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地球物理学报 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊

文献量:1948

影响因子:1.62

复合影响因子:1.73

主管单位:中国科学院

国内刊号:11-2074/P

创刊时间:1948

主办单位:中国地球物理学会...

出版地方:北京

发行周期:月刊

国际刊号:0001-5733

邮发代号:2-571

业务类型:期刊征订

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地球物理学报 2019年第09期杂志 文档列表

地球物理学报杂志空间与大气物理学·重力与大地测量学
基于地磁台站数据对磁暴期间环电流和场向电流的分布特征研究3209-3222

作者:赵旭东; 何宇飞; 陈俊; 张素琴; 李琪; 袁伊人 单位:中国地震局地球物理研究所; 北京100081; 北京大学地球与空间科学学院地球物理学系; 北京100871; 安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站; 安徽亳州233527; 安徽省蒙城地震台; 安徽亳州233527
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:磁暴的发生与环电流的变化密切相关.除了对称环电流外,部分环电流在磁暴的发展过程中也起到了重要的作用,同时部分环电流通过场向电流与极区电离层中的电流形成回路.本文应用INTERMAGNET地磁台网北半球中低纬区域地磁台站数据,对不同强度4个磁暴事件主相和恢复相期间部分环电流和场向电流的磁地方时分布进行了分析和讨论.对于每一个磁暴事件,在低纬地区(地磁纬度约0°-40°N)选用地磁经度上大致均匀的8个台站,通过坐标转换计算平行于磁偶极轴的地磁场水平分量H来分析磁暴期间环电流所引起的磁场扰动;在低纬地区8个台站的基础上增加中纬地区(地磁纬度约40°N-60°N)地磁经度上大致均匀的6个台站,计算地磁坐标系下地磁场东西分量Y来分析磁暴期间场向电流在中低纬地区引起的磁场扰动.结果表明,磁暴主相期间的部分环电流主要作用于磁地方时昏侧和夜侧扇区,并且主相和恢复相期间部分环电流引起的磁场变化随着磁暴级别的增大而增大;磁暴主相期间向下的场向电流多出现在夜侧至晨侧扇区,向上的场向电流多出现在昏侧至午后扇区,且中纬地区向下和向上场向电流的展布范围明显大于低纬地区;恢复相期间弱、中磁暴事件的场向电流呈现与部分环电流相同的减弱趋势,而强、大磁暴事件在恢复相末期场向电流引起的磁场变化明显不同于恢复相的其他时刻,这可能与高纬较强的亚暴活动有关.

基于LWPC和IRI模型的NWC台站信号传播幅度建模分析3223-3234

作者:易娟; 顾旭东; 李志鹏; 林仁桐; 蔡毅徽; 陈隆; 倪彬彬; 乐新安 单位:武汉大学电子信息学院; 武汉430072; 中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理重点实验室; 北京100029; 中国科学院比较行星学卓越创新中心; 合肥230026
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:频率为3~30kHz的甚低频(VLF,Very Low Frequency)电磁波具有波长长、传播距离远的特点,能够沿地面-低电离层波导进行传播,在通信、导航等许多领域都被广泛应用.基于波导模理论的长波传播模型(LWPC,Long-Wavelength Propagation Capability)能够用于计算甚低频波的传播路径及幅度,进而研究耀斑、磁暴、地震等事件对电离层的扰动.本文利用国际电离层参考模型(IRI,International Reference Ionosphere)对LWPC中电子密度和碰撞频率进行改进,并将模拟结果与武汉大学VLF接收机实际观测到的NWC(North West Cape)台站信号幅度进行比较分析,结果表明改进后LWPC模型得到的幅度及变化趋势与实际值更加接近.LWPC模型给出的电子密度与IRI模型得到的电子密度在日间基本一致,但是在夜间存在差异,造成夜间部分区域NWC台站信号幅度的差异性,验证了电离层电子密度对于VLF信号传播具有的重要影响.传播路径上的晨昏变化也可以引起VLF信号幅度分布的突变,在日出和日落时间段内存在明显的过渡区域.基于IRI模型的LWPC,改善了VLF电波传播过程的预测分析效果,提供了一种长波导航通信质量的评估方法.

基于IGS台网观测的2001-2008年赤道电离异常的强度和半球不对称特征3235-3246

作者:梅雪飞; 罗伟华; 蔡红涛; 朱正平; 常珊珊 单位:武汉大学电子信息学院; 武汉430072; 中南民族大学电子信息工程学院; 武汉430074; 中南民族大学智能无线通信湖北省重点实验室; 武汉430074
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:赤道电离异常(Equatorial Ionization Anomaly,EIA)是低纬电离层中的一个重要现象.本文基于IGS台网提供的2001-2008年期间的电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC)数据,分析了120°E区的EIA强度和磁南北半球不对称性在磁平静时期的变化特征,包括对地方时、季节和太阳活动的依赖.本文结果表明,(1)EIA强度表现出显著的随地方时和季节的变化特征.EIA强度在0200LT和2000LT附近分别出现一个极值,且2000LT附近的EIA强度更大;EIA强度通常在春/秋季较大,在夏/冬季较小,且冬季要大于夏季.(2)EIA南北半球不对称也表现出随地方时和季节变化特征.EIA半球不对称在0200LT和2000-2200LT附近分别出现一个极值;EIA半球不对称的季节变化特征还依赖于太阳活动,太阳活动高年期间,EIA半球不对称通常在春/秋季更显著;太阳活动低年期间,EIA半球不对称通常在冬季更显著.(3)EIA强度和半球不对称性的逐日变化和月变化表现出对太阳活动存在一定的依赖,但依赖性并不显著.2000LT(0200LT)附近的EIA强度的月变化与太阳活动整体呈正(负)相关,而2200LT(0200LT)附近的EIA半球不对称的月变化与太阳活动整体呈负(负)相关.(4)影响EIA强度变化的主要因素可归于纬圈电场和中性风场;影响EIA半球不对称变化的主要因素可归因为子午中性风场.

