2022年  第44卷  第3期

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2022-03期封面+目录
2022, 44(3).
摘要:
利用远震接收函数研究华北克拉通北部造山带地壳厚度及泊松比
刘嘉栋, 丁志峰, 武岩, 姜磊
2022, 44(3): 357-373. doi: 10.11939/jass.20210001
摘要:
对2006年10月—2009年9月华北克拉通北部太行山—燕山造山带及相邻区域115套宽频带流动台和6套甚宽频流动台的接收函数数据,使用预测反褶积方法进行处理,消除沉积层的影响;然后利用谐波校正的H-κ-c叠加方法,得到了华北克拉通北部造山带及邻近区域消除地壳S波方位各向异性及倾斜界面影响的地壳厚度及泊松比。研究结果表明,研究区地壳厚度呈现西厚东薄的整体特征,地壳厚度与地形存在高度相关性,且基本符合艾里(Airy)均衡理论。西部陆块泊松比较低,表明其相对稳定,中部造山带和东部陆块的泊松比分布不均匀,可能遭受过复杂的改造过程。结合前人的研究结果,推测怀来—延庆盆地及唐山南部存在地壳部分熔融和上地幔物质的上侵,石家庄北部存在下地壳拆沉,保定—房山一带下地壳拆沉后,受伸展作用影响遭遇地幔物质底侵。不同区域地壳结构的差异性导致了谐波矫正前后研究区地壳厚度及平均泊松比变化的分布不同。
利用双差层析成像方法反演阿拉斯加地区岩石圈速度结构
周少贤, 薛梅
2022, 44(3): 374-387. doi: 10.11939/jass.20210122
摘要:
阿拉斯加地区由不同地质时期的地体向北增生而成,经历了漫长的构造演化,地质构造复杂。ANF (Array Network Facility)网站新近提供的来自USArray地震台网记录的地震台站观测数据填补了阿拉斯加地区西部和北部的观测空白,本文选取该区域中345个台站记录的5 638个地震事件的P波、S波到时数据,采用区域双差地震层析成像方法反演得到了该地区的岩石圈三维P波速度模型和地震重定位结果。研究结果显示:阿拉斯加西部太平洋板块的俯冲倾角较大,深部地幔楔表现为P波低速异常,推测由俯冲板块顶部脱水产生的流体释放到地幔楔并触发部分熔融所致,这些熔融物质上升到达地表形成阿留申火山岛链;中部亚库塔特(Yakutat)地体与太平洋板块发生耦合,俯冲倾角减小,一方面使地壳压应力增加,引起地壳增厚和楚加奇(Chugach)山脉隆升,另一方面导致该处地幔楔降温从而使产生的熔体减少,并随着地壳压应力的增加部分地壳裂隙闭合,阻断了熔体上升至地表,从而形成迪那利(Denali)火山空区;亚库塔特地体与东部兰格尔(Wrangell)火山区之间存在较明显的分界,兰格尔火山区下方的低速区(与岩浆活动对应)集中于西北侧,火山区的岩浆来源可能与环形地幔流沿太平洋—亚库塔特板块边缘的上升流相关。这些结果表明,阿拉斯加地区深部复杂的地球动力学过程导致了其地表复杂的地质构造。
基于改进长短时窗比值及优化变分模态分解的微震初至拾取算法
孟娟, 吴燕雄, 李亚南
2022, 44(3): 388-400. doi: 10.11939/jass.20200199
摘要:
