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地球物理学报 2009年第10期杂志 文档列表

地球物理学报杂志空间物理学·大学理学·测量学

利用地磁脉动预报地球同步轨道相对论电子通量的方法研究2419-2427

摘要：本文利用低纬地磁台站的Pi1、Pi2地磁脉动（Pi1-2）资料和地球同步轨道的Pc5地磁脉动资料，对2004年1月到2006年12月38个磁暴事件的地磁脉动参数进行了统计分析．在此基础上，考虑相对论电子的局部加速机制，并加入损失机制，建立了一个初步的磁暴期间地球同步轨道相对论电子通量对数值的预报模型．利用该模型，我们对上述38个磁暴事件进行预报试验，最优化结果是：相对论电子通量对数值的预测值和观测值之间的线性相关系数为0．82，预报效率为0．67．这说明该模式具有较好的预报效果，也表明利用地磁脉动参数进行相对论电子通量预报是可行的．

热带平流层水汽的准两年周期振荡2428-2435

摘要：分析了1993年到2002年10年间HALOE卫星资料的热带平流层水汽年际变率，结果表明：热带平流层水汽混合比在2～5hPa、10～30hPa、30～100hPa有三组显著的准两年周期振荡（QBO）现象；其中2～5hPa和10～30hPa水汽QBO呈反位相循环；30～100hPa水汽QBO有显著上传特性．SOCRATES3模式模拟和诊断结果表明，热带平流层水汽QBO是在纬向风QBO强迫下产生的次级动力、热力凶子和化学作用耦合后的结果：上层主要是环流输送引起，中层是环流输送和温度扰动驱动下的化学作用引起，下层是对流层顶水汽冻结层的温度扰动和环流输送引起．

南印度洋副热带偶极模在ENSO事件中的作用2436-2449

摘要：南印度洋副热带偶极模（Subtropical Dipole Pattern，SDP）是印度洋存在的另一种很明显的偶极型海温差异现象，在年际和年代际尺度上均有十分明显的表现．而目前有关印度洋海气相互作用的研究主要集中在赤道印度洋地区，针对南印度洋地区的工作还比较少，特别是有关南印度洋海温与ENSO（El Nino—Southern Oscillation）事件关系的研究．本文初步探讨了年际尺度上南印度洋副热带偶极型海温变化差异与ENSO事件的关系，发现SDP与ENSO事件有密切的联系，SDP事件就像连接正负ENSO位相转换的一个中间环节，SDP事件前后期ENSO的位相刚好完全相反．进一步，本文通过分析SDP事件前后期海温、高低层风、低层辐合辐散、高空云量和辐射等的变化特征研究了南印度洋偶极型海温异常在ENSO事件中的作用，结果表明：SDP在ENSO事件中的作用不仅涉及海气相互作用的正负反馈过程，还与热带和副热带大气环流之间的相互作用有关，特别是与东南印度洋海温变化所引起的异常纬向风由赤道印度洋向赤道太平洋传播的过程等有十分直接的关系；同时，SDP对ENSO事件的影响在很大程度上还依赖于大尺度平均气流随季节的变换．

大地测量观测和相对海平面联合约束的冰川均衡调整模型2450-2460

摘要：利用大地测量和历史相对海平面变化数据，结合地震剪切波层析模型，联合确定了新的末次冰期冰川均衡调整（GIA）模型，其中地幔黏滞度不仅沿径向而且沿横向变化．研究思路是，先尝试性地选择比例系数β，利用与地震剪切波速异常的线性关系，计算地幔黏滞度横向扰动，并与横向均匀的黏滞度参考模型叠加给出3D地幔黏滞度模型；再利用耦合拉普拉斯方程的有限元法算法进行GIA预测；然后，重复该过程，直到预测与观测之间的吻合满意为止．主要结论有：（1）给出了横向非均匀的地幔黏滞度模型（RF3L20（β=0．4）），发现了黏滞度显著的横向非均匀性和其对GIA预测的显著影响，指出横向非均匀不完全足由热效应引起的，可能还与化学组分等其他因素有关，该模型可用于地幔动力学研究．（2）给出了全球现今多种GIA预测速率，可为板块运动、陆地水储量、海水质量变化和冰川冰雪质量非平衡监测提供重要的改正．