双台风“玛娃(2005)”和“古超(2005)”移动路径与强度的伴随敏感性分析3247-3258

作者:韩峰; 储可宽; 谈哲敏; 张熠; 刘昊炎 单位:南京大学大气科学学院; 中尺度灾害性天气教育重点实验室; 南京210023; 河海大学海洋学院; 南京210098
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:本文利用WRF模式及其伴随模式研究了2005年发生在西北太平洋的一对双台风玛娃和古超的移动路径与强度的伴随敏感性特征,一方面探讨了环境场对双台风的影响,另一方面也讨论了双台风之间的相互影响过程的差异.首先,利用双台风初始化技术准确地模拟了双台风的演变过程,并以此模拟结果为背景场计算了台风的中心扰动气压和引导气流的伴随敏感性.研究结果表明:伴随敏感性不但能反映环境场对双台风的影响,还能指示双台风之间相互影响过程的差异.从台风强度的敏感性来看,影响台风强度变化的高影响区均位于台风中心附近,弱台风古超的强度敏感性的量级要大于强台风玛娃的强度敏感性,表明双台风中较弱的那个更容易受到外部环境变化的影响.台风引导气流的敏感性分布也存在较大差异,强台风玛娃的移动主要受到其西北侧的高空槽,其自身环流以及台风古超的影响,而弱台风古超的引导气流的敏感性主要位于其自身环流附近以及双台风之间的区域.最后,通过在理想试验中增加初始时刻高空槽的强度以及弱台风古超的强度,证实了台风玛娃的移动路径的变化与伴随敏感性的分析一致.

顾及非线性改正的动力学方法反演GRACE时变重力场模型3259-3268

作者:梁磊; 于锦海; 朱永超; 万晓云; 常乐; 徐焕; 王凯 单位:中国科学院计算地球动力学重点实验室; 北京100049; 中国科学院大学地球与行星科学学院; 北京100049; 山东交通学院; 济南250357; 中国地质大学(北京)土地科学技术学院; 北京100083; 总装备部工程设计研究总院; 北京100028
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:本文利用解的叠加原理求解了轨道扰动微分方程组,构建了扰动位系数与轨道和星间距变率的观测方程,并分别引入非线性改正项.通过惯性坐标系与运动坐标系的转换求解状态转移方程组,分析了观测方程的低频误差特征,导出了目前常用的消除剩余星间距变率低频误差的五参数或七参数经验公式.此外,根据非惯性力模型误差是分段标定的特点,提出利用三次样条函数来处理低频误差,通过模拟计算表明三次样条函数处理低频误差略优于七参数.最后,处理实际的GRAEC Level-1b数据,解算了2006年1月至2009年12月期间的月时变重力场模型UCAS_Grace01,通过在不同区域进行比较可以得出本文计算的时变重力场模型与国际官方机构精度基本是一致的结论.

基于新型主成分加权平均归一化法优选水下重力匹配导航适配区3269-3278

作者:李钊伟; 郑伟; 房静; 吴凡 单位:中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室; 北京100094; 辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院; 辽宁阜新123000; 河南理工大学测绘与国土信息工程学院; 河南焦作454000; 江苏海洋大学测绘与海洋信息学院; 江苏连云港222005; 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; 中国电子科技集团公司第三十九研究所; 西安710065
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:本文开展了水下潜器重力匹配导航的匹配区适配性评价研究.第一,本文综合考虑了重力异常标准差、坡度标准差、粗糙度、重力异常差异熵、分形维数等重力场主要特征参数,联合主成分分析准则和加权平均原理,提出了新型主成分加权平均归一化法;第二,基于新型主成分加权平均归一化法,计算可评价重力异常基准图各区域匹配效果的总体特征参数指标,依据总体特征参数指标进行优良适配区、一般适配区和非适配区划分;第三,在相同条件下,在划分的优良适配区、一般适配区和非适配区内,分别进行重力匹配数值模拟验证比较,结果表明,优良适配区的重力匹配效果显著,匹配概率约为98%,匹配稳定性高,位置误差小于1个重力异常基准图格网.

基于独立分量分析的南极半岛GNSS网区域滤波3279-3295

作者:李斐; 李文浩; 张胜凯; 雷锦韬; 张卿川; 袁乐先 单位:武汉大学中国南极测绘研究中心; 武汉430079; 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室; 武汉430079
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:高精度GNSS速度场是研究地壳垂向运动及板块运动的基础,能够为冰川均衡调整(Glacial Isostatic Adjustment,GIA)的建模提供外部检核和新的约束.共性误差(Common Mode Error,CME)是区域连续GNSS时间序列中存在的一种与时空相关的主要误差源,通过空间滤波可有效的降低共性误差的影响,提高坐标时间序列的精度.目前广泛采用的主分量分析法(Principal Component Analysis,PCA),基于二阶统计量(方差和协方差)进行处理,没有充分利用CME高阶统计信息.而独立分量分析ICA(Independent Component Analysis),引入高阶统计量,能够分离出统计独立的非高斯信号.以南极半岛地区的15个GNSS站点为例,由于某些站点存在强烈的局部效应,因此引入了因子分析法首先对异常站进行剔除,然后对比分析了PCA和ICA方法在南极半岛地区区域滤波结果.结果显示,ICA的滤波效果要优于PCA,ICA滤波前后E、N、U三个方向RMS平均降低44.69%、26.94%、34.87%,不确定度分别降低37.43%,44.58%,55.86%,有效的降低了GNSS残差序列的发散性和速度的不确定度.

