汶川M_S 8.0地震:龙门山断裂两侧地壳各向异性的初步研究

利用中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室在川西地区布设的大规模密集流动宽频带地震台阵记录的远震P波波形数据,分别采用波形互相关和加权叠加方法研究了地壳各向异性。作为初步结果,得到了龙门山断裂两侧4个宽频带流动台站的接收函数莫霍面Ps转换震相快波方向和分裂时间延迟。结果表明:1)波形互相关方法总体上优于方位加权叠加方法,它不但可以给出快波方位,而且可以给出快慢波的时间延迟;方位加权叠加方法测量结果存在不确定性,其原因在于难以确定介质各向异性对称轴的方位;同时采用上述2种不同方法研究地壳各向异性参数有助于判断测量结果的可靠性;2)四川盆地内快波偏振方位基本一致,表明四川盆地地壳整体性较好,横向非均匀变形较弱;3)以汶川地震主震的震中区为界,松潘-甘孜地块北侧快波偏振方位与龙门山断裂近于平行,表明在四川盆地坚硬地壳的阻挡作用下,龙门山断裂附近松潘-甘孜地块北侧可能存在中下地壳软弱物质沿断层向NE方向的扩张变形,而其南侧处于正向挤压的状态。该结果有助于解释汶川MS8.0地震的单侧破裂过程及其余震发育的特征。

接收函数的曲波变换去噪

压制横向非均匀地壳介质引起的散射波场对于基于水平分层介质模型的接收函数地壳结构成像及其地震各向异性研究至关重要.虽然通过数据叠加和低通滤波,在一定程度上能够压制散射波场,但也有可能导致不希望的波形畸变、信息丢失或数据分辨率降低.为了避免上述问题,本文将近年来快速发展的曲波变换理论用于远震接收函数的散射噪声压制.与勘探地震学不同,我们面临的主要问题在于地震台站和震源的空间缺失导致的接收函数空间不均匀采样.为此,我们将压缩感知理论与曲波变换去噪相结合,在对缺失数据进行波场重建的同时,实现散射噪声的压制.为了论证方法的可行性,本文进行了噪声压制和波场重建的理论检验.并将本文方法用于处理IRIS全球台网固定台站和川西台阵远震接收函数.结果表明:1)地壳介质横向不均匀引起的散射噪声可以得到有效压制,接收函数的信噪比得到提高,震相的可追踪性得到改善,从而利于进一步的接收函数反演和地震各向异性研究;2)缺失数据可以正确重建;3)本文的方法既可用于单台-多事件的数据集,也可用于单个事件-阵列观测的数据去噪,但单台-多事件数据集的结果优于阵列观测的情况.

地壳分层各向异性介质接收函数及其粒子群反演

地壳不同深度介质的地震各向异性是研究地壳不同深度范围变形方式的重要依据.鉴于地壳介质的复杂性,如何从远震体波接收函数中提取不同深度的各向异性参数仍是一个有待深入研究的课题.在已有研究的基础上,本文利用广义反射-透射系数矩阵方法计算的合成地震图,研究了复杂地壳分层各向异性介质的接收函数随反方位角(back azimuth)变化及不同层位各向异性参数对接收函数波场的影响,为各向异性介质接收函数的解释提供了新的理论依据.通过引入粒子群优化理论,发展了分层各向异性介质接收函数全局反演算法.数值及观测数据的验证结果表明,在各向同性速度模型确定的前提下,我们的方法能够可靠地提取地壳分层各向异性参数;在反演中引入曲波变换去噪技术,对于正确解析不同层位的各向异性参数具有重要价值.

