优先出版

优先发表栏目展示本刊经同行评议确定正式录用的文章,这些文章目前处在编校过程,尚未确定卷期及页码,但可以根据DOI进行引用。
显示方式:
分布式地震数据采集器的高精度时间同步系统研制
李彩华, 滕云田, 周健超, 胡星星, 王喜珍, 李小军, 王玉石
, doi: 10.11939/jass.20210124
摘要:
为了解决分布式地震数据采集系统的同步授时问题,本文研制了一套高精度时间同步授时系统。该系统在通信过程中周期性地发送同步授时秒脉冲,并通过授时秒脉冲传输实现实时传输延时测量及时间校正,从而实现多通道高精度同步授时。基于此设计原理,采用高速硬件可编程器件研制了同步授时系统,并通过测试证实该系统在2 km通信距离时同步授时精度优于200 ns,表明该同步授时系统稳定、可靠并具有一定实用性。 为了解决分布式地震数据采集系统的同步授时问题,本文研制了一套高精度时间同步授时系统。该系统在通信过程中周期性地发送同步授时秒脉冲,并通过授时秒脉冲传输实现实时传输延时测量及时间校正,从而实现多通道高精度同步授时。基于此设计原理,采用高速硬件可编程器件研制了同步授时系统,并通过测试证实该系统在2 km通信距离时同步授时精度优于200 ns,表明该同步授时系统稳定、可靠并具有一定实用性。
地电阻率观测中两种电极接地电阻测量方法及其对比研究
张宇, 王兰炜, 胡哲
, doi: 10.11939/jass.20210151
摘要:
利用传统三极接地电阻率测量方法对井下电极接地电阻进行测量会存在较大的测量误差,表明该方法已不适用于井下电极接地电阻测量。针对此问题,提出了利用台站现有地电阻率仪器进行电极接地电阻测量的新方法—直接测量法,并使用传统三极法和直接测量法对北京平谷地震台井下观测供电电极接地电阻进行了测量。测量结果表明:与传统三极法对比,直接测量法的测量结果更为准确、可靠,而且节省人力、物力和时间。 利用传统三极接地电阻率测量方法对井下电极接地电阻进行测量会存在较大的测量误差,表明该方法已不适用于井下电极接地电阻测量。针对此问题,提出了利用台站现有地电阻率仪器进行电极接地电阻测量的新方法—直接测量法,并使用传统三极法和直接测量法对北京平谷地震台井下观测供电电极接地电阻进行了测量。测量结果表明:与传统三极法对比,直接测量法的测量结果更为准确、可靠,而且节省人力、物力和时间。
江苏东海深井观测地震波形及其信噪比研究
徐纪人, 李海兵, 曾祥芝, 赵志新
, doi: 10.11939/jass.20220195
摘要:
为了探索在高噪声干扰地区获取高信噪比地震信息的有效途径,本文分析了我国第一个超深井地震观测站江苏东海地壳活动国家野外科学观测研究站设置在地面与井下三个不同深度处的地震仪所记录的波形及其信噪比特征。结果显示:由于观测研究站周围强烈的噪声扰动,地面地震仪记录中无法识别ML0.8地方震波形,而深井地震仪可清晰地记录到该小震波形,且深井地震仪可观测到较地面地震仪更多的零级或负震级地震;井下三组不同深度地震仪所记录波形的信噪比均远高于地面地震仪,且不同深度地震波形信噪比的平均值随仪器深度的增大而增加。井下1 559.5 m处的地震仪的波形平均信噪比为69.20 dB,2 545.5 m处的信噪比达到74.15 dB,均达到高保真波形的信噪比值,这说明1 500 m深处地震仪所观测到的波形可以有效地避免地面干扰,因此深井地震观测能够提供高信噪比的波形资料,为研究震源过程和场地效应等提供真实可靠的基础资料,这也预示着深井观测将促进深井地震学的研究与发展。 为了探索在高噪声干扰地区获取高信噪比地震信息的有效途径,本文分析了我国第一个超深井地震观测站江苏东海地壳活动国家野外科学观测研究站设置在地面与井下三个不同深度处的地震仪所记录的波形及其信噪比特征。结果显示:由于观测研究站周围强烈的噪声扰动,地面地震仪记录中无法识别ML0.8地方震波形,而深井地震仪可清晰地记录到该小震波形,且深井地震仪可观测到较地面地震仪更多的零级或负震级地震;井下三组不同深度地震仪所记录波形的信噪比均远高于地面地震仪,且不同深度地震波形信噪比的平均值随仪器深度的增大而增加。井下1 559.5 m处的地震仪的波形平均信噪比为69.20 dB,2 545.5 m处的信噪比达到74.15 dB,均达到高保真波形的信噪比值,这说明1 500 m深处地震仪所观测到的波形可以有效地避免地面干扰,因此深井地震观测能够提供高信噪比的波形资料,为研究震源过程和场地效应等提供真实可靠的基础资料,这也预示着深井观测将促进深井地震学的研究与发展。