地球物理学报杂志地球动力学·地震学·地磁学

南海北部珠江口—琼东南盆地地壳速度结构与几何分层2461-2471

摘要：基于南海北部大陆边缘珠江口-琼东南盆地深水区实施的14条近垂直深反射地震探测叠加速度谱，利用Dix公式将叠加速度剖面转换为地壳层速度剖面，并利用时深转换方法构建了深度域地壳层速度模型，综合各地壳速度剖面分析了南海北部大陆边缘珠江口与琼东南盆地不同深度层次的P波速度变化趋势以及地壳几何分层特征.结果表明，琼东南盆地区可分为4～8 km沉积层（VP为1.7～4.7 km/s）、4～10 km厚的上地壳层（VP为5.2～6.3 km/s）、5 km左右的下地壳层（VP为6.4～7.0 km/s）以及2～6 km厚的高速下地壳底层（VP＞7.0 km/s）.VP＞7.0 km/s下地壳高速层的存在被认为是岩石圈伸展、下地壳底部底辟构造或者是残存的原始华夏下地壳基性层的地震学指示；综合研究区地球物理探测成果构建了跨越华南大陆与南海北部陆坡区剖面莫霍和岩石圈底界图像，揭示出岩石圈上地幔在华南大陆与南海北部大陆边缘的减薄特征.

根据接收函数反演得到的首都圈地壳上地幔三维S波速度结构2472-2482

摘要：利用2002-2003年中国地震局地质研究所台阵实验室以唐山大震区为中心布设的40个流动宽频带地震台站和首都圈数字台网的33个宽频带台站的远震数据，采用接收函数非线性反演方法得到其中72个宽频带台站下方60 km深度范围内的S波速度结构.根据得到的各台站下方地壳上地幔的S波速度结构，并综合刘启元等（1997）用接收函数非线性反演方法得到的延怀盆地15个宽频带流动台站下方的地壳上地幔S波速度结构模型，给出了39°N～41°N，114°E-119.5°E区域内沿不同走向、不同深度S波速度分布.由于综合了利用首都圈数字地震台网的宽频带台站以及流动地震台阵的观测数据，本文给出了较前人同类研究空间分辨率更好的结果.结果表明： （1）研究区的速度结构，特别是怀来以东的速度结构十分复杂.在10-20 km深度范围内，研究区地壳具有高速和低速异常块体的交错结构.研究区中上地壳速度结构主要被与张渤地震带大体重合的NW向高速条带和穿越唐山大震区的NE向高速条带所控制，而其中下地壳的速度结构主要为延怀—三河—唐山地区上地幔隆起所控制.（2）研究区内存在若干壳内S波低速体，它们主要分布在唐山，三河及延怀盆地等地区.在这些地区，壳内低速体伴随着壳幔界面的隆起和上地幔顶部速度结构的横向变化.（3）地表断层分布与地壳速度结构分区有较好的相关性，表明断层对不同块体有明显的控制作用.其中，宝坻断裂，香河断裂和唐山断裂均为超壳断裂.（4）首都圈内大地震的分布与壳内低速体及上地幔顶部的速度结构有密切关系.对于唐山大地震的成因，仅考虑板块作用引起的水平应力场是不够的，有必要充分重视由于上地幔变形引起的地壳垂直变形和上地幔物质侵入造成的热效应.