地球物理学报杂志地球动力学·地震学·海洋地球物理学·地磁学
攀枝花古地幔柱壳、幔结构与地球物理边界场特征3296-3320

作者:滕吉文; 宋鹏汉; 刘有山; 张雪梅; 马学英; 闫雅芬 单位:中国科学院地质与地球物理研究所; 北京100029; 中国科学院大学; 北京100049; 中国地震局台网数据中心; 北京100045
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:攀枝花古地幔柱的形成与演化对这一地域的大地构造格局、金属矿产的聚集和区域大陆动力学研究均有着极为重要的科学意义和应用价值.本文通过穿越攀枝花古地幔柱中心部位的四条人工源深部地震探测剖面和区域地球物理边界场响应研究提出:(1)攀枝花古地幔柱具有特异的壳、幔速度结构;(2)在其中心部位由结晶基底到壳、幔边界均为高速体,且结晶基底和Moho界面局部隆起、地壳内部存在厚达10余千米的低速层,且被数条深、大断裂切割;(3)重力场、磁力场的边界异常场响应组构了攀枝花古地幔柱的地表形态和中心部位的圈闭范围.

青藏高原“亚东-东巧-葫芦湖”大陆裂谷带形成的深层动力过程3321-3339

作者:滕吉文; 宋鹏汉; 刘有山; 张雪梅; 马学英; 闫雅芬 单位:中国科学院地质与地球物理研究所; 北京100029; 中国科学院大学; 北京100049; 中国地震局台网数据中心; 北京100045
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:正确理解亚东-东巧-葫芦湖构造带的形成与属性对深化认识青藏高原的地壳形变、物质运动的行为与轨迹和深层动力过程极为重要.通过较系统的多元要素分析和研究发现:(1)基于壳、幔结构的空间展布特征表明,这是一条在EW向拉张力系作用下的陆内裂谷带;(2)强烈地震的活动与发生、大地热流异常值展布和地幔对流应力场研究证明,它是一条现今活动的大陆裂谷带;(3)该裂谷带的形成与演化乃地球内部物质与能量强烈交换的产物.

青藏高原东北缘甘东南地区地壳各向异性特征及构造意义3340-3353

作者:邵若潼; 沈旭章; 张元生 单位:中国地震局兰州地震研究所; 兰州730000; 中山大学地球科学与工程学院; 广州510275
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:本文利用径向和切向接收函数确定地壳各向异性的方法,处理了布设在青藏高原东北缘甘东南地区、横跨西秦岭北缘等断裂的24个密集宽频带流动台站远震资料,得到了研究区地壳各向异性特征.结果显示,平均快波方向呈现NW-SE、NWW-SEE及NNW-SSE,平均分裂时间0.56s.甘东南中部及北部地区快波方向与GPS速度方向、前人利用XKS波分裂获取的快波方向及该地区断层展布方向基本一致,说明该地区壳幔运动可能是耦合的.同时研究区南部少数台站快波方向呈现NNW-SSE,与断裂方向及GPS速度方向有一定夹角,表明台站下方壳幔运动可能是解耦的.全区快波方向自北向南由近E-W逐渐转变为NW-SE,最后变为NNW-SSE.据此推测地壳在该区的变形挤压有顺时针方向旋转的趋势,这与该区块体挤压应力方向一致.

天山造山带地区瑞利面波相速度与方位各向异性3354-3364

作者:吕子强; 赵俐红; 李铂; 杨玉永 单位:山东省地震局; 工程地震重点实验室; 济南250000; 中国地震局地球物理研究所; 北京100081; 山东科技大学地球科学与工程学院; 青岛266590; 青岛海洋科学与技术国家实验室; 海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室; 青岛266237
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:天山造山带作为世界上陆内最大的造山带之一,现今地震活动频繁,造山运动强烈,是开展陆内造山和内陆地震活动研究的天然试验场.本文利用整个天山造山带地区国内及国际台网的108个地震台站连续三年的背景噪声资料,提取了8~50s周期的瑞利面波相速度频散曲线,并构建了整个天山造山带地区的二维瑞利面波相速度与方位各向异性分布图像.结果表明:浅部结构与地表的地质构造单元具有较大的相关性.低波速异常主要分布于沉积层厚度较大的盆地地区,而高波速异常主要分布于构造活动比较活跃的山脉地区.东天山地区中下地壳存在比较弱的低波速异常,而塔里木盆地和准噶尔盆地汇聚边缘的上地幔区域则表现为明显的高波速异常,各向异性快波方向呈现近NS向的特征,暗示着塔里木盆地和准噶尔盆地的岩石圈已经俯冲至东天山的下方.中天山地区的中下地壳至上地幔区域均呈现为明显的低波速异常,且各向异性快波方向变化比较复杂,表明中天山地区的整个岩石圈结构已经弱化,热物质上涌可能对介质的方位各向异性有一定的影响.西天山及帕米尔高原的上地幔区域存在低波速异常,各向异性表现为NW-SE方向,可能与欧亚板块的大陆岩石圈南向俯冲有关.塔里木盆地内部存在相对弱的低波速异常,推测塔里木盆地可能已经受到上涌的地幔热物质的侵蚀和破坏.

