云南洱源地区地壳三维精细速度结构成像

云南洱源地区地处青藏高原东南缘的滇西北地区中部,区内地质构造复杂,多条断裂交会穿过,且地热活动活跃,显示出很强的断裂构造特征。地区内地震活动频繁,2013年以来在维西-乔后-巍山断裂西侧发生了多个5级以上地震。文中利用云南区域固定台网和滇西北密集台阵记录的2008年1月1日—2023年7月20日发生在洱源地区的地震走时数据,采用波速比模型一致性约束的双差层析成像方法,获得了云南洱源及其周边区域的地壳三维V_(P)、V_(S)和V_(P)/V_(S)模型及地震重定位结果。结果表明:1)在龙蟠-乔后断裂以东,维西-乔后-巍山断裂、红河断裂和鹤庆-洱源断裂交会处聚集了大量小地震,缺乏中强地震。从现有的层析成像结果分析认为浅层发生的部分小地震可能与地热流体无直接关系,而从浅层向深层逐渐变高的V_(P)/V_(S)值可能暗示深部存在流体,深部流体可能在循环流动过程中逐渐渗透到浅层岩石中,并与部分密集小地震的发生有关。2)2013年以来发生的4个5级以上地震均发生在维西-乔后-巍山断裂西侧,并呈NNW-SSE走向分布,表明川滇块体西边界断裂系统的地震危险性有所增大。3)2013年3月3日和4月17日发生的洱源地震序列主要位于低V_(P)、低V_(S)和低V_(P)/V_(S)值的异常体内。一般而言,如存在流体,则V_(S)比V_(P)下降得更快,从而导致高V_(P)/V_(S)值,而低V_(P)/V_(S)则表明低V_(S)并非由流体所致。因此,现有的成像证据表明地震序列所处区域并不存在流体,从而推断地震序列的发生与流体无直接关系。空间上与洱源地震序列接近的2017年3月27日M_(S)5.1漾濞地震序列也具有相同的速度结构特征,因此也可能与流体无直接联系。2016年5月18日发生的M_(S)5.1云龙地震序列的主震和部分余震主要位于高V_(P)、高V_(S)和V_(P)/V_(S)相对高值区内,高V_(S)表明并非因存在流体而导致出现相对高的V_(P)/V_(S)值,据此推测主震及周围的余震所处区域可能不存在流体,流体并未直接参与到地震序列的发生过程中。

云南流动重力观测中相对重力仪漂移估计方法

针对在陆地百千米以上的时变流动重力观测网络中,相对重力仪非线性漂移率和仪器性能偏差是影响观测结果精度的主要误差来源这一问题,以1990—2022年云南流动重力观测数据为例,对比传统最小二乘平差方法和贝叶斯平差方法得到的非线性漂移率结果,系统测评了贝叶斯估计方法对于提高重力平差结果精度的有效性。结果表明,可以通过贝叶斯优化方法给出合适的仪器权重和非线性漂移率,减少多台相对重力仪性能差异造成的误差和传统线性漂移计算方法造成的有效漂移遗失,提高平差结果的精度。

CG-5重力仪一次项系数变化特性分析及其对观测数据的影响研究

采用线性回归方法分析2015—2018年云南区域内相对重力观测数据,分析获取到的云南省2台CG-5相对重力仪3年内一次项系数变化差异,发现段差与互差呈线性关系;利用线性回归方法获取3年内每个观测周期的一次项系数,结合绝对重力点资料,对得出的一次项系数进行验证;对比一次项系数修正前后3年期的变化趋势,分析重力变化与2018年地震相关性。结果表明:2台CG-5重力仪一次项系数在3年内均发生变化,且变化规律不一致,一次项系数变化差异最大达到0.0002;在一个观测周期内,一次项系数随时间及测值段均未发生明显变化;一次项系数修正前后对重力观测数据最大影响能达到100×10^-8m/s^2以上,且修正后的数据与绝对重力观测值符合性更好,与地震的相关性也更加明显。

利用时移层析成像方法揭示与2014年云南鲁甸M_(S)6.5地震有关的P波速度变化

基于双差层析成像的时移层析成像方法能够获得不同时间段之间的地下介质的速度变化,且不同的数据分布和质量对结果影响较小.在本研究中我们使用云南地震区域台网所记录到的P波绝对到时及相对到时数据,利用时移层析成像方法得到了2014年鲁甸M S6.5地震发生前后震源区高精度的P波速度变化的时空分布.结果表明:2014年鲁甸地震发生后,震源区同震期P波速度下降,但没有下降至最大,而是在震后1—4个月内下降至最大,接着P波速度开始上升,震源区开始愈合,愈合过程从浅层逐渐发展至深层,逐渐恢复至震前水平.同时发现在空间上P波速度变化与余震分布变化相一致,鲁甸地震同震应力变化与速度变化之间也有较好的一致性,所以认为地震引起的应力变化是造成鲁甸地震速度变化的一个重要原因,余震的动态和静态应力造成了震源区介质物理属性的改变从而影响了P波速度的变化.

