地球物理学报 2019年第04期杂志 文档列表

地球物理学报杂志空间物理学·大气物理学

阿尔芬波动特征对卫星磁力仪零位标定的影响1193-1198

作者：潘宗浩; 王国强; 孟立飞; 易忠; 张铁龙 单位：中国科学技术大学地球和空间科学学院; 合肥230026; 哈尔滨工业大学(深圳); 广东深圳518055; 北京卫星环境工程研究所; 北京100029; 中国科学院比较行星学卓越创新中心; 合肥230026; 奥地利科学院空间研究所; 格拉茨A-8042
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：磁通门磁力仪的零位偏移量在卫星轨道上会因诸多因素而发生改变.为此,基于剪切阿尔芬波动不改变总磁场强度这一特征的Davis-Smith方法被提出用于计算磁力仪的零位补偿.实际上,行星际空间中没有纯粹的阿尔芬波动.本文采用数值模拟分析了存在小的压缩波动情况下,阿尔芬波动的幅度、周期和相位以及数据窗口时间长度等对Davis-Smith方法计算零位补偿的影响.我们发现,只有当阿尔芬波动的周期与压缩波动周期相同时,阿尔芬波动的性质会对零位补偿的计算产生不可忽视的误差.阿尔芬波动的幅度越大,零位补偿的误差越小.磁场各分量零位补偿的误差大小还会受到阿尔芬波动初始相位的影响.此外,数据窗口时间长度越长,则零位补偿误差趋于减小至真实值.

基于单站多系统的GNSS硬件延迟估算方法及其应用1199-1209

作者：熊波; 李肖霖; 万卫星; 佘承莉; 胡连欢; 丁锋; 赵必强 单位：华北电力大学数理学院; 河北保定071003; 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; 中国科学院大学地球与行星科学学院; 北京100049; 中国科学院地球科学研究院; 北京100029; 北京空间环境国家野外科学观测研究站; 北京100029
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：随着全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite Systems,GNSS)的不断发展,中国地区单个GNSS接收站在一个时刻可以接收到超过30颗GNSS卫星的信号,这为单站GNSS硬件延迟估算方法的研究提供了有利条件.本文首先通过GNSS硬件实验,分析了不同温度条件下GNSS系统硬件延迟的变化特征,研究结果显示:当温度快速变化时,硬件延迟变化比较剧烈,变化幅度可达12.53TECU(1TECU=10 16el·m-2);在恒温条件或室温条件下,硬件延迟变化比较缓慢,变化幅度在1.00TECU左右.在GNSS系统硬件延迟实验的基础上,充分利用单站多星观测的特点,提出了一种基于单站多系统的GNSS硬件延迟的估算方法——单站三角分解与差分消元法,并将该方法应用于河北保定站2015—2017年GNSS系统硬件延迟的求解中.通过对估算的GNSS系统硬件延迟进行分析显示:单站三角分解与差分消元法具有计算速度快、独立性好的特点;在北斗系统上硬件延迟的求解效果优于GPS、GLONASS系统,硬件延迟求解的结果整体上比利用欧洲定轨中心全球电离层地图校正的结果大2.50~3.00TECU左右;同时,该方法在消除GNSS系统硬件延迟后,获得的垂直总电子含量(Total Electron Content,TEC)能较好地反映电离层TEC的周日变化、日出增强、半年变化、年变化和春秋分不对称性等特征.

ZH-1卫星观测的VLF人工源信号特征分析与全波模拟1210-1217

作者：廖力; 赵庶凡; 申旭辉; 汪枫; 泽仁志玛; 黄建平; 张学民; 欧阳新艳; 鲁恒新 单位：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; 中国地震局地壳应力研究所; 北京100085; 武汉纺织大学; 武汉430073
期刊：《地球物理学报》2019年第04期

雷暴激发的环状重力波在中高层大气中的传播特征1218-1229

作者：温颖; 张其林; 徐寄遥; 李钦增; 郜海阳 单位：南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/中国气象局气溶胶与云降水重点实验室; 南京210044; 中国科学院国家空间科学中心; 空间天气学重点实验室; 北京100190; 中国科学院大学天文与空间科学学院; 北京100049
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：本文使用中国科学院国家空间科学中心——子午工程朔州观测站的全天空气辉成像数据,以及FY-2气象卫星云顶亮温数据(Black Body Temperature,TBB),气象再分析数据和地闪数据,研究了2013年8月10日(LT)发生在内蒙古地区的雷暴活动激发的中高层环状重力波(Concentric Gravity Waves,CGWs)事件.根据最小二乘法的拟合结果和色散关系理论曲线,确定了激发中高层环状重力波的强对流系统,该对流中心位于内蒙古自治区中部(108.9°E,40.47°N),重力波激发于雷暴初期,此时TBB低于220K的深对流面积较小,随着时间的推移,该次雷暴活动越来越强,深对流面积在23∶00达到最大,在23∶30—24∶00LT时闪电频数最高,达到120.7fl/min,随后深对流逐渐消散.在中高层87km处OH(羟基)气辉层观测到的一次CGWs事件的两组波纹,分别沿水平方向传播了149.64km和174.25km,相应位置处的水平波长分别为12.67km和16.75km,周期分别为8.56 min和10.72min,激发时间分别为19∶34LT和19∶40LT;随着水平传播距离的增加,CGWs水平波长增大.

