前人的研究结果推测,此低速异常可能是松辽盆地岩石圈拆沉造成的软流圈物质上涌。

关键词：阿尔山火山群岩石圈拆沉火山活动面波层析成像 S波速度结构

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中国青藏高原M≥6.0地震的辐射能量测定

地震学报 2024年第3期46卷 442-457页

作者：孔韩东刘瑞丰边银菊刘伟中国地震局地球物理研究所北京100081 中国地震局第二监测中心西安710054

地震辐射能量主要由高频体波携带,与震源动态特征直接相关,能够有效地弥补地震矩和矩震级对震源动态过程和高频成分描述的不足,为地震应急和灾害评估提供更为全面的参考。本文使用自主研发的地震辐射能量测定软件测定了中国青藏高原自1... 详细信息

地震辐射能量主要由高频体波携带,与震源动态特征直接相关,能够有效地弥补地震矩和矩震级对震源动态过程和高频成分描述的不足,为地震应急和灾害评估提供更为全面的参考。本文使用自主研发的地震辐射能量测定软件测定了中国青藏高原自1990年以来M≥6.0浅源地震的地震辐射能量,并初步分析了中国青藏高原地区浅源地震的能量释放规律。研究结果表明:(1)利用该软件测定的中国青藏高原地区的34例浅源地震所得的测定结果稳定可靠。在一般情况下,地震的矩震级M_(W)与能量震级M_(e)并不相等,为了更全面地评估地震动效应,不仅需要考虑地震断层错动的静态特征,还需要考虑震源的动态特性。因此,在表示震源特性时,矩震级M_(W)和能量震级M_(e)各有特点,优势互补。(2)改则地震和尼玛地震的能量震级分别为6.47和6.00,地震辐射能量分别为1.26×10^(14) J和0.25×10^(14) J。两次震源位置相近、矩震级相同的地震,所释放的能量相差5倍之多。为了探究改则地震与尼玛地震能量释放差异的原因,我们通过S变换对两次地震的波形进行了时频分析。结果表明,震源动态过程的不同导致了地震辐射能量释放过程的差异。因此能量震级和地震辐射能量等动态震源参数比矩震级更适合描述震源的动态过程和地震的潜在破坏性。(3)结合地震矩资料得到中国青藏高原地区浅源地震的平均能矩比为1.9×10^(-5),是全球浅源地震平均能矩比的1.6倍。能矩比的大小与震源机制有关,走滑型地震的平均能矩比高于倾滑型地震。(4)中国青藏高原浅源地震的能矩比分布存在区域特征,东部和西部平均能矩比分别为2.25×10^(-5)和1.62×10^(-5),东部明显高于西部。能矩比的区域性差异与地质构造背景有关,地震辐射能量能够反映该地区的地质构造状态。同一区域内地震的能矩比也存在差别,中国青藏高原地区浅源地震的能矩比范围为5.03×10^(-6)—4.80×10^(-5),反映了不同断层上发生的地震能量释放过程存在差异。因此,为全面反映地震的震源特性有必要进行能量震级和矩震级的联合测定。

关键词：中国青藏高原地震辐射能量能量震级能矩比矩震级动态震源参数

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基于注意力机制LSTM的电离层TEC预测

地球物理学报 2024年第2期67卷 439-451页

作者：刘海军雷东兴袁静乐会军单维锋李良超王浩然李忠袁国铭防灾科技学院河北廊坊065201 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院地球与行星物理重点实验室北京100029

电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC)的监测与预报是空间环境研究的重要内容,对卫星通讯和导航定位等有重要意义.TEC值影响因素较多,很难确定精确物理模型来对其进行预测.本文设计了基于注意力机制的LSTM模型(Att-LSTM),采用... 详细信息

