地球物理学报杂志 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊

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

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

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

雷暴激发的环状重力波在中高层大气中的传播特征1218-1229

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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.