2021年  第43卷  第1期

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巧家地震和鲁甸地震震源区周边P波速度结构
王长在, 吴建平, 刘雅宁, 杨婷, 范莉苹, 刘靖
2021, 43(1): 1-12. doi: 10.11939/jass.20200110
摘要:
本文利用2010年1月至2020年6月巧家地震和鲁甸地震震源区周围发生地震事件的走时观测资料,应用双差层析成像方法获得了2014年MS6.5鲁甸地震和2020年5月18日巧家MS5.0地震周边区域中上地壳的P波速度结构。成像结果显示:整个研究区域的速度结构存在很强的非均匀性:在鲁甸地震震源区附近,浅部存在速度高达6.4 km/s的显著高速异常,10 km深度以下存在速度低至约5.8 km/s的明显低速异常;鲁甸地震的初始破裂点位于高低速异常的过渡带;在2010年巧家MS4.8和2020年巧家MS5.0地震的震源区,尽管浅部没有显著的高速异常,但在主震的初始破裂点下方均存在明显的局部低速异常;巧家北部中上地壳存在明显低速异常。
华北地区地壳P波和S波速度结构的双差层析成像
马梦丹, 赵爱华
2021, 43(1): 13-33. doi: 10.11939/jass.20200062
摘要:
基于华北地区(37°N—42°N,113.5°E—118.5°E)133个固定地震台站收集到的P波和S波震相数据,利用双差层析成像法反演了该地区地壳三维速度结构并对所用地震进行了重定位。结果显示:地震走时残差均方根的平均值由重定位前的0.265 s下降至0.008 s;重定位后的震源主要分布于6—16 km深度范围内;重定位后的地震在地质构造上主要呈条带状分布于断裂上,在速度结构上主要分布于高低速过渡带上且偏于高速区一侧,其中唐山、邢台震源区中下地壳内低速体的存在可能与深部流体、地幔热物质上涌有关;研究区内上地壳与中下地壳的高、低速分布特征有较大的差异,上地壳的速度主要受大地构造的控制,而中下地壳的速度与壳幔间作用、莫霍面隆升以及软流圈物质上涌等紧密相关。根据华北地区构造格局、演化过程、前人成果以及本文的地壳速度结构模型,本文推测华北克拉通破坏后,岩石圈大幅度减薄,软流圈物质上涌,这使得深部流体和高温岩浆沿着深部断裂和裂隙上涌侵入中下地壳,导致中下地壳发震层的部分熔融与弱化,从而为地震的孕育和发生创造了条件.
基于深度降噪自编码神经网络的中国大陆地壳厚度反演
程先琼, 蒋科植
2021, 43(1): 34-47. doi: 10.11939/jass.20200043
摘要:
本文采用基于数据驱动的深度降噪自编码网络构建了瑞雷面波群速度、相速度频散特性与地壳厚度的正反演函数关系,并利用最新频散模型反演了中国大陆的地壳厚度。对于神经网络架构体系的评价,除了考虑传统意义上的测试误差、训练误差之外,本文还用已知物理原理的正演结果与网络预测结果进行比较;在设计网络构架时,同时考虑地球模型和面波频散的正反演问题,即解码过程对应正演过程,编码过程对应反演过程。另外,针对观测频散数据包含噪声的特点,对训练样本加噪声,使解码器解码出无噪声输入,以达到对观测数据降噪的目的。对网络各种参数多次调试、分析再优化组合,最终获得稳健的神经网络,并据此反演出中国大陆的地壳厚度。本研究结果与已有的不同手段得到的地壳厚度模型的吻合度较高,表明深度降噪自编码神经网络能很好地揭示面波频散与地壳厚度之间的非线性关系,是利用面波频散反演地壳厚度的一种可行的和可信的方法。
2014年新疆于田MS7.3地震的发震构造及余震特征
罗毅, 胡应顺, 田云锋, 张景发
2021, 43(1): 48-56. doi: 10.11939/jass.20200044
摘要:
利用2014年10月至2019年9月期间欧空局Sentinel-1卫星采集的合成孔径雷达数据分析了2014年2月12日新疆于田MS7.3地震的震后形变场。结果表明,此次地震造成了南硝尔库勒断裂上明显的震后形变,首次从地震形变场的角度验证了此次地震的发震构造为NE向的左旋走滑断裂,而非部分研究所认为的近NS向断裂。由合成孔径雷达干涉测量得到的多年平均速率图显示主震的西侧仅出现了少量震后余滑且仍为强闭锁区,这意味着2008年和2014年于田两次MS7.3地震之间的区域仍存在发生强震的风险;在2014年主震的东侧,南硝尔库勒断裂和阿什库勒—硝尔库勒断裂呈蠕滑状态,故而余震较少,表明该区域近期发生强震的风险较低。
实际地形对2010年玉树MS7.1地震动力学破裂过程及地震动特征的影响
王铭锋, 李一琼, 俞言祥
2021, 43(1): 57-72. doi: 10.11939/jass.20200033
摘要:
基于震源动力学模型,采用曲线网格有限差分法模拟了水平自由地表及实际地形条件下2010年玉树MS7.1地震的震源破裂过程及相应的地面地震动,获取了断层面上的破裂传播过程、最终滑移量分布及峰值地面速度分布,讨论了实际地形对玉树地震破裂过程及相应地震动的影响。基于本文设定的动力学模型,模拟结果显示:断层面上的高应力降是玉树地震出现超剪切破裂传播现象的主要原因;计算区域的实际地形阻碍了由自由地表引起的超剪切破裂的产生,对断层面滑移量的分布特征及滑动速率影响较大,进而在一定程度上降低了地震动峰值,同时对地震动的分布特征产生影响,且地震动平行断层面的水平分量相对受影响更大。