电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC)的监测与预报是空间环境研究的重要内容,对卫星通讯和导航定位等有重要意义.TEC值影响因素较多,很难确定精确物理模型来对其进行预测.本文设计了基于注意力机制的LSTM模型(Att-LSTM),采用过去24小时TEC观测数据对未来TEC进行预测.选择北半球东经100°上,每2.5°纬度选择一个位置,共计36个位置来验证本文提出模型的性能,并与主流的深度学习模型如DNN、RNN、LSTM进行对比实验.取得了如下成果:(1)在选定的36个地区未来2小时单点预测上,基于本文的Att-LSTM模型的TEC预测性能明显优于其他对比模型;(2)讨论了纬度对Att-LSTM预测未来2小时TEC值时性能的影响,发现在北纬0°到60°之间,Att-LSTM预测性能随着纬度的升高而略有降低,在北纬62.5°~87.5°之间,模型预测性能出现扰动,预测效果略差;(3)讨论了磁暴期和磁静期模型的预测性能,发现无论是磁暴期还是磁静期,本文模型预测性能均较好;(4)还讨论了对未来多时点预测效果,实验结果表明,本文所提出的模型对未来2、4个小时的预测拟合度R-Square均超过0.95,预测结果比较可靠,对未来6、8、10个小时预测拟合度最高为0.7934,预测拟合度R-Square下降迅速,预测结果不可靠.

关键词：注意力机制长短期记忆神经网络电离层总电子含量

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霍山震群区三维地壳速度结构与孕震环境

地震地质 2024年第3期46卷 665-685页

作者：冀国强雷建设赵大鹏中国地震局地球物理研究所北京100081 应急管理部国家自然灾害防治研究院地壳动力学重点实验室北京100085 日本东北大学地球物理系日本仙台980-8578

霍山震群可能是反映华东地区乃至青藏高原地震活动的重要窗口,其孕震环境与发震机制备受关注。文中手动拾取获得了1987个地震的7706条P波、394条PmP波、9263条S波和557条SmS波共计17920条震相到时数据,采用多震相体波层析成像方法反演... 详细信息

霍山震群可能是反映华东地区乃至青藏高原地震活动的重要窗口,其孕震环境与发震机制备受关注。文中手动拾取获得了1987个地震的7706条P波、394条PmP波、9263条S波和557条SmS波共计17920条震相到时数据,采用多震相体波层析成像方法反演获得了霍山震群区下方深至30km的地壳三维P波速度(V_(P))、S波速度(V_(S))及纵横波速度比(V_(P)/V_(S))模型。结果显示,霍山震群区附近存在弱高V_(P)/V_(S)结构特征,但在震群区下方存在强高V_(P)/V_(S)结构特征,且该结构特征沿晓天-磨子潭断裂向深延伸至30km深度,推测霍山震群区下方存在流体作用。该流体作用可能降低断层面有效正应力,从而导致在晓天-磨子潭断裂与落儿岭-土地岭断裂交会的薄弱区发生霍山震群活动。这些流体的来源与太平洋板块在地幔转换带滞留脱水所形成的“大地幔楔”结构中的地幔热物质上涌有关,但还可能与青藏高原壳幔物质沿大别山造山带E向挤出有关,共同影响了霍山震群活动特征。文中成果也为深入理解霍山震群区的构造活动与华东地区及青藏高原构造活动的关联性提供了地震学证据。

关键词：霍山震群区多震相地壳速度成像深部流体

铁还原细菌矿化产物及其对铁建造沉积的指示意义

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岩石学报 2024年第4期40卷 1299-1310页

作者：韩晓华潘永信中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理院重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

铁还原细菌是微生物诱导矿化的典范之一,它可以利用有机质或氢气作为电子供体还原三价铁,并在细胞外矿化形成多种含铁矿物,比如磁铁矿、菱铁矿、蓝铁矿和绿锈等矿物,从而广泛参与自然界中铁元素的生物地球化学循环过程。本文主要介绍铁... 详细信息

铁还原细菌是微生物诱导矿化的典范之一,它可以利用有机质或氢气作为电子供体还原三价铁,并在细胞外矿化形成多种含铁矿物,比如磁铁矿、菱铁矿、蓝铁矿和绿锈等矿物,从而广泛参与自然界中铁元素的生物地球化学循环过程。本文主要介绍铁还原细菌矿化产物的矿物特征、形成条件和影响因素。此外,通过实验室内建立严格厌氧的环境体系,以与微量元素共沉淀的水合氧化铁为底物,本研究分别利用Feap2+和铁还原细菌Shewanella oneidensis MR-4合成非生物成因和生物成因的磁铁矿,结果发现微量元素的存在会改变磁铁矿的形貌和粒径。结合前人提出的微生物可能参与铁建造沉积的过程,本文评估了微量元素作为识别矿物成因指标的有效性,探讨铁还原细菌矿化产物对铁建造沉积的潜在贡献。

关键词：铁还原细菌铁建造磁铁矿菱铁矿微量元素