兴蒙造山带阿尔山火山群地壳厚度与波速比研究
张雅茜, 吴庆举, 张瑞青, 白兰淑
, doi: 10.11939/jass.20210070
摘要:
利用架设在我国东北地区阿尔山火山区的宽频带流动地震台站记录的远震波形数据,采用P波接收函数H-κ叠加扫描方法,得到了阿尔山火山区的地壳厚度和平均波速比。结果显示:阿尔山地区的地壳厚度范围为33.9—37.9 km,整体呈西北厚东南薄的特点,火山带附近地壳较薄;地壳平均波速比范围为1.73—1.83,主要有柴河镇—明水河镇、伊敏德仁北部和天池镇三处高波速比区。结合前人研究结果推断, 阿尔山火山区薄的地壳和高波速比值可能是由地幔物质上涌、玄武岩浆底侵下地壳所致。 利用架设在我国东北地区阿尔山火山区的宽频带流动地震台站记录的远震波形数据,采用P波接收函数H-κ叠加扫描方法,得到了阿尔山火山区的地壳厚度和平均波速比。结果显示:阿尔山地区的地壳厚度范围为33.9—37.9 km,整体呈西北厚东南薄的特点,火山带附近地壳较薄;地壳平均波速比范围为1.73—1.83,主要有柴河镇—明水河镇、伊敏德仁北部和天池镇三处高波速比区。结合前人研究结果推断, 阿尔山火山区薄的地壳和高波速比值可能是由地幔物质上涌、玄武岩浆底侵下地壳所致。
接收函数、面波与重力联合约束地壳厚度与波速比
任志远, 李永华, 强正阳, 石磊
, doi: 10.11939/jass.20210065
摘要:
提出了一种利用接收函数、面波频散和重力数据联合约束地壳厚度、vP/vS和平均P波速度的改进方法,并基于两种地壳模型对改进后的方法进行了验证。结果显示,改进后的方法不仅可以提高地壳厚度和波速比的估计精度,还能更准确地估计地壳平均P波速度。在此基础上,将该方法应用于华南地区两个固定台站的地壳结构分析,相关结果也证实了该方法在确定地壳结构中的可行性。 提出了一种利用接收函数、面波频散和重力数据联合约束地壳厚度、vP/vS和平均P波速度的改进方法,并基于两种地壳模型对改进后的方法进行了验证。结果显示,改进后的方法不仅可以提高地壳厚度和波速比的估计精度,还能更准确地估计地壳平均P波速度。在此基础上,将该方法应用于华南地区两个固定台站的地壳结构分析,相关结果也证实了该方法在确定地壳结构中的可行性。
线源三维井地电法异常边界增强及地形校正技术
熊治涛, 唐新功, 张连群, 李丹丹, 余俊虎
, doi: 10.11939/jass.20220074
摘要:
基于非结构网格有限元方法开展了三维复杂地电模型的线源井地电法的高效正演模拟研究,探讨了通过求取电场响应导数来刻画目标体边界范围、采用差异场地形校正技术消除地形影响等措施对井地电法成像的效果与精度的影响。并通过与解析解的对比,验证了本文数值解算法的有效性。模型计算结果表明:积水巷道的空间位置与走向均会引起视电阻率的显著变化,视电阻率变化率的极值准确且清晰地指示了巷道边界的位置;电位的归一化总水平导数极大地提高了井地电法对目标体复杂边界位置的识别能力;地形对井地电场分布的影响也是严重的,其视电阻率响应与地形形状近似呈对称关系,利用差异场技术能有效地削弱地形对井地电法高精度成像的影响。 基于非结构网格有限元方法开展了三维复杂地电模型的线源井地电法的高效正演模拟研究,探讨了通过求取电场响应导数来刻画目标体边界范围、采用差异场地形校正技术消除地形影响等措施对井地电法成像的效果与精度的影响。并通过与解析解的对比,验证了本文数值解算法的有效性。模型计算结果表明:积水巷道的空间位置与走向均会引起视电阻率的显著变化,视电阻率变化率的极值准确且清晰地指示了巷道边界的位置;电位的归一化总水平导数极大地提高了井地电法对目标体复杂边界位置的识别能力;地形对井地电场分布的影响也是严重的,其视电阻率响应与地形形状近似呈对称关系,利用差异场技术能有效地削弱地形对井地电法高精度成像的影响。