中国东北地区SKS分裂的上地幔各向异性结构与动力学3365-3384

作者:鲁明文; 雷建设; 张贵宾 单位:中国地震局地壳应力研究所(地壳动力学重点实验室); 北京100085; 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09期
摘要:本研究收集了中国东北地区2008-2016年九年时间内207个固定地震台站和127个NECESSArray流动地震台站的波形资料,利用SKS波分裂的最小切向能量网格搜索方法获得了243个台站的有效分裂结果.研究结果显示,尽管研究区各向异性快波方向基本以NW-SE向为主,但无论是在快波方向上还是快慢波时间延迟上不同构造单元内部与不同构造单元之间均存在着较大差别.大兴安岭造山带北部的各向异性快波方向自北向南由NNE-SSW向转变为NNW-SSE向,在中部以NW-SE向为主,而南部自北而南由NE-SW向逐渐转变为近E-W向;松辽盆地的各向异性快波方向在北部自西向东主要表现为由NNW-SSE向逐渐转变为NW-SE向,在中部自西向东由NE-SW向转变为近E-W向,而在南部既有NE-SW向又有NW-SE向;佳木斯地块各向异性方向由西部的NW-SE转变为东部的NNW-SSE,同时快慢波时间延迟逐渐变大;长白山造山带北部自北向南由NW-SE向逐渐转变为近E-W向,中部各向异性快波方向为NNW-SSE向,且快慢波时间延迟较大,而南部以NW-SE向为主;燕山造山带的各向异性快波方向主要沿E-W向分布,基本平行于燕山造山带的走向.这些结果说明,尽管复杂的各向异性快波方向与局部岩石圈拆沉和热物质上涌有关,但更重要是与"大地幔楔"中物质水平流等动力过程密切相关,也有待将来结合更多地震资料如面波不同深度的特征各向异性进行分析.在阿巴嘎火山群、哈拉哈火山群、长白山火山、龙岗火山和镜泊湖火山区及五大连池火山区等特殊构造区的周边地区,各向异性快波方向围绕这些构造区随方位均发生明显变化,暗示了火山区下方热物质上涌可能影响了"大地幔楔"中的软流圈物质水平流方向.

松辽盆地沉积层结构的短周期地震背景噪声成像研究3385-3399

作者:王仁涛; 李志伟; 包丰; 谢军; 赵建忠 单位: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; 中国科学院大学; 北京100049; 浙江海洋大学海洋科学与技术学院; 浙江舟山316022
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:使用位于松辽盆地内部的NECESSArray台阵连续两年背景噪声数据,通过波形互相关和多重滤波方法提取到2~14s较短周期的Rayleigh波群速度和相速度频散曲线,基于快速行进(FMM)面波成像方法得到群速度和相速度成像结果,并采用最小二乘迭代线性方法反演获得了松辽盆地深至12km的三维S波速度结构.本文成像结果显示:松辽盆地内部S波速度分布的横向不均匀性与该区域的构造单元呈现出良好的空间对应关系.从地表至下方的6km深度,盆地北部比南部表现出更加强烈的低速异常,这一特征可能与盆地南北的沉积构造差异有关.中央坳陷区低速异常的边界与嫩江断裂走向相互平行,表明盆地基底断裂对盆地形成演化具有一定的控制作用.在垂直速度结构剖面中,2.9km·s^-1的S波速度等值线与地震反射剖面显示的盆地基底深度大致对应.基于S波速度模型和盆地基底速度(2.9km·s^-1),我们获得精细的松辽盆地沉积层厚度模型,结果表明松辽盆地的沉积层厚度分布呈现出中间厚、四周薄的特征,中央坳陷区的沉积层厚度范围大约在3~6km.

基于频率-贝塞尔变换法的关东盆地S波速度成像3400-3407

作者:吴华礼; 陈晓非; 潘磊 单位:中国科学技术大学地球和空间科学学院; 合肥230026; 南方科技大学地球与空间科学系; 广东深圳518055
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:将一种新的方法--频率-贝塞尔变换法(F-Jmethod)应用于日本NIED在关东盆地布设的MeSO-net台网的背景噪声数据中,证明频率-贝塞尔变换法可以有效地从背景噪声中提取高阶频散曲线.利用提取的基阶和高阶频散曲线反演关东盆地区域的沉积层和地震基岩层的S波速度结构,并将我们反演得到的S波速度结构与Koketsu等提出的日本综合速度结构模型进行对比讨论.我们的例子证明,在基阶面波的基础上,高阶面波能减少在反演中的非唯一性,得到更为准确的S波速度结构.

震源因素对尾波干涉提取经验格林函数的影响3408-3420

作者:冯旭平; 王涛 单位:南京大学地球科学与工程学院地球物理和动力学研究所; 南京210046
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:尾波干涉提取经验格林函数作为现今地震学一项重要的研究,其受震源因素的影响值得细致地探讨.本文通过模拟和实际数据的尾波干涉,系统性讨论了震源倾角、方位角和走向以及震中分布对于提取经验格林函数(主要是PKIKP^2和PKIIKP^2震相)的影响.我们发现PKIKP^2震相的平均信噪比随倾角的增大呈现先增大后减小的变化趋势,并在倾角约为45°时达到最大.基于稳相点分析,本文认为这种变化趋势是因为提取的PKIKP^2震相主要贡献来源于近乎径向方向,而倾角为45°的倾滑型断层事件辐射出的P波能量在径向上最大.此外,断层走向对尾波干涉提取Rayleigh面波并无明显影响,而方位角的影响非常显著.当事件近似在台站对的大圆弧上时,尾波干涉才能提取清晰的Rayleigh面波,这与面波稳相区的空间分布一致.对于PKIKP^2和PKIIKP^2震相,只有当事件分布与台站对大圆弧近垂直并且事件断层走向与线状台阵行时,才能提取清晰的波形.通过计算不同事件和台站分布的震源辐射能量,上述方位角和走向最有利于地核震相的提取.最后,震中分布对尾波干涉提取PKIKP^2震相也有一定的影响:当震中与地心连线和PKIKP^2震相射线路径之间的锐角夹角越小,并且震中距越小时,提取的地核震相的信噪比越高.