稳定的频率域提取接收函数方法研究2483-2490

摘要：频率域提取接收函数时引入“水准量”来代替垂向分量频谱中比较小的成分以保证反褶积结果的稳定性，却降低了精度，尤其对反映深部壳幔结构的低频信息影响较大；实际的等效震源时间函数长度是有限的，由于地震记录上后续干扰震相能量的影响，垂直分量波形往往比较复杂，若将其直接作为等效震源时间函数必然影响所提取接收函数的精度.针对以上问题，本文改进“水准量”的使用方法，并采取折中方案选取“水准量”和等效震源时间函数的长度，以便在频率域反褶积中得到稳定的接收函数，同时提高反褶积的精度.对观测数据的试验效果显示，本文方法提取的接收函数稳定性好、精度高，是一种有效的提取台站高质量接收函数的方法.

GPS观测及断裂晚第四纪滑动速率所反映的青藏高原北部变形2491-2508

摘要：断裂晚第四纪滑动速率及现今GPS观测揭示了青藏高原向北扩展与高原边缘隆升的运动特征.主要断裂晚第四纪滑动速率及跨断裂GPS应变速率的结果表明，青藏高原北部边缘的断裂以低滑动速率（＜10 mm/a）为主，特别是两条边界断裂：阿尔金断裂和海原—祁连山断裂.两条主要边界断裂上的滑动速率分布显示了断裂间滑动速率转换及调整特征.阿尔金断裂自95°E以西的8～12 mm/a稳定滑动速率，向东逐渐降低到最东端的约1～2 mm/a，而海原断裂自哈拉湖一带开始发育后滑动速率为1～2 mm/a，到祁连一带（101°E以东）增大到相对稳定的4～5 mm/a，直到过海原后转向六盘山一带，滑动速率降低到1～3 mm/a，甚至更低.滑动速率的变化及分布特征显示，阿尔金断裂滑动主要是通过祁连山内部隆起及两侧新生代盆地变形引起的缩短来吸收的，海原—祁连山断裂的低滑动速率及沿断裂运动学特征表明断裂尾端的陇西盆地变形及六盘山的隆起是断裂左旋走滑速率的主要吸收方式.这一变形特征表明，青藏高原北部边缘的变形模式是一种分布式的连续变形，变形发生自高原内部，边界断裂的走滑被高原内部变形所吸收.

几何弯曲断层活动性的模拟2509-2518

摘要：运用有限元法建立大尺度几何弯曲断层（长约750 km）的二维模型，并利用接触单元技术模拟断层间的作用，模拟了几千年时间尺度内走滑断层的活动，探讨了具有一定几何形态断层对断层系统活动的影响.几何弯曲的断层导致了应力的集中，而且在断层的地震事件中起到了抑制作用，但是也为孕育大震提供了条件.和平直断层的模拟结果比较得知，断层的几何弯曲不仅影响地震破裂长度、改变了地震滑移量，也很大程度影响了能量释放的空间位置，改变了地震轮回周期.此外，弯曲断层应力的不均匀也使主震前往往有前震发生.另外通过模拟可以看出，弯曲断层活动表现出明显的特征地震，使得地震-频次曲线偏离G-R公式，说明了对单个断层而言，特征地震可能更能体现断层的地震活动，这对我们进行地震预测和危险性分析有着很重要的参考意义.

基于GPS同震位移场约束反演2008年5.12汶川大地震破裂空间分布2519-2526

摘要：2008年5月12日发生在四川汶川的大地震造成映秀—北川断裂和灌县—江油断裂同时破裂，分别形成了240多公里和70多公里的地表破裂带.本文以GPS观测获得的同震位移场为约束，反演地震破裂的空间分布.反演结果显示映秀—北川主破裂带倾向北西，沿破裂带的走向从南到北倾角逐渐变大，破裂断层的平均宽度在10-18 km左右.破裂断层的错动在南段以逆冲为主，在北段走滑分量逐步加大，右旋走滑成为断层破裂的主要特征.断层破裂最大段落错动量分别达到了7.8 m和7.4 m，恰好对应这次地震中地表破坏最为严重的映秀和北川地区.本次地震释放地震矩6.70×10^20N·m，相应矩震级Mw=7.9.