青藏高原东北缘地震活动性广义帕累托模型的全域敏感性分析
任梦依, 刘哲
, doi: 10.11939/jass.20210112
摘要:
基于广义帕累托分布构建地震活动性模型,其输入参数取值难以避免不确定性,从而导致依据该模型所得的地震危险性估计结果具有不确定性。鉴于此,本文选取青藏高原东北缘为案例研究区,提出了基于全域敏感性分析的地震危险性估计的不确定性分析流程和方法。首先,利用地震活动性广义帕累托模型,进行研究区地震危险性估计;然后,选取地震记录的起始时间和震级阈值作为地震活动性模型的输入参数,采用具有全域敏感性分析功能的E-FAST方法,对上述两个参数的不确定性以及两参数之间的相互作用对地震危险性估计不确定性的影响进行定量分析。结果表明:地震危险性估计结果(不同重现期的震级重现水平、震级上限及相应的置信区间)对两个输入参数中的震级阈值更为敏感;不同重现期的地震危险性估计结果对震级阈值的敏感性程度不同;对不同的重现期而言,在影响地震危险性估计结果的不确定性上,两个输入参数之间存在非线性效应,且非线性效应程度不同。本文提出的不确定性分析流程和方法,可以推广应用于基于其它类型地震活动性模型的地震危险性估计不确定性分析。 基于广义帕累托分布构建地震活动性模型,其输入参数取值难以避免不确定性,从而导致依据该模型所得的地震危险性估计结果具有不确定性。鉴于此,本文选取青藏高原东北缘为案例研究区,提出了基于全域敏感性分析的地震危险性估计的不确定性分析流程和方法。首先,利用地震活动性广义帕累托模型,进行研究区地震危险性估计;然后,选取地震记录的起始时间和震级阈值作为地震活动性模型的输入参数,采用具有全域敏感性分析功能的E-FAST方法,对上述两个参数的不确定性以及两参数之间的相互作用对地震危险性估计不确定性的影响进行定量分析。结果表明:地震危险性估计结果(不同重现期的震级重现水平、震级上限及相应的置信区间)对两个输入参数中的震级阈值更为敏感;不同重现期的地震危险性估计结果对震级阈值的敏感性程度不同;对不同的重现期而言,在影响地震危险性估计结果的不确定性上,两个输入参数之间存在非线性效应,且非线性效应程度不同。本文提出的不确定性分析流程和方法,可以推广应用于基于其它类型地震活动性模型的地震危险性估计不确定性分析。
基于轮廓似然估计的广义极值分布在地震中长期预测中的应用
赵宜宾, 张艳芳, 王福昌, 任晴晴
, doi: 10.11939/jass.20210067
摘要:
为描述强震预测的不确定性,在地震预报极值分析模型的参数估计中,引入轮廓似然估计法。对广义极值分布中形状参数和地震重现水平的轮廓似然估计原理及数值算法进行了详细地阐述,并利用构建的广义极值分布模型对东昆仑山地震带进行了地震危险性分析。关于形状参数和重现水平的点估计,以及10年以内的重现水平置信区间的估计,轮廓似然估计法与极大似然估计法效果基本相同,但在中长期地震重现水平置信区间的预测中,轮廓似然估计法得到的关于置信水平不对称的置信区间,在强震水平下对预测震级的不确定性表达更准确,预测结果更加有效。 为描述强震预测的不确定性,在地震预报极值分析模型的参数估计中,引入轮廓似然估计法。对广义极值分布中形状参数和地震重现水平的轮廓似然估计原理及数值算法进行了详细地阐述,并利用构建的广义极值分布模型对东昆仑山地震带进行了地震危险性分析。关于形状参数和重现水平的点估计,以及10年以内的重现水平置信区间的估计,轮廓似然估计法与极大似然估计法效果基本相同,但在中长期地震重现水平置信区间的预测中,轮廓似然估计法得到的关于置信水平不对称的置信区间,在强震水平下对预测震级的不确定性表达更准确,预测结果更加有效。
重庆浅层S波速度结构研究