地球物理学报杂志地球动力学·地震学·地磁学

大陆碰撞过程中的多地体变形模式1230-1243

作者：皇甫鹏鹏; 李忠海; 范蔚茗 单位：中国科学院大学地球与行星科学学院; 计算地球动力学重点实验室; 北京100049; 中国科学院青藏高原研究所; 大陆碰撞与高原隆升重点实验室; 北京100101
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：几乎所有的大陆碰撞造山带都含有多个增生地体,它们是大陆造山带的重要组成部分.前人对地体拼贴过程及其相应地质记录都做过详细探讨,但对后期大陆持续汇聚过程中的多地体之间的变形行为及拆离模式目前研究得仍较为薄弱.为此,我们以'两地体'结构为代表,通过系统的动力学模型试验,来探讨多地体流变结构及其几何参数对大陆碰撞动力学过程的影响.模型结果显示,大陆碰撞过程中的地体变形行为主要受控于靠近主碰撞带的地体流变强度(确切来说是地壳流变强度,下同)及其几何宽度,而与远离主碰撞带的地体流变和几何属性关系较弱.同时,模型结果也揭示出大陆碰撞造山带中地体之间的相互俯冲仅发生在靠近主碰撞带一侧地体较宽的情况下,且总是弱地体向相对强的地体之下俯冲.该研究成果不仅对喜马拉雅—青藏高原造山带中地体变形演化给予重要的动力学启示,也对含有多地体结构的碰撞造山带的动力学演化研究提供一定的理论支撑.

青藏高原东北缘上地幔多尺度层析成像1244-1255

作者：李贞; 郭飚; 刘启元; 陈九辉; 李顺成; 齐少华 单位：中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室; 北京100029; 上海市地震局; 上海200062
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：利用布设在青藏高原东北缘地区的甘肃宽频带地震台阵记录到的远震P波走时数据,采用小波域参数化和基于L1范数的稀疏约束反演算法的多尺度层析成像方法,得到了该地区400km深度范围内上地幔的P波速度结构.本文采用的多尺度层析成像方法可以自适应数据非均匀采样的情况,有效降低谱泄漏效应和反问题的多解性,明显提高解的分辨率和可靠性.层析成像结果表明青藏高原东北缘上地幔整体上显示为低速特征,扬子地块上地幔则显示为高速特征,两者之间上地幔存在清晰的块体边界带,该边界带位于东经104°—105°之间并且随深度的增加逐渐东移.该特征暗示了青藏高原上地幔物质向东扩张的机制,但在西秦岭上地幔顶部不存在物质运移的通道.青藏高原东北缘内部也具有明显的分区特征,松潘—甘孜地块上地幔P波速度整体呈低速特征,而柴达木地块的上地幔顶部具有相对高速特征,而在上地幔200km以下这两个地块间的差别逐渐减小.1654年天水地震和1879年武都地震都发生在扬子地块与青藏高原的碰撞交汇区,其震中下方上地幔显示为高低速转换结构.

青藏高原东缘岩石圈结构对现今地表垂向运动影响的数值分析1256-1267

作者：庞亚瑾; 程惠红; 张怀; 石耀霖 单位：中国地震局第一监测中心; 天津300180; 中国科学院计算地球动力学重点实验室; 中国科学院大学; 北京100049
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：参考青藏高原东缘松潘—甘孜地块至四川盆地陡变地形起伏和地壳密度结构的横向差异,本文建立了二维牛顿黏性流体有限元模型,计算分析构造加载、陡变地形和重力效应控制下青藏高原东缘岩石圈变形特征,探讨横向不均匀的地壳密度结构、陡变地形和岩石圈流变性质对区域现今垂向运动的影响.计算结果显示:在构造加载作用下,松潘—甘孜地块至四川盆地地表抬升微弱.区域横向不均匀的地壳密度结构驱使松潘—甘孜地块地壳整体抬升,速率高达2mm·a-1,四川盆地整体下沉,速率约1mm·a-1,与龙门山两侧现今观测到的地表垂向变形模式相近.龙门山地区陡变地形驱使柔性地壳流动,调整区域地壳局部变形;岩石圈流变结构影响重力驱动作用下的模型变形量值和岩石圈变形耦合程度,松潘—甘孜地块较低的中地壳黏滞系数引起上、下地壳的变形解耦;模型较高的岩石圈地幔黏滞系数使重力驱动作用下区域垂向变形量降低.因此,青藏高原东缘地壳密度结构差异、地形起伏和岩石圈流变性质是现今区域垂向变形的重要动力学控制因素.

2008年汶川地震同震-震后应力演化及其对2017年九寨沟M_S 7.0地震的影响1268-1281

作者：黄禄渊; 程惠红; 张怀; 高锐; 石耀霖 单位：中国地质科学院地质研究所; 北京100037; 中国科学院大学; 计算地球动力学重点实验室; 北京100049; 中国地震局地壳应力研究所; 北京100085
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：2017年8月8日四川九寨沟发生了MS7.0地震,距离汶川地震震中约为140km.地震的发生会调整区域应力分布和影响区域地震活动性变化.那么,汶川地震的发生对此次九寨沟地震有何影响?区域应力如何演化?为回答这些问题,本研究基于高性能并行有限元方法和网格自适应加密技术,采用含地形起伏的黏弹非均匀椭球型地球模型,分别计算了汶川地震引起的同震-震后应力时空动态演化及其对此次九寨沟地震的影响.同时,考虑同震静态应力和震后黏弹性应力调整,计算了汶川、芦山和九寨沟地震的发生对周边断层应力积累的影响.计算结果显示汶川地震对九寨沟发震断层的同震库仑应力加载约为0.008 MPa,震后9年的黏弹性应力加载约为0.012~0.016 MPa,可能会使九寨沟地震提前发生.此外,汶川、芦山和九寨沟地震的发生引起龙门山断裂映秀以南段、东昆仑断裂、龙日坝断裂东段和岷江断裂北段及鲜水河断裂康定段应力加载大于0.01 MPa,增加了这些断裂带发生地震的危险性.