针对低信噪比条件下微震初至拾取准确度低的问题,基于信号幅度变化引入权重因子,对传统长短时窗比值(STA/LTA)算法进行改进,提高初次拾取精度。为了进一步降低拾取误差,对变分模态分解(VMD)算法进行优化,基于互相关系数和排列熵准则自适应确定VMD分解层数,对初次拾取结果前后2—3 s的记录进行优化VMD,并计算分解后各本征模函数(IMF)的峰度赤池信息准则值,得到各IMF的到时,以各IMF的拾取结果及能量比综合加权得到二次拾取到时。仿真实验表明:改进后的STA/LTA在较低信噪比下可降低初次拾取误差约0.01 s以上;相比经验模态分解(EMD)和小波包分解,自适应VMD分解后能再次降低误差,最终与人工拾取结果平均误差在0.023 s以内。实际微震信号初至拾取结果表明,本算法能快速有效地识别初至P波,与人工拾取结果相比误差小,准确率高。
2021年5月21日漾濞4次MS≥5.0地震前后b值变化
曾宪伟, 赵小艳, 李蒙亚, 李文君, 唐浩, 袁媛
2022, 44(3): 401-412. doi: 10.11939/jass.20210129
摘要:
2021年5月21日21时21分至22时31分,云南大理州漾濞县接连发生4次MS≥5.0地震,分别为MS5.6,MS6.4,MS5.0和MS5.2地震。选取2015年1月1日至2021年6月4日漾濞地震震源区及其附近区域记录的地震资料,利用极大似然法计算研究区b值,通过分析漾濞地震前后不同时段的b值空间分布特征,得到以下主要认识:① 漾濞震群发生后,震源区b值出现快速下降,可能预示着局部地壳介质强度接近临界状态;② 漾濞4次MS≥5.0地震均沿剖面低b值异常区的边缘分布;③ 漾濞地震发生后,震源区b值明显回升,预示着地壳应力得到释放,短期强震危险性降低;④ 漾濞地震西北40 km和70 km处存在低b值异常区,未来存在发生中强地震的风险。
远震与极远震部分震相的幅值-震级-震中距-深度建模与应用研究
薛方正, 王红春, 朱号锋, 徐雄
2022, 44(3): 413-426. doi: 10.11939/jass.20210023
摘要:
不同震相具有不同的振动特性和传播规律,对应各自不同的幅值-震中距-深度衰减规律,本文基于禁核试核查国际数据中心公报,统计P,PcP,PKP,PKPbc及PKPab远震和极远震震相样本随震中距的分布,运用基于残差统计的迭代方法回归上述震相的幅值-震级-震中距-深度模型,通过震级残差标准差与均值的统计进行模型评估,结果显示:P,PcP,PKP,PKPbc及PKPab震相的震级残差标准差范围为0.30—0.36,满足一般震相相容性判断的需求;除PKPbc的残差均值大于0.03外,其余震相残差均值均为0.01左右,模型的系统偏差极小,甚至可以忽略不计。最后针对模型进行了幅值预测比对、震级相容性检测、极远震体波震级计算等三个不同场景的应用研究,验证模型可用于日常地震监测。
基于InSAR数据分析四川盆地南部长宁页岩气区块地表形变场基本特征
包雨鑫, 孙建宝, 李涛, 梁存任, 詹艳, 韩静, 李永生, 张景发
2022, 44(3): 427-451. doi: 10.11939/jass.20210064
摘要:
近年来随着我国页岩气大规模开采,四川盆地南部活动构造相对稳定的地区出现了一系列微震和有感地震,甚至是破坏性地震。这些地震是否为工业开采所诱发,目前已有研究从时空相关性给出了一些统计推断,本文则从形变观测角度分析页岩气开采能否产生可以检测到的地面形变,以揭示形变信息与页岩气开采的关系,尝试为页岩气开采提供有效的监测手段。基于长波ALOS-2卫星雷达数据对长宁页岩气区块近两三年内的InSAR地表形变展开探测,检测页岩气大规模生产可能造成的地面形变及其基本特征,同时使用Sentinel-1卫星雷达数据分析页岩气开发活跃时段内的形变时间序列信息。结果显示:考虑到不同观测技术的误差水平和观测角度差异,两种卫星数据均反映了一致的地表形变分布,且形变场与页岩气开采井的空间分布有很好的对应关系;压裂注液过程会造成地表快速隆升,生产过程中随着流体扩散地表会出现沉降和水平运动,初步揭示出页岩气生产过程中地面形变的非稳态变形特征。这表明在四川盆地南部复杂的形变观测条件下,InSAR技术是页岩气开采有效的监测手段,能够弥补地震学观测的不足。