基于非结构化网格的边界积分方程方法的断层自发破裂模拟3421-3431

作者:钱峰; 吴葆宁; 冯禧; 张海明 单位:北京大学地球与空间科学学院地球物理系; 北京100871; Department; of; Earth; Sciences; University; of; California; Riverside; CA; 92521; USA
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:地震自发破裂模拟是震源动力学研究的重要内容,了解复杂的断层动力学破裂过程对深入认识震源特征和解释运动学反演结果具有重要意义.基于边界积分方程方法的破裂模拟已经被广泛使用,大多采用的是平面断层模型的结构化网格划分.由于实际的断层往往具有较为复杂的几何特征,为了更为灵活地刻画断层几何复杂性,我们建立断层模型的三角形网格离散方案,通过精确的解析解形式来计算断层各个单元之间的应力格林函数,联立滑动弱化摩擦准则和非奇异边界积分方程,对断层的自发破裂过程进行了模拟.在简单的平面断层模型下,将计算结果与前人的结果进行了对比,验证了方法的正确性与有效性.对于几种常见的复杂断层模型,例如弯折、阶跃、含障碍体断层等,我们模拟了其破裂过程并对计算结果进行了比较与分析.模拟结果表明,非结构化网格划分的边界积分方程方法能够很好地模拟平面矩形断层或由其组成的规则断层,同时也能成功地模拟具有复杂几何形状的不规则断层上的动力学破裂过程.本研究的结果显示了边界积分方程方法在模拟复杂断层系统的动力学破裂问题上具有较广阔的应用前景.

2019年6月17日四川长宁M_S6.0地震序列震源机制解与发震构造分析3432-3447

作者:易桂喜; 龙锋; 梁明剑; 赵敏; 王思维; 宫悦; 乔慧珍; 苏金蓉 单位:四川省地震局; 成都610041
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:2019年6月17日,在青藏高原东缘四川盆地南缘宜宾市长宁县发生M_S6.0地震,其后5天内相继发生了珙县M_S5.1、长宁M_S5.3和珙县M_S5.4强余震;7月4日,在珙县珙泉镇再次发生M_S5.6地震.因灾害叠加,本次地震序列导致13人死亡,200多人受伤,大量房屋受损,造成了重大的人员伤亡和财产损失.本文基于四川区域地震台网提供的地震资料,采用多阶段定位方法,对长宁M_S6.0地震序列早期(2019年6月17日至22日)余震进行了重新定位,同时,利用CAP波形反演方法,获得了序列中截止至7月4日的16次M_S≥3.6地震的震源机制解与震源矩心深度,对该序列的发震构造进行了初步分析.长宁M_S6.0地震序列重新定位后的610次M_L≥1.5地震分布显示余震区呈NW-SE向展布,长约25km,宽5km;序列震源深度在0~10km区间,深度均值约3.2km,但空间上呈西深东浅的分布特征.长宁M_S6.0地震位于余震区的东南端,具单侧破裂特征.CAP波形反演结果显示长宁M_S6.0地震序列以逆冲和逆冲兼走滑型地震为主;16次M_S≥3.6地震的震源矩心深度在1~7km范围,平均深度3.5km,与定位结果一致,揭示本次长宁地震序列发生在上地壳浅部.根据序列空间分布、震源机制解及震区构造特征,推测本次长宁M_S6.0地震序列的发生可能与长宁-双河复式大背斜中白象岩-狮子滩背斜和双河场褶皱及其伴生断层活动有关,位于余震区西北段的6月17日珙县M_S5.1、22日珙县M_S5.4及7月4日珙县M_S5.6地震应为6月17日长宁M_S6.0地震触发白象岩-狮子滩背斜伴生断层活动所致.序列发震构造整体呈NE-SW向挤压为主、兼具一定NW-SE向拉张分量的构造变形特征,与南侧2018年12月16日兴文M_S5.7和2019年1月3日珙县M_S5.3地震所呈现的NW-SE向挤压、NE-SW向拉张构造变形特征具有显著差异,揭示四川盆地南缘地带处于构造变形模式的转换区域,所处构造环境的变化导致本次长宁地震序列震源区�

基于多学科物理观测的地震概率预测方法在川滇地区的应用3448-3463

作者:王芃; 邵志刚; 刘琦; 魏文薪; 尹晓菲 单位:中国地震局地震预测研究所; 北京100036
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:川滇地区是我国地震灾害最为严重的地区之一,地震灾害评估对该地区的防震减灾具有重要意义,概率地震危险性分析是量化地震危险性的有效手段.这一方法要求使用可获得的最佳资料来计算地震的长期发生率.通过对比美国加州地区与我国川滇地区积累的资料发现,目前川滇地区的资料积累水平与加州地区正在使用的第三版加州地震破裂预测模型(UCERF3)的要求还有差距,但已可进行多学科综合地震概率计算.通过收集川滇地区地震地质、大地测量和测震学等资料,计算了川滇菱形块体及周边地区不同震级地震的长期发生率,在此基础上给出了未来30年泊松与非泊松分布下峰值地表加速度超越概率的分布.结果显示,在目标峰值加速度较低时,鲜水河断裂带、安宁河断裂带、则木河断裂带、小江断裂带、红河断裂带和小金河断裂带等川滇菱形块体主要边界带均具有较高的超越概率;在目标峰值加速度较高时,川滇菱形块体东边界的鲜水河断裂带、小江断裂带北段和南段以及莲峰-昭通断裂带仍具有较高的超越概率,但其中安宁河断裂带、则木河断裂带和小江断裂带中段概率相对较低.最后通过将本研究的结果与前人结果对比,讨论了结果异同的原因.