2017年九寨沟M_S7.0地震对周围地区的静态应力影响1282-1299

作者：靳志同; 万永革; 刘兆才; 黄骥超; 李瑶; 杨帆 单位：中国地震局地球物理研究所; 北京100081; 防灾科技学院; 河北三河065201
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：基于九寨沟M_S7.0地震的破裂模型及均匀弹性半空间模型,本文计算了该地震在周围主要活动断层上产生的库仑应力变化、在周围地区产生的应力场和位移场和同震库仑应力变化对余震的触发.结果表明:(1)九寨沟地震造成虎牙断裂中段库仑破裂应力有较大增加,已经超过0.01 MPa的阈值,虎牙断裂北段、塔藏断裂中段和岷江断裂北段北部的库仑破裂应力有较大降低,因此尤其要注意虎牙断裂中段的危险性.(2)水平面应力场在该地震震中东西两侧增加(拉张),张应力起主要作用.在震中南北两侧降低(压缩),压应力起主要作用.从水平主压和主张应力方向来看,均呈现出条形磁铁的磁场形态.从剖面上的应力场来看,在上盘的面膨胀区域内,大部分点的主张应力方向与地表是垂直的,在其他区域内,主张应力和主压应力均以震中为中心,向外呈辐射状.(3)从地表水平位移场来看,震中东西两侧物质朝震中位置汇聚,南北两侧物质向外流出,在震中处的最大水平位移量达43mm.从地表垂直位移场来看,震中南北两侧出现明显的隆升,隆升最大值达56.8mm.震中东西两侧出现明显的沉降,沉降最大值达74.5mm.从剖面的位移场来看,九寨沟地震为左旋走滑地震,且有一定的正断成分.由分析可以推测该断层破裂在大致22~26km的深度上就截止了.并推测下盘物质运动的动力来自震源北东东方向(四川块体)深度在6~30km的下盘下层物质,上盘物质运动的动力来自震源北西西方向(巴颜喀拉块体)深度在0~6km的上盘上层物质.(4)通过计算不同深度上主震对余震的触发作用可知,主震后的最大余震受到了主震的触发作用,多数其他余震也受到主震的触发作用.主震的发生促使了库仑应力增加地区余震的发生,抑制了一部分库仑应力减少地区余震的发生.

基于Pn/Pg相对定位方法研究2017年8月8日九寨沟M7.0地震起始破裂深度1300-1311

作者：魏星; 王向腾; 李志伟; 王烁帆; 黄志斌; 刘杰 单位：中国科学技术大学地球与空间科学学院; 合肥230026; 中国地震台网中心; 北京100045; 东华理工大学核资源与环境国家重点实验室; 南昌330013; 中国科学院测量与地球物理研究所大地测量与地球动力学国家重点实验室; 武汉430077
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：本文利用Pn/Pg相对定位方法,测定了2017年8月8日四川九寨沟M7.0主震及部分余震的起始破裂深度.地震的起始破裂深度是理解地震孕震机理的重要参数,而九寨沟地区台网稀疏,地壳速度结构复杂,基于传统的到时定位方法测定地震起始破裂深度误差较大.Pn/Pg相对定位方法首先基于流动观测近台记录对2017年8月10日M4.1和11月7日M4.5余震震源位置进行测定,选择其为参考事件,再利用Pg校正主震水平位置,Pn约束震源起始深度,基于参考事件可以有效降低速度模型对震源位置测定的影响.结果显示:九寨沟主震起始破裂深度约9km,早期余震的震源深度分布在7~13km,主要集中在主震起始破裂深度附近.

龙门山断裂带最新地震活动特征及其意义1312-1322

作者：刘小梅; 吴晶; 梁春涛; 钱旗伟; 杜培笑 单位：中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室; 北京100029; 中国科学院大学; 北京100049; 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室; 成都610059; 成都理工大学地球探测与信息技术教育部重点实验室; 成都610059
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：综合最新布设的龙门山断裂带地震空段台阵(LmsSGA)与四川省地震局固定地震台网数据,对龙门山断裂带新近一年(2016年11月21日到2017年10月28日)的23479个地震事件开展双差定位工作,共获取包括汶川地震余震和芦山地震余震在内的6111个重定位地震事件.在此基础上,分别与汶川地震和芦山地震的早期余震空间分布特征进行比较.研究发现在汶川地震发生近十年后,其余震活动依旧活跃.汶川地震现今余震活动主要分布在10~25km的深度区间,震源深度呈现西南段较东北段偏深的特征.此外,汶川近年余震分布相比早期余震偏深,破裂带西南段的余震活动有向深部迁移的趋势.对于芦山地震,其近期余震活动较弱,余震主要分布在10~15km的深度区间,比早期余震的分布区间偏浅.龙门山断裂带最新余震活动分布特征表明,余震活动随着时间的推移有迁移的现象.考虑到距离主震事件已分别有5~10年的流逝时间,余震迁移现象可能由以流体扩散方式为主的准静态应力机制触发.

综合利用多种地壳形变观测资料计算鲜水河断裂带现今滑动速率1323-1335

作者：李铁明; 祝意青; 杨永林; 徐云马; 安艳芬; 张瀛; 冯胜涛; 槐岩珂; 杨九元 单位：中国地震局地质研究所; 北京100029; 中国地震局第二监测中心; 西安710054; 四川省地震局测绘工程院; 四川雅安625000; 中国地震局第一监测中心; 天津300180; 长安大学地质工程与测绘学院; 西安710054
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：本文首先沿走向将鲜水河断裂带划分为炉霍、道孚、乾宁、康定和磨西五个断裂段,利用沿断裂带布设的跨断层短基线、短水准场地测量资料计算了近场的断层活动参数,利用覆盖断裂带相对较大区域的重力、GPS观测资料计算了重力场动态变化、GPS速度场.基于重力场动态变化和GPS速度场采用蚁群算法和粒子群算法(具有全局优化的优势)分别反演计算了五个断裂段断层活动参数,将结果中的走滑分量作为五个断裂段的现今走滑速率.通过对以上三类现今走滑速率及五个断裂段的地质平均滑动速率进行融合与对比分析,将重力资料反演计算结果作为断裂带整体走滑速率,与跨断层短基线、短水准测量计算的断层滑动速率结果进行对比分析,初步判定了各跨断层短基线、短水准场地所跨断裂的性质,最终给出了五个断裂段的现今整体左旋走滑速率和部分分支断裂左旋走滑速率,结果为:(1)炉霍段为9.13mm·a-1,虾拉沱区域西支断裂为2.46mm·a-1,东支断裂为5.84mm·a-1.(2)道孚段为8.57mm·a-1,东南段沟普区域西支断裂为1.78mm·a-1,东支断裂为6.79mm·a-1.(3)乾宁段为7.67mm·a-1.(4)康定段为6.14mm·a-1.(5)磨西段为4.41mm·a-1.本文还定性讨论了断裂带两侧重力、GPS测点覆盖范围内活动地块的三维弹塑性变形和古地震、历史地震造成的永久位错.