汶川M_s8.0地震:地壳上地幔S波速度结构的初步研究

2008年5月12日我国四川省汶川地区发生了震惊世界的M_S8.0地震.历史上,同类地震在大陆内部极为罕见.该地震深部构造背景的研究对理解其成因极为重要.本文利用中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室在川西地区布设的大规模密集流动宽频带地震台阵记录的远震P波波形数据和接收函数非线性反演方法,得到了沿北纬31°线的19个台站下方120 km深度范围内的S波速度结构及台站下方地壳的平均泊松比.该观测剖面穿越了主震区,总长度约为420 km. 我们的结果揭示了川滇地块、松潘—甘孜地块和四川盆地三个不同地块构造差异.上述三个地块的地壳结构特征可以概括为:(1)四川盆地前陆壳幔界面向西侧倾斜并有较为明显的横向变形.地壳厚度存在46-52 km的横向变化,中下地壳S波速度存在横向变化,地壳平均泊松比值较高(0.28-0.31),但在龙门山断裂带附近,显示了坚硬地壳的特征,地壳平均泊松比仅为0.2;(2)松潘—甘孜地块地壳厚度由西侧靠近鲜水河断裂的60 km,向东减薄为52 km,在14-50 km深度范围内存在S波速度2.75-3.15 km/s的楔状低速区,其厚度由西侧的-30 km向东逐渐减薄为-15 km,相应区域的地壳平均泊松比高达。0.29-0.31;(3)鲜水河断裂西侧,川滇地块地壳结构相对简单,地壳厚度为58 km,并在26 km深度存在约10 km厚度的高速层,地壳内平均泊松比约为0.25; (4)汶川大震区在12-23 km深度上具有近乎4.0 km/的S波高速结构.而其下方的地壳为低速结构.地壳平均泊松比0.31-0.32,汶川大震的余震序列主要分布在高速介质区域内. 本文的结果表明松潘—甘孜地块的地壳相对软弱;而且并不存在四川盆地向西侧的俯冲.我们认为在青藏高原东向挤压的长期作用下,四川盆地强硬地壳的阻挡作用可导致松潘—甘孜地块内部蓄积很大的应变能量以及上、下地壳在壳内低速层顶部边界的解耦,在龙门山断裂带附近形成上地壳的铲形逆冲推覆.汶川大地震及其邻近区域所具有的坚硬上地壳和四川盆地的阻挡作用为低应变率下的高强度应力积累创造了必要条件,而松潘—甘孜地块长期变形积累的高应变能构成了孕育汶川大地震的动力来源.

汶川Ms8．0地震余震序列重新定位及其地震构造研究

综合利用川西流动地震台阵观测数据和震后应急地震观测台站的震相数据,采用双差地震定位方法对汶川地震的余震序列进行了精确重新定位,并对汶川地震的地震构造进行了深入研究.其结果显示,汶川地震序列从彭灌杂岩南缘开始破裂,主震及其余震破裂带长约350 km,在大部分区域宽约20-30 km,其宽度和空间形态沿破裂带显示了强烈的分段和非均匀特征.坚硬的彭灌杂岩对余震的非均匀性分布和汶川地震复杂的破裂过程起到了重要的控制作用.以松潘—甘孜地块中地壳低速层顶部为底边界,余震主要分布在4-24 km深度范围内的龙门山东缘上地壳高速层内.余震深度分布剖面清晰地显示了映秀—北川断裂和灌县一江油断裂以及汶川—茂汶断裂在20-22 km深度合并为剪切带的特征.小鱼洞到理县方向存在一条长度超过60 km的垂直于龙门山走向的余震分布条带,综合震源机制解和地震破裂过程的研究结果,我们推测,这是坚硬的彭灌杂岩体底部在长期应力积累作用下发生破裂的反映,并成为汶川地震释放出巨大能量的主要原因.

川西地区台阵环境噪声瑞利波相速度层析成像

以 2006年中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室在川西地区(26°N～32°N,100°E～105°E)布设了由297台宽频带数字地震仪组成的流动观测台阵.利用该密集台阵29°N以北156个台站2007年1～12月份的地震环境噪声记录和互相关技术,我们得到了所有台站对的面波经验格林函数和瑞利波相速度频散曲线,并进一步反演得到了观测台阵下方2～35 s周期的瑞利波相速度分布图像.本文结果表明,观测台阵覆盖的川滇地块、松潘甘孜地块和四川盆地的地壳速度结构存在显著差异,具体表现为:(1)短周期(2～8 s)相速度分布与地表构造特征相吻合,作为川滇地块、松潘甘孜地块和四川盆地之间的边界断裂,龙门山断裂带和鲜水河断裂带对上述三个地块上地壳的速度结构具有明显的控制作用,四川盆地前陆低速特征表明相应区域存在较厚的(约10 km)沉积盖层;(2)中周期(12～18 s)相速度分布表明,川滇地块和松潘—甘孜地块中上地壳速度结构存在明显的不均匀横向变化,并形成了尺度不同且高、低速相间的分块结构,而四川盆地中地壳整体上已经表现出相对高速;(3)长周期(25～35 s)相速度分布表明,松潘甘孜地块,特别是川滇地块中下地壳表现为广泛的明显低速异常,意味着它们的中下地壳相对软弱,而四川盆地的中下地壳呈现整体性的相对高速,意味着四川盆地具有相对坚硬的中下地壳,并且以汶川地震的震中为界,龙门山断裂带的地壳结构显示了北段为高速异常,南段为低速异常的分段特征.