利用DONET海底观测网研究日本南海海域俯冲带地震波各向异性
刘渊, 薛梅
2021, 43(1): 73-83. doi: 10.11939/jass.20200087
摘要:
基于DONET海底观测网的直达S波地震记录,采用波形旋转互相关方法和最小特征值最小化方法求得了日本南海海域俯冲带横波分裂快轴方向和分裂时间,获得了该俯冲带地震波的各向异性结果。结果显示:该俯冲带地震波的各向异性快轴方向基本平行于南海海槽走向,分裂时间为0.1—0.96 s。这表明:日本南海海域俯冲带各向异性来源于太平洋俯冲板块上覆地幔楔和菲律宾海俯冲板块;地幔楔各向异性产生于二维地幔楔拐角流所导致的各向异性矿物晶体的定向排列;菲律宾海俯冲板块的各向异性则产生于板块扩张时期形成的“化石各向异性”和俯冲过程中板块挠曲产生的断层;日本南海海域俯冲带大范围变化的分裂时间反映了该地区各向异性介质的强度和(或)厚度的不均匀性。
利用中国北部连续重力站资料评估全球潮汐模型精度
韦进, 郝洪涛, 张晓彤, 胡敏章, 申重阳
2021, 43(1): 84-99. doi: 10.11939/jass.20200041
摘要:
为评估全球潮汐模型在我国潮汐改正中的适用性,本文首先对10个重力站2016—2018年的观测数据进行了精度评定,而后基于均方根、和方根、纬度依赖关系以及重力残差等指标对7个全球潮汐模型进行了精度评定。结果表明:10个重力站的一些评价指标达到甚至超越了早期超导重力仪,例如M2波潮汐因子的中误差普遍小于0.000 70,其中最高精度约为0.000 14,5个主要潮波的稳定度均≤0.001 5。在10个观测模型和7个全球潮汐模型中,DDW-NHi和M2001模型考虑了地球扁率的影响,基于这两个模型计算的和方根较其它模型所得的和方根均小,约为0.288×10−8 m/s2。基于最高精度的乌什站数据对Molodensky, DDW-NHi,M2001与观测模型的改正精度的对比显示,DDW-NHi模型改正计算的重力残差(±0.4×10−8—±1.0×10−8 m/s2)不及观测模型(±0.1×10−8—±0.5×10−8 m/s2),但依然优于M2001模型(±0.7×10−8—±1.4×10−8 m/s2),且DDW-NHi模型改正获得的残差比传统的Molodensky模型所得残差(±0.5×10−8—±1.5×10−8 m/s2)小1×10−8—2×10−8 m/s2.
基于XGBoost机器学习的地磁日变重构方法研究
程文凯, 杜劲松, 陈超, 艾萨·伊斯马伊力
2021, 43(1): 100-112. doi: 10.11939/jass.20200046
摘要:
为了重构或恢复存在严重干扰或数据缺失的台站观测数据,本文基于周边已有台站的高质量观测数据采用XGBoost机器学习方法重构地磁日变数据。仿真试验结果显示,无论是磁静日还是磁扰日,地磁场分量的绝对残差均值均低于0.1 nT。试验统计数据及重构结果残差曲线的对比分析表明,地磁日变重构精度与地磁活动性和待重构信号的时变剧烈程度有关;相较于反向传播神经网络,XGBoost方法对地磁场日变数据的重构精度更高。本文研究表明,基于XGBoost机器学习的重构方法在处理非线性复杂问题方面具有优势,能够用于高精度重构存在严重干扰或数据缺失的地磁台站观测数据的重构。
基于无人机摄影测量技术的地震地表破裂带定量参数提取—以1709年中卫南M7½地震为例
刘超, 雷启云, 余思汗, 杨顺, 王银
2021, 43(1): 113-123. doi: 10.11939/jass.20200039
摘要:
本文首先介绍了无人机摄影测量技术获取数字高程模型(digital elevation model,缩写为DEM)和地貌数据(正射影像)的作业流程,对比分析了三种不同质量密集点云生成的DEM在水平位置和高程上的差异;然后以1709年中卫南M7½大地震的主体地表破裂带为例,提取其上地震断层的垂直位错量和水平位移量。研究结果显示:高质量密集点云生成的DEM分辨率可达厘米级,且处理时间不需太长,其水平位置和高程与另外两种质量密集点云生成的DEM差异均小于0.100 m;基于高质量密集点云可生成6.33 cm/pix分辨率的DEM,提取1709年中卫南地震地表破裂带上地震断层的垂直位错量为(0.704±0.293) m,水平位移量为5.1 m,与前人的研究结果相吻合,因此可以代表该地震的同震位移,这表明无人机摄影测量技术能够获取地震地表破裂带典型场点的高分辨率地形地貌数据,并基于生成的DEM可进一步提取地震断层的定量参数。
基于夜间多时相遥感数据的热异常与地震的相关性
孟亚飞, 孟庆岩, 张颖, 周世健, 刘文宝
2021, 43(1): 124-135. doi: 10.11939/jass.20200009
摘要:
本文使用第二代欧洲气象卫星MSG搭载的SEVIRI传感器数据,基于卫星数据稳健分析技术提取了意大利地区2015—2017年间的三次热异常,并在此基础上增加热异常的判定条件,利用静止气象卫星的高时间分辨率特性,基于夜间多时相遥感数据探究热异常与地震的相关性。结果显示:通过夜间多时相遥感数据均值可更清晰地展示出研究区热异常的时空变化,基于改进后的判定条件可以有效地判断热异常是否可能与地震有关。此外,夜间多时相热异常的时空分布研究表明,云层的扩散与消失可能对热异常提取结果有重要影响。