南海西南次海盆岩石圈结构及其地质意义3464-3481

作者:胡立天; 张培震; 郝天珧; 徐亚 单位:中山大学地球科学与工程学院; 广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室; 广州510275; 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海); 广东珠海519082; 中国科学院地质与地球物理研究所; 中国科学院油气资源研究重点实验室; 北京100029; 海底科学重点实验室; 自然资源部; 杭州310012; 中国科学院大学; 北京100049
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:南海地区岩石圈资料稀少,阻碍了其形成演化过程的研究.为此,本次研究结合大地热流、空间重力异常、高程、大地水准面和地震数据,在南海西南次海盆反演了两条2.5维岩石圈剖面.本次计算基于三种假设:岩石圈地幔的密度取决于岩石温度;研究区岩石圈处于热稳定状态;研究区处于重力均衡状态.在剖面A-E中,岩石圈底界面从珠江口盆地的105km迅速抬升到西沙海槽处的50km,在西沙海槽、西沙-中沙群岛和西南次海盆变化不大,为50~60km.在剖面F-I中,岩石圈底界面从西沙群岛-中建地块处的88km向海盆逐渐抬升,在西南次海盆处为46~50km,到郑和隆起再逐渐变深至64km.我们比较了西南次海盆岩石圈的冷却模型和热稳定模型,根据冷却模型由水深和热流数据所推断的西南次海盆年龄比实际年龄差很多,说明冷却模型不适用于西南次海盆.通过对比剖面A-E和剖面F-I,说明了剖面A-E经历了更长时间的拉伸,证明南海西南次海盆在形成演化过程中是从北东向南西逐步打开的渐进式扩张.最后,我们综合分析西南次海盆及其大陆边缘的岩石圈结构、减薄陆壳区范围、碳酸盐台地的分布、下地壳韧性流动、流变结构和沉积层特征等多方面资料,认为西南次海盆在形成演化过程中岩石圈地幔首先破裂而地壳后破裂,属于type Ⅱ型非火山型大陆边缘.

复杂地质结构OBS地震剖面震相识别方法3482-3491

作者:庞新明; 赵明辉; 刘思青; 王强; 张浩宇; 任昱; 丘学林 单位:中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室; 中国科学院南海海洋研究所; 广州510301; 广州海洋地质调查局; 广州510760; 中国科学院大学; 北京100049
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:震相识别对获取深部速度结构至关重要.横穿加瓜海脊的T1测线东段,地形高差达3km,沉积厚度相差约2km,沉积基底变化复杂,对海底地震仪(OBS)地震剖面的震相识别增加了难度.本文以该测线东段OBS数据为例,采用地形校正、基底校正、多次波识别、正演模拟、走时投影等多种手段,开展了复杂构造的OBS震相识别研究,获得了测线下方深部速度结构模型.结果表明,采用的方法对复杂地质结构下OBS震相识别是行之有效的,相比传统的方法提供了更多且准确的震相走时信息,获得的速度模型更加可靠.

大陆架科学钻探CSDP-2井的垂直地震剖面测量3492-3508

作者:吴志强; 祁江豪; 张训华; 郭兴伟; 丘学林; 张雪飞; 谭云龙; 黄聿晓; 李文强; 庞玉茂 单位:自然资源部海洋环境地质重点实验室; 青岛海洋地质研究所; 青岛266071; 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室; 青岛266237; 南京地质调查中心; 南京210016; 中国科学院边缘海地质重点实验室; 中国科学院南海海洋研究所; 广州510301; 山东省第三地质矿产勘查院; 山东烟台264004; 东方地球物理公司新兴物探开发处; 河北涿州072751; 山东科技大学; 青岛266510; 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09期
摘要:南黄海海相地层的地震波场特征和层位标定一直是困扰地震勘探的重要问题.为了近距离、高精度和高分辨率地观测井周围构造特征和岩石性质引起的波场变化,为地震资料的采集、处理与解释提供地震波衰减规律、速度与层位标定等信息,对大陆架科学钻探CSDP-2井实施了近零偏移距垂直地震剖面(VSP)观测.针对海相地层顶部强反射界面地震波穿透难的问题,采用了大容量气枪震源并设计了气枪阵列组合方式,提高了激发地震波的能量,获得了强反射界面之下清晰的PP、PS下行波和上行波信号.采用了三分量偏振合成、组合滤波和波场分离等处理方法,对VSP观测数据进行处理,获得了海相三叠系-志留系的精细的纵波、横波速度结构和地层吸收因子等物性数据,建立了钻井地层、测井、VSP上行波和多道地震剖面对应关系,实现了不同尺度的地质和地球物理属性资料的有效衔接,标定了钻井地质剖面上各深度地质体的地震反射特性,厘定了过井地震剖面上反射同相轴的地质属性.此次观测取得的纵波、横波速度信息,成为建立南黄海海相地层速度模型主要的资料来源,也是地震资料的岩性反演处理不可缺少的信息.

亚热带地区发育于不同母岩风化壳上的红壤磁学特征对比及其环境意义3509-3523

作者:郑兴芬; 吕镔; 陈梓炫; 马兴悦; 赵国永 单位:福建师范大学湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地; 福州350007; 福建师范大学地理科学学院; 福州350007; 福建师范大学地理研究所; 福州350007; 信阳师范学院地理科学学院; 河南信阳464000
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:本研究对发育于亚热带地区花岗岩和变质岩风化壳之上的两个红壤剖面进行了系统的环境磁学测量及色度分析,探讨在同一地区不同母质上发育的红壤磁性差异的原因及其环境意义.研究区的两个剖面分别位于福建省南平市高铁北站和纺织厂附近,相距约15km,气候条件基本相同.研究结果表明:(1)较强磁性的花岗岩母质层上发育的南平北站红壤(NPN),在发育过程因母质层中多畴(MD)颗粒磁赤铁矿化的磁铁矿溶解,剖面上部的淋溶层和淀积层虽以较细的稳定单畴(SSD)颗粒和少量的假单畴(PSD)颗粒磁铁矿为主,但剖面磁性自下而上减弱.相较而言,南纺红壤(NF)剖面发育在磁性较弱的变质砂岩上,其过渡层和母质层以赤铁矿为主,因成壤过程中生成较细的超顺磁(SP)磁铁矿使得土壤淋溶层和淀积层磁性增强;说明母质不同是亚热带地区红壤磁性差异的主要原因.(2)NPN和NF两个剖面的气候条件基本相同,磁性差异比色度指标差异更为显著.亚热带地区因剖面受母质影响显著,整体磁性特征不能反映气候;黄度和红度的比值(b^*/a^*)远小于磁性的差异,说明针铁矿和赤铁矿的比值更能反映研究区的平均气候状况,即反映次生磁性矿物含量的参数为更适合的气候指标.