2017年精河M_S6.6地震邻区构造应力场特征与发震断层性质的厘定1336-1348

作者：刘兆才; 万永革; 黄骥超; 靳志同; 杨帆; 李瑶 单位：防灾科技学院; 河北三河065201; 中国地震局地球物理研究所; 北京100081
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：2017年8月9日新疆精河发生M_S6.6地震,深入了解该地震的构造应力背景及其所破裂断层的活动特性对理解其孕震过程及震后的地震危险性估计十分重要.本研究自GCMT目录收集了2017年8月9日新疆精河MS6.6地震震中及其邻区的253个震源机制解,应用MSATSI软件反演了该地震及其邻区的应力场.反演结果显示,西北区域应力场的最大主压应力轴的方位从西到东呈现出NNW-NS-NNE的渐变过程,东南区域应力场最大主压应力轴的方位稳定于NNE向,倾角都较小;最大主张应力轴都基本沿东西向,倾角相对较大;西北区域较大的R值显示出区域应力场主要受近NS向水平挤压作用,中部挤压分量相对较大,西部和东部挤压分量相对较小.根据所反演的区域构造应力场,结合发震的库松木契克山前断裂的地质调查参数,估算该断裂的理论滑动角为137.7°,误差为21.3°,验证了地质上得到的库松木契克山前断裂的逆冲兼右旋走滑性质.判断该断裂滑动性质的另一种方法是通过发生在该断裂上地震的震源机制验证.本研究首先计算了发生在库松木契克山前断裂不同机构给出的震源机制节面在所反演的局部应力场作用下的理论滑动角,发现理论滑动角与实际地震震源机制滑动角相差很小,验证了反演的局部应力场的正确性;而后计算了局部应力场作用下的库松木契克山前断裂上的理论震源机制与实际发生地震震源机制的三维空间旋转角,发现两者在给定的误差范围内是一致的.本研究自地球物理角度确证了库松木契克山前断裂的滑动性质,为该地区的地震孕育环境、地震活动性和地球动力学研究提供了基础.

“松科二井”邻域岩石圈精细结构特征及动力学环境——深地震反射剖面的揭示1349-1361

作者：符伟; 侯贺晟; 高锐; 刘财; 杨瑨; 国瑞 单位：吉林大学地球探测科学与技术学院; 长春130026; 中国地质科学院; 北京100037; 中山大学地球科学与工程学院; 广州510275; 自然资源部深地动力学重点实验室; 中国地质科学院地质研究所; 北京100037
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：为揭示'松科二井'邻域岩石圈精细结构特征,布设了一条过井近南北向的深地震反射剖面,采用多尺度药量结合的激发技术,长排列、重点段加密接收高次覆盖的采集方式,通过高保真、高保幅的处理流程获得高分辨率、高信噪比的叠前时间偏移剖面.结果显示:T4反射轴之下沉积岩层状反射与火成岩杂乱反射相间,有两处疑似上古生界地层,分别位于松科二井下方(双程走时,Two way travel time,TWT,3.5~4s)和任民—永安断隆下方(CDP,3500~4500,TWT,3~4s);中下地壳可观察到行的北倾反射,中和断陷下方存在上下关联的透镜状强反射,整体轮廓呈蘑菇云状,解释其为岩石圈伸展构造中发育的深部热流底辟体;北部莫霍面呈近水平连续强反射,南部徐家围子断陷区域莫霍面反射较弱,同时剖面上存在3种明显的岩石圈上地幔反射,包括倾斜地幔反射、近水平地幔反射和超深地幔反射,推断其分别为早期俯冲遗迹、早期增厚地壳底界面以及现今岩石圈底界面.本文利用过松科二井地震剖面的最新成果,揭示出古亚洲洋、蒙古—鄂霍茨克洋和古太平洋三大构造域先后作用下,保留在松嫩地块岩石圈内的结构特征,为探讨松辽盆地形成原因、构造背景及动力学因素提供新视野.

青藏高原冈底斯带及邻区重磁三维反演及岩浆岩特征研究1362-1376

作者：胡斌; 贾正元; 张贵宾; 张刚; 张昌榕; 孙仁斌; 陈涛 单位：中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院; 北京100083; 中国地质调查局发展研究中心; 北京100037
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：岩浆岩在青藏高原的大陆动力学研究中有着重要的作用,它既是构造演化的记录,又是重要构造-岩浆-成矿带的指示.本文主要基于冈底斯带及邻区的地面重力和航磁数据,首先进行地质-地球物理先验信息约束下的重磁2.5维交互式反演,再将2.5维反演结果作为参考模型加入到三维反演计算中,得到地下三维密度和磁化率结构.结合岩浆岩密度、磁化率统计资料和岩浆岩地球化学成果,推断研究区基性岩、I型花岗岩和S型花岗岩的三维分布图,得到如下结论:S型花岗岩主要分布在冈底斯东带和冈底斯弧背断隆带以北;北冈底斯的西部无明显的岩浆活动,而在其南侧和北侧,发现大量的隐伏基性岩和零散分布的I型花岗岩;中生代I型花岗岩在南冈底斯和冈底斯弧背断隆带广泛分布,且到新生代才出现大量的S型花岗岩.上述结果为中生代班公湖—怒江洋壳和新特提斯洋壳的双向剪刀式俯冲模式的观点提供了重要佐证,并认为班公湖—怒江洋壳在北冈底斯西部约84°E—88°E的范围内先后存在向北和向南俯冲的可能,北向羌塘地体下俯冲,南向冈底斯地体下俯冲.