川西龙门山及邻区地壳上地幔远震P波层析成像

本文利用川西地震台阵记录到的远震P波走时数据和非线性层析成像算法,获得龙门山地区400 km深度范围内的三维P波速度结构.为了适应川西地区复杂的地质结构,本文的层析成像方法采用了快速行进三维走时计算算法和Tarantola非线性反演算法.我们的结果揭示了川滇地块、松潘—甘孜地块和四川盆地三个不同地块构造差异及该区深部动力学特征.本文的研究表明:1)研究区地壳上地幔P波速度结构具有较为明显的分区特征,松潘—甘孜地块和川滇地块岩石圈速度较低,四川盆地岩石圈速度较高,四川盆地的岩石圈厚度从南250 km向北逐渐减薄至100 km.松潘—甘孜地块上地幔存在地幔上涌的特征.2)川滇地块和四川盆地仅是垂直接触关系,而在龙门山地区四川盆地前缘存在减薄的现象,并伴随松潘—甘孜地块上地幔低速物质有侵入四川盆地岩石圈下方的特征,这显示了四川盆地与松潘—甘孜地块和川滇地块的动力学关系的差异.3)以映秀为界,龙门山断裂带被从松潘—甘孜侵人的低速异常分为南北两段:龙门山南段和龙门山北段,汶川大地震及其余震序列均分布在龙门山断裂带的北段.在青藏高原向东挤压和地幔上涌的双重作用下造成松潘—甘孜地块隆升,由于汶川处于龙门山北段的最南端,应力容易在此集中.这些因素可能是汶川Ms8.0地震的基本动力学背景.本文的结果不支持四川盆地的俯冲及层间流动的动力学模型.

汶川地震区地壳速度相对变化的环境噪声自相关研究

2006年中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室在川西地区(100°E～105°E,26°N～32°N)布设了由297个宽频带地震台组成的密集流动地震观测台阵.本文利用川西流动地震台阵29°N以北地区的137个台站2007年1月至2008年10月的连续三分量地震环境噪声记录,研究了汶川地震震前震后地壳速度变化特征.借助川西台阵的密度优势,我们针对单台三分量噪声自相关函数和单台不同分量间的互相关函数,利用互谱移动窗技术,在0.33～1Hz频带范围内测量了经过50天滑动平均的相关函数与长时间平均参考相关函数的走时变化率,进而求得地壳浅部速度随时间的相对变化,并得到其空间分布特征.本文结果表明,利用环境噪声自相关方法可以得到与互相关方法基本一致的同震速度变化分布图像,同震速度变化分布与同震体应变具有明显相关性.具有更高空间分辨率的噪声自相关研究进一步发现,在鲜水河断裂和龙门山断裂交汇区存在同震速度增加区,这个区域与同震库伦应力变化和地表形变观测预测的周边断层库伦应力增加区一致.我们的研究发现,同震库伦应力增加效应的持续时间大约为2个月左右,在此之后,区域应力场逐渐恢复为普遍的应力下降.