董蕾, 沈旭章, 陈丽娟
, doi: 10.11939/jass.20210113
摘要:
基于重庆台网及邻区固定台站自2011年1月至2018年10月观测到的远震波形记录,利用接收函数直达P波振幅约束浅层结构的方法计算了重庆及周边地区台站下方浅层S波速度结构,结果表明:重庆浅层S波速度结构与盆山构造明显相关,盆地内表现为低速异常,与沉积层特征相对应,大巴山、大娄山区域则表现为相对高速的特征;华蓥山断裂S波速度高于断裂两侧的沉积层速度,表现出四川盆地沉积层中间薄两边厚的特点;华蓥山以东的川东地区多为套滑脱层构造,其浅层S波速度表现为低速异常。最后讨论了2010年以来重庆5次显著地震的孕震环境:川东滑脱构造地区的垫江MS4.4地震和石柱MS4.5地震与该区明显的低速异常有关;荣昌MS4.7和MS4.8地震的震源区无明显的高低速特征,可能与注水相关;武隆MS5.0地震发生在高低速交界部位的有利于积累应变的高速体的一侧。 基于重庆台网及邻区固定台站自2011年1月至2018年10月观测到的远震波形记录,利用接收函数直达P波振幅约束浅层结构的方法计算了重庆及周边地区台站下方浅层S波速度结构,结果表明:重庆浅层S波速度结构与盆山构造明显相关,盆地内表现为低速异常,与沉积层特征相对应,大巴山、大娄山区域则表现为相对高速的特征;华蓥山断裂S波速度高于断裂两侧的沉积层速度,表现出四川盆地沉积层中间薄两边厚的特点;华蓥山以东的川东地区多为套滑脱层构造,其浅层S波速度表现为低速异常。最后讨论了2010年以来重庆5次显著地震的孕震环境:川东滑脱构造地区的垫江MS4.4地震和石柱MS4.5地震与该区明显的低速异常有关;荣昌MS4.7和MS4.8地震的震源区无明显的高低速特征,可能与注水相关;武隆MS5.0地震发生在高低速交界部位的有利于积累应变的高速体的一侧。
2022年1月8日青海门源MS6.9地震破裂过程
戴丹青, 杨志高, 孙丽
, doi: 10.11939/jass.20220032
摘要:
基于近台强震波形数据可快速且稳定地反演地震破裂过程。利用国家烈度速报与预警项目实施过程中青海地区新建和改建的强震动观测台站的波形数据,基于迭代反褶积和叠加法(IDS)对2022年1月8日青海MS6.9地震的震源破裂过程进行了反演。反演结果显示:破裂自初始破裂点向南东东方向扩展的单侧破裂,持续时间约14 s (主要集中在2—8 s),最大滑动量为3.6 m,破裂长度约为20 km。这表明破裂在纵向上自深部向浅部扩展,这与现场调查的地表破裂吻合。余震序列空间分布展示出显著的分段特征,预示破裂区复杂的构造,该地区未来仍然有发生强震的可能性。 基于近台强震波形数据可快速且稳定地反演地震破裂过程。利用国家烈度速报与预警项目实施过程中青海地区新建和改建的强震动观测台站的波形数据,基于迭代反褶积和叠加法(IDS)对2022年1月8日青海MS6.9地震的震源破裂过程进行了反演。反演结果显示:破裂自初始破裂点向南东东方向扩展的单侧破裂,持续时间约14 s (主要集中在2—8 s),最大滑动量为3.6 m,破裂长度约为20 km。这表明破裂在纵向上自深部向浅部扩展,这与现场调查的地表破裂吻合。余震序列空间分布展示出显著的分段特征,预示破裂区复杂的构造,该地区未来仍然有发生强震的可能性。
共轭地震与地壳介质内摩擦系数的测定
王安简, 陈运泰
, doi: 10.11939/jass.20210111
摘要:
安德逊理论表明地震的共轭破裂现象可以用库仑准则解释,断层面夹角与地下岩石内摩擦系数之间存在简单的定量关系。本文基于作者提出的通过共轭地震计算介质内摩擦系数的方法,对国内外19个具有“X”形或不完整的“X”形(“L”形)共轭破裂特征的地震进行系统性分析,与震源机制、区域应力轴方向等资料进行对比,确定共轭断层面,进而确定共轭面夹角并计算岩石的内摩擦系数。研究结果进一步证实了天然地震的共轭破裂与实验室岩石破裂具有较好的一致性,库仑准则与安德逊理论在大尺度下也成立的证据,表明通过共轭角确定地下介质的内摩擦系数是一种作为对地下介质特性认知的有益补充。 