大地电磁资料精细处理和二维反演解释技术研究(七)——云南盈江——龙陵地震区深部电性结构及孕震环境1377-1393

作者：陈小斌; 叶涛; 蔡军涛; 王立凤 单位：中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室; 北京100029; 北京大学地球物理学系; 北京100871
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：本文对一条布设在滇西盈江—龙陵地区的大地电磁剖面(苏典—中山剖面)数据进行了精细处理和二维反演解释,得到了测区较高置信度的二维电性结构.该电性模型纵向上表现为高阻-低阻-高阻的'三明治'式岩石圈电性结构,上地壳为平均厚度约为10km的高阻地层,在约6~16km地壳深度范围发育有电阻率为几欧姆米的显著高导层,下地壳底部和上地幔顶部表现为电性较为均匀的相对高阻层.横向上自西向东划分出以大盈江断裂带、龙陵—瑞丽断裂带为限的3个主要构造区域.壳内分布的高导层沿剖面表现出一定的横向不均匀性,其在龙陵—瑞丽断裂带下方消失,在该处形成了腾冲地块和保山地块的电性构造边界.电性结构表明,大盈江断裂附近高导层顶界面浅,两侧高阻体厚度小,因此难以形成较大规模的相互作用,致其附近浅震源、小震级的地震活跃;龙陵—瑞丽断裂两侧的高阻体较厚,易积累较大的应力,具有大震的深部孕震环境,故其附近发生过多次7级以上强震.

磁异常揭示的峨眉山大火成岩省的深部结构1394-1404

作者：王婕; 姚长利; 李泽林 单位：中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院; 北京100083
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：峨眉山大火成岩省位于中国西南部,在晚二叠纪约260 Ma喷发出巨量的大陆溢流型玄武岩.对于大火成岩省的岩浆喷发,在地下必定有一个相应的大规模岩浆聚集和运移系统.地球物理方法是探测岩石圈内部的有效方式.峨眉山大火成岩省为镁铁质岩浆喷发,由于镁铁质-超镁铁质岩石一般具有强磁性,因此,在喷发结束之后,地下岩浆系统如果被镁铁质岩浆填充,冷却固化成为岩石圈的一部分,很有可能会引起磁异常.本文使用区域磁异常数据来对峨眉山大火成岩省的深部构造进行研究.该区域的磁异常由一系列离散的异常组成,通过3D磁化率反演可以得到磁性体的空间分布.由于磁异常中具有明显的剩磁,直接使用经典的反演方法会有较大误差,我们首先将磁异常转换为弱敏感于磁化方向的磁异常模量,再使用模量数据进行3D反演,得到地下空间内磁异常源的分布.经过分析认为这些离散分布的磁异常源反映了岩石圈内部的镁铁质-超镁铁质侵入体.侵入体的位置可能反映了底侵和内侵的镁铁质岩浆固化形成的侵入体,代表镁铁质岩浆房位置或者岩浆运移的主要通道.

强噪声环境下基于信噪比的地震P波到时自动提取方法1405-1412

作者：付继华; 王旭; 李智涛; 谭巧; 王建军 单位：中国地震局地壳应力研究所; 北京100085
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：大数据量、强噪声环境给地震P波到时的自动提取带来很大挑战.针对此问题,本文通过构建特殊的特征函数,建立SNR与STA/LTA的内在联系,提出两种基于SNR的地震P波到时自动提取方法,即基于SNR的STA/LTA方法与基于SNR的综合方法.这两种方法分别是运用SNR概念对传统STA/LTA方法和STA/LTA与AIC综合方法的改进.仿真分析结果表明:对于弱噪声环境(10dB)和一般噪声环境(6dB),本文方法较传统STA/LTA方法对地震P波到时提取的准确度更高;而对于强噪声环境(3dB),本文方法仍能准确提取地震P波到时,而传统STA/LTA方法则出现了较大的误判率(10%)与漏判率(65%).本文方法为STA/LTA赋予了明确的物理意义,使其阈值的选取建立在严密的数学推导之上.另外,本文方法在进行地震P波到时自动提取的同时,兼具数据预处理功能,无需额外的基线校正或高通滤波,因而具有较好的实时性.

地震预警PGV-Pd关系参数的距离分段特征1413-1426

作者：刘辰; 李小军; 景冰冰; 席楠; 田秀丰 单位：中国地震局地球物理研究所; 北京100081; 北京工业大学; 北京100124; 中国地震台网中心; 北京100045; 中国地震局兰州地震研究所; 兰州730000
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：地震预警系统需要在破坏性的地震波到来前快速估算地震参数和地震动参数,以对可能出现的地震灾害进行预测,对重要工程、人员密集区域警报信息.以Pd估测PGV的方法是地震预警研究涉及的一种重要问题,该方法利用初至P波触发后前几秒的峰值位移(Pd)对最终地震动峰值速度(PGV)进行估算,以满足预警的需要.本文对2016年在日本发生的熊本地震及其前震、余震的震中距100km以内、矩震级大于4级、井下基岩PGA>5cm·s-2和地表PGA>20cm·s-2的Kik-net强地震动记录进行处理分析,用于研究以Pd估测PGV的方法.将获得的强地震动数据按震中距从0100km平均划分为5个区段,在记录时间310s范围内将Pd的计算取8个时间窗,分别对每个震中距区段、每一个Pd的时间窗下的PGV-Pd数据进行线性拟合,最终提出了一套应对不同震中距对位移幅值连续追踪测定PGV的算法.对每一个震中距区段的研究表明,震中距会对PGV-Pd关系产生影响.对5次地震进行验证分析,认为基于基岩记录估测基岩PGV的准确度高于基于地表记录估测地表PGV的准确度;对震中距进行分段的PGV估测方法准确度高于不考虑震中距因子的估测方法.最后拓展了将井下基岩Pd估测井下基岩PGV这种原地地震预警方法,使其能够为异地P波预警方法服务.