汶川M_S8.0地震:川西流动地震台阵观测数据的初步分析

2006年10月，中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室，在中国四川西部（100°～105°E，26°～32°N）布设了由297个宽频带地震台组成的密集流动地震观测台阵。截至2008年6月，川西台阵已记录远震事件（mb〉5．0，30°≤△≤90°）690个。5．12汶川Ms8．0地震的发生为检验川西台阵观测系统的观测能力和工作状况提供了机会。文中对5．12汶川地震及其强余震序列观测记录进行了初步分析。结果表明：1）已发布的5．12汶川地震及其强余震参数有必要进一步修正，它们的震中位置可能存在8～24kin误差，主震震源深度为19km的估计可能更接近实际情况；2）2008年5月16日理县（Ms 5．9）地震的波场分析表明：该地震面波不发育，它不可能是一个浅源地震，地震动速度波场垂直及水平分量峰值的异常增大与断层密切有关，在不考虑地形地貌、土质条件等因素的情况下，震中距200～250km范围内的地震动速度峰值异常增大可达正常衰减的4倍以上；3）利用接收函数方法对四川盆地和松潘-甘孜地块地壳结构的初步分析表明：四川成都北侧地壳厚度达到46km，四川盆地地壳从西向东逐渐增厚，下地壳显示了较为坚硬的特征，松潘-甘孜地块的地壳结构存在十分复杂的横向变化，汶川地震震源区的地壳厚度达到了52km，深度14～20km范围地壳为复杂的高速结构，其s波平均速度超过4．0km／s，汶川地震应位于这个高速介质区内，其中下地壳为平均s波速度约3．6km／s的低速结构，它提供了其上部地壳横向运动的松弛边界条件。这个观察与地震波场观测给出的地震动速度振幅衰减异常增大吻合。

基于贝叶斯理论的接收函数与环境噪声联合反演

基于Bayes反演理论(Tarantola,1987,2005),在接收函数非线性复谱比反演方法基础上(刘启元等,1996),本文讨论了接收函数与地震环境噪声Rayleigh波相速度频散的联合反演.本文采用修正后的快速广义反射/透射系数方法(Pei et al.,2008,2009)计算Rayleigh波相速度频散,并引入地壳泊松比的全局性搜索.数值检验表明:(1)接收函数与环境噪声的联合反演能够有效地解决反演结果对初始模型依赖的问题,即使对地壳速度结构仅有非常粗略的初始估计(例如,垂向均匀模型),本文方法仍能给出模型参数的可靠估计;(2)由于环境噪声与接收函数在频带上的适配性明显优于地震面波,接收函数与环境噪声的非线性联合反演能更好地约束台站下方近地表的速度结构;对于周期范围为2～40s的环境噪声相速度频散,利用本文方法能够可靠推测台站下方0～80km深度范围的S波速度结构,其浅表速度结构的分辨率可达到1km(3)本文方法能够可靠地估计地壳泊松比,泊松比的全局性搜索有助于合理解释接收函数和环境噪声的面波频散数据.利用本文方法对川西台阵KWC05台站观测的接收函数与环境噪声的联合反演表明,该台站下方地壳厚度为44km,上地壳具有明显的高速结构,24～42km范围的中下地壳具有低速结构.该台站下方地壳的平均泊松比为0.262,壳内低速带的泊松比为0.27.

河南省地表水时空分布特征研究

以河南省典型样区郑州市、原阳县为例,采用多样性概念和地图比较法对不同研究区域不同时期(1988年、2001年、2004年)的地表水信息进行汇总分析,计算地表水空间分布多样性指数和不同时期的地表水空间分布相似度,以期为地表水空间分布信息研究提供一种新的评价指标。结果表明,同一研究时期内,地表水空间分布多样性指数随网格面积的增大而增大;在网格面积较小时,地表水面积与样区地表水多样性指数存在一定的正相关关系,当网格面积较大时,两者呈负相关。研究时间段间隔的大小对研究区域地表水空间分布的相似度有明显影响,研究时间段间隔越小,地表水空间分布的相似度越高;地表水面积的变化对其空间分布相似度大小也有一定的影响。

地壳分层各向异性的接收函数研究

大陆动力学是当今固体地球科学各领域研究的主导方向。尽管大陆动力学研究所涉及的问题十分广泛,但其核心问题是研究大陆的变形及其动力学机理。地球介质的各向异性与其矿物组成、温压条件、应力状态以及变形历史密切相关,因此,地球介质的各向异性参数已成为推测地下不同层位介质变形的重要依据。