云南小湾水库蓄水后P波速度结构的双差地震层析成像研究

联合小湾水库库区及其附近11249个地震的P波绝对到时、相对到时数据,利用双差地震层析成像方法反演得到小湾水库蓄水后2008年12月16日～2011年6月30日和2011年7月1日～2016年12月31日2个时间段内库区及其附近的地震重定位结果和三维P波速度结构。结果表明,蓄水后黑惠江段和小湾水库回水澜沧江段地震的增多与水库蓄水有关。由于水体渗透导致孔隙压变化,并随着时间的推移孔隙压变化朝着更深的部位扩散,地震震源深度也随之向深部扩散,进而导致介质变化和P波速度降低。蓄水回水至澜沧江保山段后该区域地震增多,P波速度下降,库水渗透作用为主控因素,该区域地下一定深度的地质构造有利于库水的快速渗透。初步判定2015年10月30日云南昌宁M_S5.1地震余震序列是与蓄水有关的柯街断裂上的构造地震。同时,也存在着与蓄水相关性不大的属于构造地震的活动,如云南施甸一带历来地震多发,施甸2010年6月1日M_L4.8、2012年9月11日M_S4.7地震序列均属于构造地震,与水库蓄水无关。

利用时移层析成像方法分析2014年云南景谷M_(S)6.6地震震源区的P波速度变化

为了获得2014年景谷M_(S)6.6地震发生前后10a间震源区高空间分辨率的P波速度变化,文中基于2008年1月1日—2017年12月31日由云南区域数字地震台网所记录的景谷地震震源区的地震资料,首先采用双差层析成像方法联合绝对到时和相对到时反演了景谷地震震源区高分辨率的三维P波速度结构,反演结果表明景谷地震的余震序列分布于P波高速异常区及低速异常区的交界处,与澜沧江断裂有所相交的断裂处于低速异常区,这可能与断层中的流体有关。然后采用基于双差层析成像的时移层析成像方法得到了不同时间段之间的P波速度变化的时空分布,并结合已有的地质与地球物理研究成果,对P波速度的变化特征及其机制进行了探究,得到几点认识:1)景谷主震震中附近浅层深度的P波速度最大降幅为0.2%,在景谷主震发生2个月后出现,主要受岩石破坏影响所致。2)5~15km深度处整体存在P波速度上升条带区域,推测该区域为高强度、高阻介质的脆韧性转换带,不受主震发生的影响。在2014年12月6日M_(S)5.8及M_(S)5.9余震发生后,余震分布方向发生了明显变化,震源深度加深,脆韧性转换带受其影响使得P波速度下降了3.8%。3)震后约3a,P波速度上升并超过震前水平,可能在震源区的愈合过程中还包含了2018年9月8日云南墨江MS5.9地震发生前的应力积累过程。

漾濞M_(S)6.4地震前后的重力变化特征及其孕震含义分析

2021年5月21日云南省漾濞县发生M_(S)6.4地震,该地震打破了云南区域自2014年以来近7a的M_(S)>6.0地震平静。文中采用基于贝叶斯原理的平差方法解算了2015—2021年的相对重力流动观测数据,获取了研究区内多年的时变重力值,分析了漾濞M_(S)6.4地震前后的重力变化特征。研究结果显示,本次地震地质活动的活跃期为2017—2018年,2018—2020年地质活动相对稳定,2020—2021年出现地下物质“逃逸”现象,地震发生于“逃逸”期;以震中为中心的200km、100km、50km、25km半径范围内,重力异常值呈四象限分布特征;震前3a重力正、负变化更加显著,达80×10-8m/s2,震前2a重力变化较小,但依然维持四象限分布特征;震后研究区内的重力场均发生反向变化,变化量级达震前3a的累计变化量;本次地震发生于重力异常四象限中心附近,且与红河断裂带北段重合,故推断红河断裂为漾濞地震的孕震构造。文中的研究方法和成果可为时变重力场变化特征研究和震前重力信号分析与解释提供震例参考;同时,可为孕震区地质构造运动的孕震含义提供有效解释,并对下一步可能发生中强震区域的探讨及预判提供参考。