成都平原内汶川Ms8.0级地震的地表变形2527-2537

摘要：2008年5月12日汶川8.0级大地震发生在青藏高原东缘龙门山推覆构造带上，除映秀-北川断裂、灌县-江油断裂上各形成240 km和72 km 长的地表破裂带外，可能在成都平原西部的什邡市师古镇附近形成一条弱地表破裂带.成都平原内的地震地表破裂带与龙门山区的2条地震破裂带构成倾向北西的叠瓦状逆断裂地震地表破裂系统.野外调查发现，师古镇南肖家院-庆云庵建筑物严重破坏带、水渠跌水、地表褶皱、喷砂和地裂缝带走向30°，延伸长度约7.5 km.探槽开挖表明，地表地震褶皱陡坎下的地层发生弯曲变形，汶川地震使断层上盘的地面和最新地层褶皱隆起0.2 m.TC2探槽中的粘土层底面褶皱隆起0.4 m，它可能记录到汶川地震之前另外一次与汶川地震大小相当的古地震事件.浅层地震勘探资料表明，平原区出现地震地表破裂的位置不仅存在晚更新世活动断裂，而且伴生有第四纪活动褶皱.

龙门山断裂带重力变化与汶川8.0级地震关系研究2538-2546

摘要：利用成都地区1996-2008年绝对重力和相对重力观测资料获得区域重力场时空动态变化结果，系统分析了龙门山断裂带重力场变化特征及其与汶川8.0级地震的关系.①重力变化与龙门山断裂构造活动存在密切空间联系，重力测量较好地反映了伴随活动断层的物质迁移和构造变形引起的地表重力变化效应.②成都地区重力场动态图像较完整地反映了2008年5月12日汶川8.0级地震孕育、发生过程中出现的流动重力前兆信息.③映秀及北川重力点值时序变化累积量达120×10^-8m·s^-2，较好地反映了汶川地震前映秀和北川两个极震区附近的重力测点随时间的剧烈波动性上升变化.④汶川地震前，龙门山断裂带东侧的四川盆地相对稳定，而较显著的重力变化发生在龙门山断裂带西侧的川西高原上.

重力场动态变化与汶川Ms8.0地震孕育过程2547-2557

摘要：基于中国大陆1998～2007年（复测周期2～3年）流动重力观测数据，结合GPS、水准观测成果和区域地质构造动力环境，分析研究了汶川8.0级地震区域重力场动态变化演化特征和孕震机理.结果表明：区域重力场动态演化大体反映了青藏高原物质东流的动态效应和汶川大震孕育的中长期（2～10年）信息；汶川大震孕育的显著重力标志为震中西南持续多年的正重力变化（上升）和出现较大规模的重力变化梯级带，前者有利于地震能量的不断积累，后者有利于地震剪切破裂的发生；与地震孕育相关重力场变化总体呈增大—加速增大—减速增大—发震的过程；8年累积重力变化幅差最大约200×10^-8m·s^-2；2001年昆仑山口8.1级地震孕育发生和震后恢复调整，对区域重力场动态变化和汶川大震的孕育发展具有重要影响；松潘—甘孜块体一般呈现负重力变化，可能反映深部壳幔局部上隆、壳内温度较高而膨胀，有利于逆冲或推覆体运动的形成和大震的发生.

基于耦合反射/透射系数单程波传播算子的地震波模拟研究2558-2565

摘要：单程波近似实际上是一种多次前向散射和单次后向散射近似.利用单程波近似来描述波传播可以极大地节省地震数值模拟的计算时间和内存，实现地震波长距离传播模拟和三维地震模拟快速计算.本文基于单程波近似和波动积分方程的分离变量逼近,从广义Lippmann-Schwinger波动积分方程推导出耦合反射/透射系数的单程波传播算子.该算子由两部分构成：分离变量Fourier单程波传播算子和薄板间的反射/透射系数表达.前者将常规的Fourier分裂步单程波传播算子（SSF）推广适应横向强速度变化介质和大角度传播波场.后者是利用垂直波数来表示反射/透射系数，自然耦合到波场传播的计算过程中，其为地质界面倾角的隐式表达，精确描述振幅随入射角的变化，能适应任意复杂的模型.通过两个数值算例和一个实际地质模型的计算，本文将该方法和边界元法进行了比较，结果表明：在算例给出的介质横向速度变化情况下，本文提出的方法在相位和振幅方面与全波数值方法基本吻合.