安德逊理论表明地震的共轭破裂现象可以用库仑准则解释,断层面夹角与地下岩石内摩擦系数之间存在简单的定量关系。本文基于作者提出的通过共轭地震计算介质内摩擦系数的方法,对国内外19个具有“X”形或不完整的“X”形(“L”形)共轭破裂特征的地震进行系统性分析,与震源机制、区域应力轴方向等资料进行对比,确定共轭断层面,进而确定共轭面夹角并计算岩石的内摩擦系数。研究结果进一步证实了天然地震的共轭破裂与实验室岩石破裂具有较好的一致性,库仑准则与安德逊理论在大尺度下也成立的证据,表明通过共轭角确定地下介质的内摩擦系数是一种作为对地下介质特性认知的有益补充。
一种新的地震危险性表达方法研究
张萌, 潘华
, doi: 10.11939/jass.20210106
摘要:
旨在寻找一种精度较高、超越概率范围较广并且便于应用的方式来表达地震危险性。回顾了当前常用的几种地震危险性表达方法,提出基于一个新函数来拟合地震危险性曲线的“特征系数法”,并使用《中国地震动参数区划图》(GB 18306—2015)的基础数据对该函数的拟合效果进行了验证。结果表明,新函数与地震危险性曲线拟合良好,与极值函数相比有明显的提升,能够充分地表达一个场点的地震危险性。另外,本文结果还显示该函数中表征曲线形状的参数k(文中称为特征系数)与场点面临的地震环境有关,k值较低的场点危险性贡献基本来自近场,而k值较高的场点中远距离的贡献是不能忽视的。 旨在寻找一种精度较高、超越概率范围较广并且便于应用的方式来表达地震危险性。回顾了当前常用的几种地震危险性表达方法,提出基于一个新函数来拟合地震危险性曲线的“特征系数法”,并使用《中国地震动参数区划图》(GB 18306—2015)的基础数据对该函数的拟合效果进行了验证。结果表明,新函数与地震危险性曲线拟合良好,与极值函数相比有明显的提升,能够充分地表达一个场点的地震危险性。另外,本文结果还显示该函数中表征曲线形状的参数k(文中称为特征系数)与场点面临的地震环境有关,k值较低的场点危险性贡献基本来自近场,而k值较高的场点中远距离的贡献是不能忽视的。
区域宽频地震波形反演所揭示的2022年1月青海门源MS6.9地震震源破裂过程
朱音杰, 罗艳, 赵里
, doi: 10.11939/jass.20220148
摘要:
基于有限断层模型反演方法,利用区域宽频带数据反演了2022年1月青海门源MS6.9地震的震源破裂过程,并结合地质构造与地震重定位结果判断发震断层走向。综合反演结果表明:此次地震的发震断层走向为NWW向,主要以走滑为主;破裂主要发生在震源两侧,可能存在着双侧破裂,在震后2 s、9 s出现破裂极大值,最大错动量约为1.5 m,位于深度约6 km处,发生明显破裂的深度约为16 km,地表破裂长度约20 km;此次地震释放的标量地震矩为1.23×1019 N·m,相当于矩震级MW6.7。地震能量主要在前15 s释放;发震断层面的倾角为84.6°,接近于垂直,由于破裂范围较大,所以发生明显错动分布的地表投影也长达34 km。 基于有限断层模型反演方法,利用区域宽频带数据反演了2022年1月青海门源MS6.9地震的震源破裂过程,并结合地质构造与地震重定位结果判断发震断层走向。综合反演结果表明:此次地震的发震断层走向为NWW向,主要以走滑为主;破裂主要发生在震源两侧,可能存在着双侧破裂,在震后2 s、9 s出现破裂极大值,最大错动量约为1.5 m,位于深度约6 km处,发生明显破裂的深度约为16 km,地表破裂长度约20 km;此次地震释放的标量地震矩为1.23×1019 N·m,相当于矩震级MW6.7。地震能量主要在前15 s释放;发震断层面的倾角为84.6°,接近于垂直,由于破裂范围较大,所以发生明显错动分布的地表投影也长达34 km。
局部场地地震动高频衰减系数估计模型
稂子平, 俞瑞芳, 肖亮, 傅磊, 周健
, doi: 10.11939/jass.20220053
摘要:
采用随机有限断层法进行地震动模拟时,选用合理的参数描述特定局部场地近地表高频衰减特征,对评价地震动模拟结果的正确与否具有重要的实践意义。 在工程场址地震动参数预测中,如何快速确定该参数的取值,是实际应用中亟需解决的问题。首先对场地高频衰减系数κ0和平均剪切波速VS30的相关性进行了分析;然后,选取国内外学者基于计算得到的546个κ0系数,采用一定时窗内的κ0均方根值讨论其随平均剪切波速VS30增大的变化趋势。 结果表明,虽然κ0具有明显的区域差异性,但其均方根值随着VS30的增大,呈现出逐渐减小的趋势。 为了得到合理的κ0估计模型,分别采用线性函数、多项式函数、对数线性函数和双对数线性函数对κ0均方根值和vS30关系进行初步拟合,结果表明,对数线性函数能够较好地描述κ0VS30之间的关系。 最后,基于筛选得到的477个数据,采用最小二乘法对模型参数进行了拟合,建立了适合于工程应用的κ0- vS模型。经过对模型适用性的分析表明,本研究所构建的κ0估计模型在预测工程场址地震动参数时能够合理估计地震动的高频衰减影响。 采用随机有限断层法进行地震动模拟时,选用合理的参数描述特定局部场地近地表高频衰减特征,对评价地震动模拟结果的正确与否具有重要的实践意义。 在工程场址地震动参数预测中,如何快速确定该参数的取值,是实际应用中亟需解决的问题。首先对场地高频衰减系数κ0和平均剪切波速VS30的相关性进行了分析;然后,选取国内外学者基于计算得到的546个κ0系数,采用一定时窗内的κ0均方根值讨论其随平均剪切波速VS30增大的变化趋势。 结果表明,虽然κ0具有明显的区域差异性,但其均方根值随着VS30的增大,呈现出逐渐减小的趋势。 为了得到合理的κ0估计模型,分别采用线性函数、多项式函数、对数线性函数和双对数线性函数对κ0均方根值和vS30关系进行初步拟合,结果表明,对数线性函数能够较好地描述κ0VS30之间的关系。 最后,基于筛选得到的477个数据,采用最小二乘法对模型参数进行了拟合,建立了适合于工程应用的κ0- vS模型。经过对模型适用性的分析表明,本研究所构建的κ0估计模型在预测工程场址地震动参数时能够合理估计地震动的高频衰减影响。
基于多台站的接收函数和重力联合反演确定莫霍面起伏和地壳平均波速比
郝奥伟, 张海江, 韩守诚, 高磊
, doi: 10.11939/jass.20210179
摘要:
地壳厚度和波速比是研究地壳结构和组分的两个重要参数,可为区域构造研究提供重要约束。接收函数被广泛地用于确定地壳厚度和波速比,例如H-κ方法或H-κ-c方法。但是该方法只能确定台站下方的地壳厚度和速度比,当地震台站分布稀疏时,很难约束台站间的横向不均匀性。另一方面,重力数据也可用于莫霍面的起伏变化研究,它在横向上有很好的覆盖和分辨率,但在纵向上分辨率相对较低。为此,本研究提出了一种联合反演算法求解莫霍面深度和地壳波速比参数。联合反演算法综合考虑了接收函数在纵向上的较高分辨率和重力数据在横向上的较高分辨率,同时拟合区域内所有台站上的接收函数和区域重力数据。模型测试表明联合反演算法比单一的接收函数反演更精确,特别是对于地壳厚度的确定。 地壳厚度和波速比是研究地壳结构和组分的两个重要参数,可为区域构造研究提供重要约束。接收函数被广泛地用于确定地壳厚度和波速比,例如H-κ方法或H-κ-c方法。但是该方法只能确定台站下方的地壳厚度和速度比,当地震台站分布稀疏时,很难约束台站间的横向不均匀性。另一方面,重力数据也可用于莫霍面的起伏变化研究,它在横向上有很好的覆盖和分辨率,但在纵向上分辨率相对较低。为此,本研究提出了一种联合反演算法求解莫霍面深度和地壳波速比参数。联合反演算法综合考虑了接收函数在纵向上的较高分辨率和重力数据在横向上的较高分辨率,同时拟合区域内所有台站上的接收函数和区域重力数据。模型测试表明联合反演算法比单一的接收函数反演更精确,特别是对于地壳厚度的确定。
基于拉普拉斯变换提高用于修正窄频速度记录的传递函数计算精度
孙艺璇, 徐国林
, doi: 10.11939/jass.20210182
摘要:
受窄频地震仪平坦响应范围影响,窄频记录存在低频成分失真问题,导致地震记录可用范围受限。针对此问题,本文推导基于拉普拉斯变换和双线性变换的传递函数,实现由窄频地震记录向宽频地震记录校正,并以日本Hi-net速度记录为例进行验证,将校正后速度记录与同台KiK-net加速度积分速度记录对比。结果显示,原始速度记录在低频处存在失真,而校正后的波形与KiK-net加速度积分速度记录波形一致,这表明改进的传递函数能有效地解决原速度记录中低频成分失真问题,有效地拓宽了低频可使用范围,而且相较于Nakata校正速度记录方法,以本文给出的传递函数校正的速度记录在振幅和波形等方面的精度更高。 受窄频地震仪平坦响应范围影响,窄频记录存在低频成分失真问题,导致地震记录可用范围受限。针对此问题,本文推导基于拉普拉斯变换和双线性变换的传递函数,实现由窄频地震记录向宽频地震记录校正,并以日本Hi-net速度记录为例进行验证,将校正后速度记录与同台KiK-net加速度积分速度记录对比。结果显示,原始速度记录在低频处存在失真,而校正后的波形与KiK-net加速度积分速度记录波形一致,这表明改进的传递函数能有效地解决原速度记录中低频成分失真问题,有效地拓宽了低频可使用范围,而且相较于Nakata校正速度记录方法,以本文给出的传递函数校正的速度记录在振幅和波形等方面的精度更高。
山东地区地壳三维纵横波速度、泊松比结构与地震活动性
范建柯, 丁志峰, 郭慧丽, 苏道磊, 张斌
, doi: 10.11939/jass.20210077
摘要:
基于山东及邻区丰富的P波和S波到时数据反演获得了研究区内高精度的三维纵横波速度结构和泊松比异常分布形态。结果表明:2020年济南长清M4.1地震震中位于P波、S波高低速异常和高低泊松比异常过渡带,可能是区域构造应力下长清断裂发生左旋走滑运动的结果;2003年青岛崂山M4.1地震、崂山震群、乳山震群和长岛震群等的发生可能都受到流体的强烈影响,流体沿已有的较大断裂或相对完整岩体内的裂隙侵入,诱发断裂活动或裂隙破裂,从而导致中强地震或震群活动的发生。 基于山东及邻区丰富的P波和S波到时数据反演获得了研究区内高精度的三维纵横波速度结构和泊松比异常分布形态。结果表明:2020年济南长清M4.1地震震中位于P波、S波高低速异常和高低泊松比异常过渡带,可能是区域构造应力下长清断裂发生左旋走滑运动的结果;2003年青岛崂山M4.1地震、崂山震群、乳山震群和长岛震群等的发生可能都受到流体的强烈影响,流体沿已有的较大断裂或相对完整岩体内的裂隙侵入,诱发断裂活动或裂隙破裂,从而导致中强地震或震群活动的发生。
地电阻率观测中地铁杂散电流特征研究
王兰炜, 张宇, 张兴国, 胡哲
, doi: 10.11939/jass.20210197
摘要:
地电阻率研究在地震电磁学中具有十分重要的意义,地铁运行时的入地电流信号(杂散电流)在地电阻率观测中所表现出来的特征对分析地电观测资料,并正确判断震前异常也具有重大意义。本文在地铁杂散电流产生机理讨论的基础上,定量计算了地铁运行时杂散电流在地电阻率观测中所呈现的特征,结果表明地铁杂散电流传播范围可以达到几十甚至上百千米。通过对城市周边的北京通州、天津青光、宝坻、塘沽、江苏江宁和辽宁新城子6个地电阻率观测台站观测到的该类信号的研究,分析了其幅度、主要频率范围以及空间分布特征,结果表明该类信号的幅度从几mV至几十mV不等,与源距关系密切,周期主要集中在50—200 s范围内,在分析地震异常前兆信号时该类信号可使信噪比降低10—30 dB左右,其相对方差最大超出标准20倍左右。根据地铁运行时杂散电流传播的特征,本文提出了几种压制该类信号的措施,为识别地震前地电阻率异常信息、排除噪声提供了很有意义的依据。 地电阻率研究在地震电磁学中具有十分重要的意义,地铁运行时的入地电流信号(杂散电流)在地电阻率观测中所表现出来的特征对分析地电观测资料,并正确判断震前异常也具有重大意义。本文在地铁杂散电流产生机理讨论的基础上,定量计算了地铁运行时杂散电流在地电阻率观测中所呈现的特征,结果表明地铁杂散电流传播范围可以达到几十甚至上百千米。