2017年伊朗MW7.3地震的震后余滑分布及其对2018年MW6.0地震的触发影响
蒋子琴, 杨莹辉, 陈强, 徐倩, 徐浪, 黄小梅
2022, 44(3): 452-466. doi: 10.11939/jass.20200140
摘要:
收集了覆盖监测区域的Sentinel-1卫星雷达影像,利用短基线集干涉测量技术提取了2017年伊朗萨波尔扎哈布MW7.3地震后283天的地表时序形变,通过二步法反演得到其震后余滑分布,之后采用差分干涉技术获取了2018年发生于同一地区的贾万鲁德MW6.0地震的同震形变场,并将反演所得的发震断层参数作为应力计算的接收断层参数,来分析2017年MW7.3强震及其震后活动对2018年贾万鲁德MW6.0地震的触发影响。结果表明:萨波尔扎哈布地震的震后形变主要由孕震断层面的余滑运动所致,震后283天余滑模型的累积滑移量达到0.7 m;2018年贾万鲁德地震的发震断层走向为355.6°,倾角为89.4°,同震断层破裂以右旋走滑为主,兼具部分正断层运动。本文所得的贾万鲁德地震断层平面上的库仑应力变化表明,2017年MW7.3主震及其震后余滑对2018年MW6.0地震的发生具有一定的触发效应,MW6.0地震的发生可能与区域板块的活动性相关。
夏威夷一维深部电性构造研究
梁萱, 唐新功, 余俊虎, 熊博
2022, 44(3): 467-475. doi: 10.11939/jass.20210047
摘要:
利用加拿大凤凰公司在夏威夷大岛地区布设的长期大地电磁观测台站,选取2018年5月至2019年4月的观测数据,反演并获得了该台站下方大岛深部的电性构造及其随时间变化的特征,并将反演结果与前人探测结果进行对比。研究结果表明:在观测点下方2—3 km处存在一个明显的低阻薄层,电阻率大约为20 Ω·m,推测其可能是地表浅部发育的岩浆囊;100 km深处电阻率变化范围在20—70 Ω·m,推测该深度下可能为活跃的复杂岩浆储层,反演结果与前人在邻近地区的探测结果具有可比性。
基于地震监测能力的地方测震台网布局优化
祁国亮, 袁川, 余苗, 唐淋
2022, 44(3): 476-488. doi: 10.11939/jass.20210019
摘要:
为解决带约束条件的台站选址问题,本文借鉴公共服务设施选址最优化理论,深入分析测震台网监测能力的构成要素,并考虑地形坡度、环境噪声水平、台站布局等约束条件,建立了基于地震检测能力、记录能力和定位精度的台网布局最优化模型。之后以成都市测震台网为例,经模拟退火算法求解,获得了分别满足重点监测区和非重点监测区地震监测能力需求的台网布局优化方案,明确给出了新增或新建监测台站的地理位置。
汤阴地堑南部土壤Rn空间分布特征
胡宁, 马志敏, 娄露玲, 王宇, 张宝山, 王明亮, 陈蒙, 郭德科
2022, 44(3): 489-500. doi: 10.11939/jass.20200054
摘要:
为分析汤阴地堑南部土壤Rn空间分布特征,揭示其与断裂构造、岩性及沉积层厚度之间的联系,本文采用网格化布点野外流动观测方法测定了该地区380个点的土壤Rn浓度,结果表明:汤阴地堑土壤Rn浓度介于3.09—78.54 kBq/m3,背景均值为27.22 kBq/m3,异常阈值下限为48.40 kBq/m3。在空间分布上,研究区西部(以第四系等厚线50 m为界),受岩石单元和人类石料开采活动的影响,Rn浓度背景值高于东部。在西部高浓度背景影响下,Rn浓度高值异常点除沿汤西断裂带分布外,还沿断裂带外围呈斑块状分布,断裂带对气体释放的控制作用在一定程度上被掩盖。而东部地区,覆盖层较厚,Rn浓度背景值较低,部分高值异常点主要沿汤中和汤东断裂带分布,显示出构造对气体迁移的控制作用;另一部分高值异常点与第四系等厚线近似平行,呈条带分布,推测新乡—卫辉间存在一条规模较大的隐伏断裂。此外,研究区主要断裂带的Rn异常衬度表现为汤东断裂带高于汤西和汤中断裂带。结合研究区地质背景和深部孕震环境认为,该Rn异常衬度表现是汤阴地堑南部构造活动背景的反映。因此,研究区土壤Rn浓度空间分布主要受断裂构造、岩性、沉积层厚度以及人类活动的影响,气体异常衬度主要受汤阴地堑南部构造活动背景的控制。土壤Rn浓度能够有效地用于汤东活动断裂带的构造活动监测,而对位于隆起区与沉降区的过渡地带、断裂局部出露于地表,且受人类活动影响较大的汤西断裂带则需充分考虑环境背景的影响。
地震动空间相干函数模型中拟合参数的修正
丁海平, 张铭哲
2022, 44(3): 501-511. doi: 10.11939/jass.20210006
摘要:
采用SMART-1台阵第5次和第45次地震的水平向分量加速度记录,首先计算了不同间距台站对的地震动空间相干函数;然后讨论了台站距离对相干函数拟合结果的影响,即某一特定距离的相干函数与所有不同距离的相干函数的拟合结果存在明显差异。为减小这一差异,提出了一种对各个不同距离的相干函数拟合参数进行二次回归的方法,并选用Loh相干函数模型进行了验证,最后给出了基于Loh相干函数模型的拟合参数的修正结果。结果表明本文提出的修正方法将大大提高相干函数模型中参数的拟合精度。
基于修正岩土体强度参数的简化纽马克位移法地震滑坡危险性快速评估技术
陈帅, 苗则朗, 吴立新
2022, 44(3): 512-527. doi: 10.11939/jass.20210008
摘要:
地震滑坡危险性评估可为震后应急响应等提供科学的决策依据。纽马克位移法可不依赖同震滑坡编目快速评估同震滑坡危险性。工程岩体物理力学参数是该方法的核心参数之一,但其赋值过于单一,难以反映复杂地质背景下岩体强度的空间差异性。针对上述问题,本文在分析地震滑坡影响因子的基础上,选择距断层距离、高程和距水系距离作为影响岩体强度的评价指标并建立岩体强度评价模型,获得区域岩体强度修正系数,进而修正传统方法的临界加速度。结合震后的即时地震动峰值加速度,采用简化纽马克位移法计算边坡累积位移,开展地震滑坡危险性快速评估,并以汶川MW7.9地震的地震滑坡危险性评估为例验证本文方法。结果表明,相对于传统方法,本文方法划分的地震滑坡危险区与同震滑坡分布更加一致。
基于环境噪声测试的隐伏断层场地H/V谱比特征分析
胡鹏, 罗永红, 宋志宾, 南凯
2022, 44(3): 528-537. doi: 10.11939/jass.20210054
摘要:
基于四川石棉县安顺场隐伏断层穿越区的60余次环境噪声测试,探讨了隐伏断层对环境噪声H/V谱比特征的影响,并且通过研究区所获卓越频率对其覆盖层厚度进行估算,以覆盖层厚度的变化揭示了隐伏断层的行迹。结果显示:① 在排除可能受河流影响引发的高频区后,隐伏断层带处的H/V谱比曲线多呈现高频、低放大系数和多峰值频率等特点;② 覆盖层厚度在部分强风化区和河流高频区存在5—10 m的差异;③ 环境噪声阵列反演所得部分覆盖层厚度变化较大区域与隐伏断层的形迹吻合。