东北地区中部主要农业土壤中若干金属元素的背景值

农业土壤是自然土壤开垦种植后,在自然因素和人为活动双重影响下长期形成的。所以农业土壤中各种元素的含量既与自然土壤有关联,而又与自然土壤有一些差异。采集东北地区中部近70个土壤剖面200个样品,用原子吸收法、阳极溶出伏安法和萤光光度法等分别测定了镉、铜、铁、汞、锰、镍、铅、锯、锌、硒等元素的含量。通动表土与心土对比法,4 d法和(?)+2s法剔除异常值,采取直方图法、概率纸法、Vistelius置信带法、Kolmogorov,Smirnov法和偏度、峰度法进行检验,综合判定元素概率分布类型。分别以表层土壤的(?)±S和M/D-M·D表示耕种暗棕壤、耕种黑土,耕种暗色草甸土和水稻土的元素背景值。 随着农业土壤腐殖质层的变薄和耕作层有机质含量的下降,许多元素的含量随之降低,尤以汞、锰、硒、锶为明显。

青藏高原东北缘上地幔多尺度层析成像

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.

基于FPGA的数据域边界扫描测试向量发生器的设计与实现

设计了一种基于FPGA的边界扫描测试向量发生器,该发生器可以为边界扫描故障诊断系统提供测试向量,并可计算测试向量的故障覆盖率。与以往通过软件提供测试向量的方法相比,该设计在速度和效率上有了较大提高。

中国中、东部典型城市城市化过程中的土地利用变化对比研究

选取河南省、江苏省两省省会城市郑州市和南京市,以及典型县域原阳县和如皋市为例,对上述不同级别行政区不同时期的(1986-1988年、2000-2001年、2004-2006年)遥感数据进行土地利用分类,并对各类型土地的面积进行了汇总、分析。研究结果表明,20世纪80年代末至本世纪初,中国东部地区的城市化发展水平明显高于中部地区。进入21世纪,东部地区行政区划等级较高城市的城市化进程趋于稳定,而较低等级的县域城市,其城市化水平在原来的基础上,有所加快。随着国家对中部地区支持力度的增大,该地区的经济发展已经开始加速,其城市化水平也大幅度提高,其中,郑州市的城市土地利用综合动态度从之前的19.38%增加到现在的37.35%,但中、东部的城市化水平还是存在一定差异的。

力抓学风建设 增强思想政治教育工作实效性

学风建设是高校教育活动的重要组成部分,也是思想政治教育活动的有效载体,抓好学风建设,是增强高校思想政治教育工作实效性的必然选择,在实际工作中要从学生、教师、学校三方面入手,寻找问题,研究对策,切实搞好学风建设工作。

爱国主义语境下国民身份的思考

当前的爱国主义教育理论研究进入了一个空前繁荣的历史时期,学校的爱国主义教育受到日益重视和加强,但是当前的理论研究和教育实践都忽视了人的主体性研究,而要研究爱国主义语境下人的主体性,必须要解决主体的国民身份问题。本文主要从国民身份的内在辩证逻辑和外在时代特征两个方面解析国民身份的复杂性,使爱国主义教育具有明确的针对性和实效性。

汶川地震区地壳上地幔三维S波速度结构初步研究

2008年5月12日汶川MW7.9地震发生在龙门山断裂带。龙门山断裂带及其邻域的地壳上地幔三维速度结构的研究对于理解汶川大地震的动力学背景具有重要的意义。2006年10月至2009年10月,在国家重大基础研究项目（973）的支持下,中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室在川西地区（26°-32°N,100°-105°E）布设了由297台宽频带数字地震仪组成的流动观测台阵（简称川西台阵）。根据川西台阵记录的环境噪声和远震波形数据,利用噪声成像技术和接收函数方法,我们研究了川西地区（29°-32°N,100°-105°E）地壳上地幔100km深度范围内的三维S波速度结构。本文得到的结果为研究川西高原和四川盆地的地壳结构提供了新的高分辨率观测证据。我们的结果表明：

松花江水中甲基汞污染的初步评价

甲基汞化合物是各种汞形态中毒性最强的一种,具有慢性毒理学性质,通过食物链最终使人们遭受甲基汞中毒的危险,因此,引起了许多学者的广泛注意和研究。本工作深入探索了甲基汞污染物进入流动水域后的迁移趋势。