地球物理学报杂志应用地球物理学

基于正交秩-1矩阵追踪的天然地震数据重建研究:以加州San Jacinto断层密集地震台阵为例1427-1439

作者：张雪敏; 付丽华; 张海江; 彭佳明 单位：中国地质大学数学与物理学院; 武汉430074; 中国科学技术大学地球与空间科学学院万泰微地震实验室; 合肥230026
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：由于受地理环境和采集成本等因素的影响,采集到的天然地震数据往往呈现不规则和不完整分布,将直接影响到后续的天然地震数据处理效果,因此需要对缺失数据进行重建.本文将一种基于降秩补全理论的正交秩-1矩阵追踪算法(Orthogonal Rank-One Matrix Pursuit,OR1MP)应用于加州San Jacinto断层带的天然地震数据重建.首先将空间数据的每个频率切片进行Hankel预变换,获取具有低秩结构特征的预变换矩阵,缺失地震道和随机噪声会增加数据预变换矩阵的秩,然后运用OR1MP算法进行降秩处理,最后做反Hankel变换,得到频域上的重建数据.OR1MP算法对2D和3D的加州San Jacinto断层带的天然地震数据实验结果表明,OR1MP算法能够有效地增加地震体的峰值信噪比,能较好地实现对天然地震信号的重建.

修正辛格式有限元法的地震波场模拟1440-1452

作者：苏波; 李怀良; 刘少林; 杨顶辉 单位：西南科技大学计算机科学与技术学院; 四川绵阳621010; 中国工程物理研究院研究生院; 四川绵阳621900; 核废物与环境安全国防重点学科实验室; 四川绵阳621010; 清华大学数学科学系; 北京100084
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：三角网格有限元法具有网格剖分的灵活性,能有效模拟地震波在复杂介质中的传播.但传统有限元法用于地震波场模拟时计算效率较低,消耗较大计算资源.本文采用改进的核矩阵存储(IKMS)策略以提高有限元法的计算效率,该方法不用组合总体刚度矩阵,且相比于常规有限元法节省成倍的内存.对于时间离散,将有限元离散后的地震波运动方程变换至Hamilton体系,在显式二阶辛Runge-Kutta-Nystr9m(RKN)格式的基础之上加入额外空间离散算子构造修正辛差分格式,通过Taylor展开式得到具有四阶时间精度时间格式,且辛系数全为正数.本文从理论上分析了时空改进方法相比传统辛-有限元方法在频散压制、稳定性提升等方面的优势.数值算例进一步证实本方法具有内存消耗少、稳定性强和数值频散弱等优点.

基于快速非支配排序遗传算法的VTI介质多分量叠前联合反演1453-1470

作者：刘炜; 王彦春; 谢玮 单位：中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院; 北京100083
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：在VTI介质中,由于引入了各向异性参数使得多分量多参数地震反演问题的非线性程度显著增加,因此采用传统的权重加权法构建单目标函数进行反演得到的反演结果往往并不理想.本文以反射率法为基础,结合快速非支配排序遗传算法研究了一种VTI介质的多分量叠前联合反演方法.该方法以反射率法为正演方程,应用互相关原理构建PP波和PSV波的多目标函数,进而采用快速非支配排序遗传算法全局寻优获得VTI介质的厚度、纵横波速度、密度和各向异性参数等多个参数.在正演的过程中,反射率法可以考虑几何扩散、吸收衰减、透射损失、多次波以及纵横波旅行时不匹配等地震波传播效应,更能精确地描述地震波在地下地层中的真实传播情况;在反演的过程中,快速非支配排序遗传算法可以在不引入权重系数的条件下同时优化多个目标函数,获得联合反演问题的Pareto最优解,既不添加权重系数影响又充分利用多分量地震数据.模型测试结果验证了该反演方法的有效性和可行性.

数据域特征波反射走时反演1471-1479

作者：冯波; 王华忠; 冯伟 单位：波现象与反演成像研究组(WPI); 同济大学海洋与地球科学学院; 上海200092; 资源建设部; 中山大学图书馆; 广州510275
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：地震波的运动学信息(走时、斜率等)通常用于宏观速度建模.针对走时反演方法,一个基本问题是走时拾取或反射时差的估计.对于成像域反演方法,可以通过成像道集的剩余深度差近似计算反射波时差.在数据域中,反射地震观测数据是有限频带信号,如果不能准确地确定子波的起跳时间,难以精确地确定反射波的到达时间.另一方面,如果缺乏关于模型的先验信息,则很难精确测量自地下同一个反射界面的观测数据同相轴和模拟数据同相轴之间的时差.针对走时定义及时差测量问题,首先从叠前地震数据的稀疏表达出发,利用特征波场分解方法,提取反射子波并估计局部平面波的入射和出射射线参数.进一步,为了实现自动和稳定的走时拾取,用震相的包络极值对应的时间定义反射波的到达时,实现了立体数据中间的自动生成.理论上讲,利用包络极值定义的走时大于真实的反射波走时,除非观测信号具有无限带宽(即delta脉冲).然而,走时反演的目的是估计中-大尺度的背景速度结构,因此走时误差导致的速度误差仍然在可以接受的误差范围内.利用局部化传播算子及特征波聚焦成像条件将特征波数据直接投影到地下虚拟反射点,提出了一种新的反射时差估计方法.既避免了周期跳跃现象以及串层等可能性,又消除了振幅因素对时差测量的影响.最后,在上述工作基础之上,提出了一种基于特征波场分解的新型全自动反射走时反演方法(CWRTI).通过对泛函梯度的线性化近似,并用全变差正则化方法提取梯度的低波数部分,实现了背景速度迭代反演.在理论上,无需长偏移距观测数据或低频信息、对初始模型依赖性低且计算效率高,可以为后续的全波形反演提供可靠的初始速度模型.理论和实际资料的测试结果证明了本文方法的有效性.