地球物理学报杂志应用地球物理学
黏滞声波地震波场模拟的SG-ONADM混合方法3524-3533

作者:宋国杰; 王智亮; 张新敏; 陈亚丽; 田继东 单位:西南石油大学理学院; 成都610500
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:交错网格方法(SG)和最优近似解析离散化方法(ONADM)是两类典型的地震波场数值模拟方法.两类方法各有其优势,相对于ONADM方法,SG方法在单个时间层内的计算更为简单;相对于SG方法,ONADM方法可以在较大空间步长条件下有效压制数值频散.结合两种方法的优势,本文提出了一种新的地震波场模拟方法(SGONADM).该方法对控制方程中的一阶偏导数采用SG方法给出的一阶偏导数近似公式,高阶偏导数采用ONADM方法给出的高阶偏导数逼近公式.理论分析及数值算例表明,SG-ONADM方法保留了两种方法的优势,不仅能在较大空间步长条件下有效压制数值频散,同时具有较低的内存需求量;在对同一计算区域进行波场模拟时,SG-ONADM方法的计算效率要高于SG方法和ONADM方法.最后,我们使用SG-ONADM方法进行黏滞声波波场模拟,研究了黏滞声波在复杂介质中的传播.

基于非规则双重网格的三维声波方程模拟3534-3544

作者:孙辉; 张剑锋 单位:中国科学院地质与地球物理研究所; 北京100029; 中国科学院地球科学研究院; 北京100029; 中国科学院大学; 北京100049
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:三维声波方程相比二维声波方程能够更好的模拟三维空间的地震波传播,模拟标量近似下的弹性波在三维复杂介质的传播过程.基于非规则网格的正演模拟方法的格子法可以处理很好的刻画起伏地表、速度间断面等复杂构造,但是这类方法需要大量的几何描述来描述网格.本文提出了三维六面体双重网格的格子法来模拟声波方程,一方面该方法继承了格子法能够灵活处理自由表面和速度间断面的特性.另一方面,该方法通过双重网格的实现极大的减少了几何描述文件的大小,可以最大的实现GPU加速,实现粗粒度并行,在节省了几何描述空间的同时达到了很高的加速比.

油水两相渗流多孔介质弹性波传播动力学模型研究3545-3556

作者:刘静; 李悦静; 郑黎明; 蒲春生 单位:中国石油大学(华东)石油工程学院; 山东青岛266580; 燕山大学车辆与能源学院; 河北秦皇岛066004
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:弹性波在储层渗流场中的传播与衰减规律是研究波场强化采油动力学机理的重要基础.基于等效流体理论和饱和静态流体弹性波传播Biot理论,建立油水两非混相流体渗流条件下储层多孔介质中弹性波传播的动力学模型,通过算例求解与分析,发现含油水两相渗流储层多孔介质中同时存在着3种纵波P1、P2、P3和1种横波S;受频率和含水饱和度的影响,各波波速和品质因子呈现出不同变化规律,4种体波波速与频率、饱和度正相关,P1、P2波品质因子与饱和度正相关,P3和S波品质因子与饱和度负相关;最后,通过与传统静态弹性波模型结果对比,进一步分析了宏观渗流场对弹性波传播特征的影响规律,为揭示低频人工地震波辅助强化采油技术的动力学机理和工艺参数优化提供了重要理论依据.

非均匀流-固边界耦合介质多参数全波形反演方法3557-3570

作者:李青阳; 吴国忱; 吴建鲁 单位:中国石油大学(华东)地球科学与技术学院; 青岛266580; 海洋国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室; 青岛266071
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:海洋勘探环境可以抽象为下伏固体与上覆流体相互耦合的介质,本文针对流-固边界耦合介质提出了一种高效、稳定的多参数(速度和密度)全波形反演方法.本文采用弹性波一阶位移-应力方程作为过渡层耦合声波压力方程与弹性波位移方程来模拟耦合环境,相比于传统的交错网格建模方法或者构建连续性条件,本文提出的方法在正演精度和稳定性上凸显出很大优势,极大降低了计算内存.反演策略对多参数全波形反演至关重要,由于不同参数之间的相互耦合使得密度在多参数全波形反演中较难获得,因此本文将非均匀流-固边界耦合介质多参数全波形反演分为两个步骤完成:第一步利用变密度声波方程结合推导出的密度梯度算子进行纵波速度和密度的双参数反演;第二步根据链式法则求取横波速度的梯度,结合第一步的反演结果使用流-固边界耦合方程反演横波速度.最后通过与声波动方程数值模拟结果对比证明正演算法的准确性;上覆流体的Marmousi-2模型的数值试验测试说明反演方法的有效性和适应性.