通过对城市周边的北京通州、天津青光、宝坻、塘沽、江苏江宁和辽宁新城子6个地电阻率观测台站观测到的该类信号的研究,分析了其幅度、主要频率范围以及空间分布特征,结果表明该类信号的幅度从几mV至几十mV不等,与源距关系密切,周期主要集中在50—200 s范围内,在分析地震异常前兆信号时该类信号可使信噪比降低10—30 dB左右,其相对方差最大超出标准20倍左右。根据地铁运行时杂散电流传播的特征,本文提出了几种压制该类信号的措施,为识别地震前地电阻率异常信息、排除噪声提供了很有意义的依据。
三峡库区秭归段浅层速度结构和孕震环境
胡锦涛, 谢军, 危自根, 金超
, doi: 10.11939/jass.20210194
摘要:
收集了湖北省秭归地区24个流动地震台站2020年6—7月期间的垂直分量连续波形记录,利用背景噪声互相关得到了各台站之间的经验格林函数,提取了0.6—5 s的瑞雷波群速度频散曲线,并反演获得了该区域近地表6 km以内的三维S波速度模型。结果显示:秭归盆地及其南部邻区S波速度明显低于东侧断裂区S波速度,与研究区不同构造地块的构造演化和沉积特征一致;2014年MS4.2地震发生在研究区垂向高低速交界区;断裂区在长江区域附近S波速度明显降低,表明长江水渗透到断层区,因此秭归地区地震频发与三峡库水荷载和水渗透作用有关。 收集了湖北省秭归地区24个流动地震台站2020年6—7月期间的垂直分量连续波形记录,利用背景噪声互相关得到了各台站之间的经验格林函数,提取了0.6—5 s的瑞雷波群速度频散曲线,并反演获得了该区域近地表6 km以内的三维S波速度模型。结果显示:秭归盆地及其南部邻区S波速度明显低于东侧断裂区S波速度,与研究区不同构造地块的构造演化和沉积特征一致;2014年MS4.2地震发生在研究区垂向高低速交界区;断裂区在长江区域附近S波速度明显降低,表明长江水渗透到断层区,因此秭归地区地震频发与三峡库水荷载和水渗透作用有关。
NGA-West2地震动预测模型对速度脉冲型地震动各分量的适用性研究
赵晓芬, 温增平, 谢俊举, 解全才
, doi: 10.11939/jass.20210176
摘要:
鉴于传统的地震动预测模型未考虑速度脉冲的影响,可能会低估近断层区域的地震风险,而新一代NGA-West2地震动预测模型对速度脉冲型地震动的适用性有待研究。首先,收集了2013年之后的近断层地震动记录,考虑脉冲方向的不确定性,基于小波方法定量地识别出速度脉冲记录,形成了最新的速度脉冲记录数据库;然后,利用小波提取出速度脉冲记录中的长周期脉冲信号,基于偏差参数分析方法,定量地研究新一代NGA-West2地震动预测模型分别对速度脉冲原始记录和提取长周期脉冲后的残余记录的适用性。研究结果显示,NGA-West2中的四个地震动预测模型均会低估近断层速度脉冲记录,特别是在脉冲周期附近的周期段内速度脉冲观测值远远大于这四个预测模型的预测值,但残余记录观测值与新一代NGA-West2中四个地震动预测模型预测值较吻合。值得注意的是,CB2014地震动预测模型能更好地预测残余记录。 鉴于传统的地震动预测模型未考虑速度脉冲的影响,可能会低估近断层区域的地震风险,而新一代NGA-West2地震动预测模型对速度脉冲型地震动的适用性有待研究。首先,收集了2013年之后的近断层地震动记录,考虑脉冲方向的不确定性,基于小波方法定量地识别出速度脉冲记录,形成了最新的速度脉冲记录数据库;然后,利用小波提取出速度脉冲记录中的长周期脉冲信号,基于偏差参数分析方法,定量地研究新一代NGA-West2地震动预测模型分别对速度脉冲原始记录和提取长周期脉冲后的残余记录的适用性。研究结果显示,NGA-West2中的四个地震动预测模型均会低估近断层速度脉冲记录,特别是在脉冲周期附近的周期段内速度脉冲观测值远远大于这四个预测模型的预测值,但残余记录观测值与新一代NGA-West2中四个地震动预测模型预测值较吻合。值得注意的是,CB2014地震动预测模型能更好地预测残余记录。