矢量黏弹性衰减补偿高斯束偏移1480-1491

作者：石星辰; 毛伟建; 栗学磊 单位：中国科学院测量与地球物理研究所计算与勘探地球物理研究中心; 大地测量与地球动力学国家重点实验室; 武汉430077; 中国科学院大学; 北京100049
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：基于弹性波动理论的多波多分量高斯束偏移具有计算效率高和成像准确等优点.但是目前此方法没有考虑实际地下介质的黏弹性对地震波传播的影响,从而无法补偿能量衰减和校正相位畸变,这使得该方法对一些含高黏弹性地层的成像效果不佳.针对衰减区域的成像问题,本文提出一种黏弹性衰减补偿高斯束偏移方法,该方法以多波多分量矢量波场弹性高斯束偏移方法为基础,在偏移过程中沿射线路径通过引入品质因子Q来考虑黏弹性影响并进行衰减补偿.该方法能够在偏移过程中实现PP波和PS波的自动分离及分别成像.同时,本文给出了在矢量波场偏移过程中提取角度域共成像点道集的方法,以便用于成像质量控制,并为后续速度和黏弹性参数反演提供所需的数据.本文利用2D层状模型和洼陷模型进行了方法测试,其成像结果验证了本文所提出的黏弹性衰减补偿高斯束偏移方法的可行性和有效性.

面向目标的起伏地表组合震源延时参数计算方法1492-1501

作者：秦龙; 尹成; 崔永福; 刘正文; 张振; 方兵; 陶正武 单位：中国石油塔里木油田分公司勘探开发研究院; 新疆库尔勒841000; 西南石油大学地球科学与技术学院; 成都610500
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：组合震源技术通过调节延迟激发时间和震源埋藏深度能够实现地震波场的定向传播,提高地震波的照明能量和地震数据信噪比.然而,目前国内外对基于特定目标的组合震源最佳聚焦方向的选取以及起伏地表组合震源定向理论的研究相对较少.在聚焦方向选取方面,目前基本是利用多种不同延时参数的组合震源分别进行试验,从而确定较好的组合震源延时参数.本文则利用爆炸反射面原理,在目的层界面上均匀布置震源同时激发地震波,能够产生垂直于地层界面传播的平面波,当初至波传播至地表时进行地表方向统计.根据互易性原理,以初至波传播方向的反方向为聚焦方向,激发产生的地震波主波束方向将垂直入射到目的层界面上,从而精确的计算出组合震源的最佳聚焦方向.在组合震源定向方面,目前主要是利用组合震源方向因子公式进行计算,但该方法要求震源布置在同一条直线上,并不能满足起伏地表的应用要求.本文以惠更斯-菲涅尔原理为理论基础,提出通过炮点向量在聚焦方向上的投影来确定组合震源传播至虚拟波前的走时,从而确定任意起伏地表组合震源的延迟激发时间.该方法不仅能够计算出沿给定地质模型的目的层界面垂直入射的组合震源聚焦方向,也能够确定任意起伏地表情况下形成沿该聚焦方向定向传播地震波场的组合震源延迟激发时间.因此,本文提出的面向目标的起伏地表组合震源延时参数计算方法对组合震源数据采集具有理论与实践意义.

利用重磁资料研究西非中南段含盐盆地构造区划1502-1514

作者：纪晓琳; 王万银; 杜向东; 鲁宝亮; 黄兴文; 冯旭亮; 郭允 单位：长安大学重磁方法技术研究所; 长安大学地质工程与测绘学院; 长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室; 西安710054; 中海油研究总院; 北京100027; 西安石油大学地球科学与工程学院; 西安710065
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：西非中南段含盐盆地位于大西洋东岸浅海区,在构造演化的过渡阶段形成了巨厚的Aptian期蒸发盐岩,将该区分为盐上层、盐层和盐下层三个构造层序.而盐岩的遮蔽效应使得盐下层地震反射品质差、盐下层序研究程度低,致使裂谷主控断裂、裂谷规模及展布形态不清楚.本文利用重、磁资料覆盖面广、横向分辨能力强、受盐岩影响小的优势,结合地震及地质资料,研究了西非中南段含盐盆地盐下构造格局.通过研究表明,西非中南段含盐盆地整体呈现'东西分带,南北分块'的构造特征;重新厘定了里奥穆尼、加蓬、下刚果和宽扎4个含盐盆地边界;识别了2个盐下裂谷带及其内部28个盐下凹陷,盐下凹陷呈现垒堑相间的结构特征;推断了盐下一级断裂16条,二级断裂23条,呈现'东西拉张,北东走滑'的力学特征.该项研究成果为该区盐下地震层序再解释、盐下油气战略选区及下一步勘探部署提供了地球物理依据.

基于地质体空间位置优化约束的航空重力梯度数据三维物性反演1515-1525

作者：张楠; 吴燕冈; 周帅; 孙鹏飞 单位：吉林大学地球探测科学与技术学院; 长春130026; 中色杰泰地球物理科技(北京)有限公司; 北京100012; 河北工程大学地球科学与工程学院; 河北邯郸056038
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：重力数据的物性反演面临着严重的多解性问题,降低多解性的有效手段是加入约束条件.而边界识别、深度估计及成像方法可获取地质体的水平位置、深度范围等几何参数信息,本文将基于数据本身挖掘的地质体几何参数信息约束到物性反演中,以降低反演的多解性.通过引入基于深度信息的深度加权函数及基于水平位置的水平梯度加权函数建立优化约束条件,有效地提高了反演结果的横向及纵向分辨率.重力梯度数据包含更多的地质体空间特征信息,将优化约束反演方法应用到全张量数据的反演中,模型试验表明本文方法反演结果与理论模型更加吻合.最后对美国路易斯安那州文顿盐丘实测航空重力梯度数据的应用表明,本文方法在其他地球物理、地质资料不足的情况下获得更可靠的反演结果.