华北科学探测台阵背景噪声特征分析2566-2572

摘要：利用华北科学探测台阵180多个宽频带台站2007年的连续记录，得到了台站之间噪声互相关函数.通过对三个分量记录的相关运算，获得了Rayleigh波和Love波的经验格林函数，分析了其信噪比随周期的变化和高信噪比台站对的方位分布.利用经验格林函数的非对称性和聚束方法，研究了华北科学探测台阵地震噪声的方位分布，及其季节变化特征.尽管噪声源的分布随季节有轻微变化，但全年的分析结果表明，10～32 s周期内华北台阵的地震噪声源在各个方向上的分布近于均匀，这为利用噪声成像提供了理论前提.

江苏-南黄海地区地震链及其有序网络结构研究2573-2579

摘要：根据翁文波信息预测理论，对江苏—南黄海地区自1839年以来Ms≥5中强地震链时空有序性进行了深入研究，构建了本区南黄海海域和全区Ms≥6强震的有序网络结构，并据此对未来6级强震进行了预测，同时分析讨论了本区地震活动的分期.结论表明：本区从1998年起进入新一轮平静幕，此幕可能持续到2042年前后，下次活跃幕的首次6级强震可能发生在2053年前后.

长白山天池火山区介质非均匀性2580-2587

摘要：高频S波随着传播距离的增大其均方根（RMS）包络逐渐变宽，我们把这种现象称为S波包络展宽现象.S波传播路径上随机分布的非均匀体对S波的多次前向散射和绕射作用是导致S波包络展宽现象的主要原因，因此可用S波包络展宽现象来研究介质非均匀性.本文采用S波包络峰值延时来对S波包络展宽现象进行量化.S波包络峰值延时定义为S波初至与其均方根包络峰值最大值之间的时间差.本文选用长白山天池火山区的小震记录，运用S波包络峰值延时对长白山天池火山口地区的介质非均匀性进行了评价.结果发现长白山天池火山区呈现强烈的介质非均匀性，在0-2 km深度范围内介质非均匀性表现出南部强北部弱的空间分布特征；在2-5 km深度范围内介质非均匀性的空间分布特征与频率具有相关性；天池火山区介质非均匀性具有明显的多尺度特性；强弱非均匀性接触带，往往是地震频发地带.根据地震与非均匀体在空间分布的相对位置，我们认为火山区介质非均匀性可能反映了火山早期喷发堆积物介质结构的差异.

岩石磁组构可以揭示应变吗？——以华南地块早三叠世灰岩为例2588-2594

摘要：一般认为磁组构能有效地反映岩石所经历的应变特征.为了研究不同类型的磁组构和不同期次应变之间的关系，对来自华南地块两个地区的早三叠世灰岩样品进行了岩石磁学、磁组构以及应变特征的对比分析.来自湖北通山县的样品经历了三期构造变形，这为解析磁组构和多期次应变提供了理想的机会.岩石磁学结果显示携磁矿物主要为磁铁矿.磁化率各向异性（AMS）和非磁滞剩磁各向异性（AAR）结果显示其最小轴与层面垂直，最大轴和中间轴分布于层面内，反映了沉积和压实作用产生的应变，而后期构造应变在磁组构中没有体现.来自广东连县的样品发育有渗透性压溶缝面理和方解石脉，说明经历了构造应变.AMS结果没有显示占优势的组构方向.AAR结果显示三轴组构，其最大轴分布于最大应力方位，与构造应变特征吻合，最初的压实组构被构造应变组构所代替.上述结果表明：（1）AAR可以很好地反映渗透性应变的特征，而AMS有时会失效；（2）应变的尺度要小于样品的尺度，磁组构才能有效地反映应变.