煤层气赋存的分形特征研究3571-3579

作者:王辰; 冯增朝; 周动; 赵东; 蔡婷婷 单位:太原理工大学; 原位改性采矿教育部重点实验室; 太原030024; 太原理工大学安全与应急管理工程学院; 太原030024
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:本文利用红外热成像手段,对微小煤样内的甲烷吸附区进行了观察,并评估其吸附特征与在煤中的分布规律.研究表明煤中存在不同尺度与甲烷吸附能力的甲烷富集区,吸附/解吸甲烷时,甲烷富集区比邻近区域具有更明显的升温/降温现象.通过图像处理的方法对不同吸附压力条件下的红外热像图中的甲烷富集区进行提取,采用盒维数进行统计发现甲烷富集区符合分形规律.试验表明随着吸附压力升高,甲烷富集区的分形维数增大,分布初值减小.对两个不同煤田的煤层气富集区进行统计表明:从微米级到千米级尺度范围内,甲烷富集区分布具有分形特征,且分形维数均在1.5~2.00之间.

全张量磁梯度数据的斜导数特征值边界识别方法研究3580-3590

作者:郭华; 韩松; 郑强; 梁韧; 段然; 刘浩军; 李西子 单位:中国自然资源航空物探遥感中心; 北京100083; 吉林大学; 长春130026; 中国地质大学(北京); 北京100083
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:本文提出了一种全张量磁梯度数据的斜导数边界识别方法,该方法利用全张量磁梯度数据定义了北向斜导数、东向斜导数和垂向斜导数.模型试验表明,北向和东向斜导数无法有效识别磁性异常体边界,异常形态复杂虚假异常较多,而垂向斜导数在高纬度斜磁化或者垂直磁化条件下可以清晰而准确得识别地质体的边界,具有一定的深度识别能力.与现有磁张量梯度的边界识别方法相比,识别效果好,可以有效均衡不同深度地质体的响应.将上述方法应用于大兴安岭地区实测航磁三分量数据转换得到的全张量数据,获得了研究区浅部磁性体的分布,并与三分量数据进行联合解释,取得良好的地质效果.

巷道CSAMT法的目标体分辨能力研究3591-3600

作者:高雅; 底青云; 付长民; 雷达 单位:中国科学院大学; 北京100049; 中国科学院地质与地球物理研究所; 北京100029; 中国科学院页岩气与地质工程重点实验室; 北京100029; 中国科学院地球科学研究院; 北京100029
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:目前地表矿、浅部矿越来越少,寻找深部盲矿体变得尤为重要.可控源音频大地电磁法(CSAMT)具有抗干扰能力强、分辨率高等特点,在探测矿产资源中已经取得了较好效果,但是通常CSAMT在矿区找深部矿时,由于在巷道上方的地表接收电磁信号会受到地面不同类型的强电磁干扰,同时由于该方法对深部矿体分辨率较低的缘故,大大影响了CSAMT的应用效果.本文尝试将CSAMT的接收系统置于巷道中,使得接收系统更加接近地下目标体,期望提高对于目标体识别的准确性,保证资源勘查的工作效率和成功率.基于积分方程法对不同类型地质模型进行了CSAMT正演模拟,并对不同模型不同深度接收的CSAMT响应特征进行了分析,同时以MARE2DEM软件模拟的二维模型响应加以验证积分方程结果的正确性.结果表明在无电磁干扰条件下,在巷道接收到的电磁场信号虽弱于地面,但其对于深部盲矿或目标体具有较强的识别度.

三维大地电磁自适应正则化有限内存拟牛顿反演3601-3614

作者:邓琰; 汤吉; 阮帅 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
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:有别于传统基于梯度信息的反演方法在正则化约束中用总梯度逼近海塞逆矩阵的技术,本文将正则化约束问题的数据拟合项和模型光滑项分开考虑,只利用数据拟合函数的梯度信息对数据拟合项的海塞矩阵进行逼近,通过求解类高斯牛顿下降方向方程得到不依赖前几次迭代正则化因子的更精确下降方向,在求解当前迭代下降方向的过程中,通过保证右端项中两个向量的二范数在同一数量级的原则,实现了正则化因子的自动更新.对理论模型的试算表明这种自适应正则化反演方案可以在拟牛顿反演框架下基本达到OCCAM的算法稳定性,反演结果对初始模型依赖性较小,同时又无需在一次迭代中多次搜索最佳正则化因子.本文还基于此算法讨论了大地电磁各参数对于反演结果的影响,由于本文的反演结果能得到充分的正则化约束,因而在此框架下讨论阻抗和倾子在反演中的作用相对更为客观.

斜阶跃电流激励下多匝小回线瞬变电磁场延时特征3615-3628

作者:杨海燕; 岳建华; 李锋平 单位:东华理工大学省部共建核资源与环境国家重点实验室培育基地; 南昌330013; 中国矿业大学资源与地球科学学院; 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室; 江苏徐州221116
期刊:《地球物理学报》2019年第09期
摘要:采用Duhamel积分对斜阶跃电流激励的瞬变电磁场进行直接计算,应用叠加原理得到了多匝小回线全域瞬变电磁响应.研究了多匝小回线的早、晚延时临界条件以及等磁矩单匝大回线与多匝小回线的延时和关断时间特征,分析了电阻率、厚度等参数变化时斜阶跃电流对层状模型瞬变响应的影响特征,最后采用实测数据验证了关断效应的校正效果.结果显示,回线边长越小或表层电阻率越大,瞬变响应越早离开早期并进入晚期.多匝小回线的关断时间远大于等磁矩的单匝大回线,但由前者激发的瞬变响应进入晚期的时间却大幅提前,更有利于晚期条件下各种理论公式的使用.斜阶跃影响校正结果显示,增加多匝小回线的匝数可以扩展反演深度的范围,减少匝数则可以提高反演电阻率的精确性;实测数据处理结果显示校正方法产生了一定的效果.本研究补充了多匝小回线瞬变电磁理论内容,研究结果可以为复杂环境中小尺寸多匝线圈的工作参数选择提供参考.