浅海瞬变电磁全波形响应特征及探测能力分析1526-1540

作者：赵越; 许枫; 李貅; 鲁凯亮 单位：中国科学院声学研究所; 北京100190; 北京海洋声学装备工程技术研究中心; 北京100190; 长安大学地质工程与测绘学院; 西安710054
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：瞬变电磁法在浅海工程勘探等领域受到了越来越多的关注.目前浅海瞬变电磁仍处于应用初期,相关研究少且未有成熟装备问世,有必要研究其探测能力并为观测系统选取最佳观测参数.本文以几种典型发射波形为例,采用褶积算法细致分析了不同发射波形条件下浅海瞬变电磁on-/off-time响应受海底介质电导率、磁导率及发射波形脉宽等参数的影响特征与规律;通过三维正演并设定极限探测深度阈值,进一步分析不同发射波形on-/offtime期间浅海瞬变电磁探测能力及对典型三维目标体的极限探测深度.基于本文研究成果,可为浅海瞬变电磁探测装置设计、观测系统的参数选取及试验参数的选取等提供了一些有价值的理论借鉴.

单极源钻铤波传播机制的实验研究1541-1553

作者：王军; 李红一; 关威; 胡恒山; 杨玉峰 单位：哈尔滨工业大学航天学院; 哈尔滨150001
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：为了研究随钻声波测井中单极源钻铤波的传播特性,本文在水池中进行了缩小尺寸的随钻声波测井实验.首先建立了实验室内高分辨的数据采集系统(24位分辨率/1.25 MS/s采样率)和高精度三维运动控制系统(最小移动步长0.5mm),并通过测量声源和接收换能器之间直达流体声波信号,验证了声源/接收探头和实验测量系统的有效性.之后对4种实验模型下单极源激发钻铤波的传播规律进行了实验分析,分别在钻铤内部和钻铤外流体中记录了钻铤波信号,重点分析了不同情况下钻铤内部直达钻铤波和钻铤外部泄漏钻铤波的幅值差异性及产生原因,讨论了泄漏钻铤波沿着井轴方向和直径方向的衰减规律.实验结果表明:钻铤波在声源和钻铤分离情况下依旧可以激发很强的钻铤波,但当钻铤被截断后两部分钻铤波同时消失,在截断位置转化成流体声波波群继续向前传播.此外,通过定量分析两部分钻铤波的幅值特性发现,泄漏钻铤波的幅值约为直达钻铤波幅值的1/4,两者处于同一量级,因此,泄漏钻铤波对测量纵横波的干扰是不可忽略的,进而本文提出一种随钻声波测井接收器的布置方法,以有效削弱测井全波中直达钻铤波和泄漏钻铤波信号的幅度.本文实验结果对认识单极源钻铤波的激发和传播机制具有重要意义.

含偏心点声源的随钻测井声场模拟和地层各向异性反演研究1554-1564

作者：卫建清; 何晓; 李希强; 陈浩; 王秀明 单位：北京市海洋深部钻探测量工程技术研究中心; 北京100190; 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室; 北京100190; 3; 中国科学院大学; 北京100049; 中国石油长城钻探工程有限公司测井技术研究院; 北京102206
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：地层横波波速测量以及各向异性评价是目前随钻声波测井应用及方法研究的难题之一.针对这些问题,本文试图从钻铤上的偏心点声源在各向异性地层中的响应出发,寻求和探讨解决方案.我们基于三维有限差分模拟的随钻测井信号,研究了偏心点声源在水平横向各向同性(HTI)慢速地层井孔中激发声波传播规律,研究结果表明:在HTI地层中偏心点声源能够同时激发出快、慢两种波形,并且此两种波形中主要分别包含快、慢弯曲波,由于与钻铤波的耦合作用,其速度总是分别小于地层快、慢横波波速,所以无法直接用于地层横波波速的测量.但根据进一步的灵敏度分析可知当在3kHz以上时,它们的相速度分别对地层参数水平和垂直剪切模量(c66和c44)最为敏感.基于此特性,本文提出一种基于解析近似解的最小二乘拟合法,能够通过快、慢波频散曲线反演地层横波波速,所测值误差小于3%,并且具有很好的容错率和稳定性;进而由横波速度反演值评价地层各向异性大小.最后,地层快横波偏振方位可以利用垂直于偏心声源方向的偶极采集的信号能量变化曲线来获取.

套后介质声学性质对套管中三种模式波影响的对比分析1565-1572

作者：陈雪莲; 唐晓明 单位：中国石油大学(华东)地球科学与技术学院; 青岛266580
期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：由于套管的厚度小于目前声波测井仪器工作频率下的波长,声波仪器工作时可在套管中激发Lamb波或SH模式波.目前评价水泥胶结质量的声波测井仪器主要是利用套管中的对称Lamb波(拉伸波,S0模式)或反对称Lamb波(泄漏弯曲波,A0模式)的相对幅度或衰减评价套管与水泥之间的胶结程度.Lamb波可看作是纵波和横波在套管边界的耦合形成的,在套管中还存在另一种非耦合的SH横波,偏振方向与套管轴向平行沿着周向传播.本文基于定向声源辐射技术,实现了对称Lamb波、反对称Lamb波的分波模拟技术,数值研究了套管后耦合不同声阻抗介质时,对称Lamb波、反对称Lamb波以及SH横波的测井响应,通过频散衰减曲线以及模式波的波形响应幅度的直观显示表明,由于套管中的SH波仅向固体水泥中辐射剪切波,这一传播特征与套管中的Lamb波相比可以极大提高套管-水泥界面胶结状况的测量灵敏度.Lamb波的固有缺陷是套管与两侧介质的较大声阻抗反差使得在井中测量套管后面水泥界面的灵敏度受到相当大的限制.

地球物理学报杂志默认

《地球物理学报》稿约1573-1573

期刊：《地球物理学报》2019年第04期
摘要：《地球物理学报》创刊于1948年,是中国科学院地质与地球物理研究所、中国地球物理学会联合主办的有关地球物理科学的综合性学术刊物.主要刊载固体地球物理、应用地球物理、地磁和空间物理、大气和海洋地球物理,以及与地球物理密切相关的交叉学科研究成果的高质量论文.作者和读者对象主要为从事地球物理学、地球科学及其他相关学科的国内外科技工作者和大专院校师生.月刊,在国内外发行.