顶管导向测量系统及其在工程中的应用

本文主要介绍在顶管施工测量中的一种测量系统,阐述了这套顶管导向测量系统的使用方法、操作步骤以及使用这种系统所遇到的问题和解决这些问题的改进措施。顶管导向测量系统是由最新的自动驱动全站仪和工业电脑组合起来的一种自动化测量程度高的一种先进测量手段,在顶管工程中使用顶管测量系统可以很有效地解决顶管测量困难、需要耗费大量劳动力等难题,因此顶管测量系统的研发具有重要的意义。

云南普洱糯扎渡水库蓄水前后P波速度结构变化特征

基于云南省糯扎渡水库台网17个台站所记录到的2009年11月至2014年9月期间的5 247次地震的P波绝对到时资料和相对到时资料,以及波形互相关得到的相对到时资料,采用双差地震层析成像方法联合反演了糯扎渡水库库区蓄水前和蓄水后2011年11月30日至2012年12月31日及2013年1月1日至2014年9月30日这3个阶段的震源参数和三维P波速度结构。结果显示:糯扎渡水库蓄水后,水库库区地震的发生频次增多,经重定位后的震源深度大多在10 km以内,尤其以5 km以内的居多,与前人得到的水库诱发地震震源深度小于10 km的结果基本吻合;随着蓄水量的增加,库水沿断层渗透,孔隙压力变化导致地震增多的区域延伸至左岸支库黑江和库区回水至库区中段的澜沧江段,并进一步向威远江和小黑江延伸,这些区域的P波速度降低;整体的水库渗水作用最大深度不超过7 km。

2014年云南盈江两次中强震发生前后震源区P波速度变化

基于云南地震台网的地震记录,利用基于双差层析成像的时移层析成像方法,开展了2014年5月24日盈江M_(S)5.6和5月30日M_(S)6.1地震前后震源区地下P波速度变化的时空特征研究。结果表明:在盈江M_(S)5.6地震后,震源区的P波速度轻微下降,在M_(S)6.1地震后,相对于M_(S)5.6地震,P波速度继续下降,并下降至最低,下降幅度约为1%,说明P波速度下降的幅度可能与主震的震级大小相关。另外,本研究还观测到P波速度下降与余震分布的时空变化相关,可能是由于余震的动态和静态应力变化造成震源区介质物理性质发生改变,从而导致地震波速度的变化。在两次地震发生后约五年内,震源区P波速度值上升,上升幅度小于震后总下降幅度,但这并不能表明震源区还处于愈合过程中。

2021年云南漾濞M_(S)6.4地震前重力变化

文中对云南省区域范围内的2015—2021年的相对重力数据进行了平差计算,结合区域地质构造环境和区域范围内已发生的地震震例,系统分析了区域重力场变化和地壳水平运动的时空分布特征,获得了区域重力场变化与漾濞M_(S)6.4地震之间的关系。结果表明:1)2018—2021年震中位置的重力变化较弱,以震中为中心,附近区域在短期及1a期、2a期和4a期基本呈四象限特征且重力变化较为剧烈;2)震前短期及多年期重力变化显示,重力场高梯度带集中在漾濞—下关区域,且零值线交替出现在该区域;3)震前多年期重力变化显示,发震断裂带南涧-巍山断层的西侧重力呈负变化、东侧重力呈正变化,该地震为包含走滑分量的正断型地震,与全球台网数据的计算结果一致;4)对临震1a期重力变化异常指标进行了分析,发现重力转折变化异常的量级为75×10^(-8)m·s^(-2),重力变化异常时变距约为130km。漾濞地震的实际震级M_(S)6.4稍大于重力异常指标公式的计算结果M_(S)6.2,且震后漾濞地区相继发生了42次MS>3.0地震,可判断出漾濞地区地下活动能量已完全释放,M_(S)6.4地震为此处地震序列的主震,主震后短期内无更大地震发生。

基于时变重力数据的川滇地区场源模型反演和解释

时变重力信号能反映地球内部介质迁移引起的不均衡变化,本文利用三维欧拉反褶积方法,通过建立合适的场源模型获得最佳反演参数,并采用水平梯度滤波法消除部分虚假发散解,优化反演结果。在此基础上,利用川滇地区2015—2019年流动重力重复观测资料,分析了不同时空尺度的区域重力场动态变化特征,开展对川滇地区重力变化场源特征的定性和定量研究。结果表明:欧拉反褶积方法能有效反演重力场变化异常的场源三维空间分布特征,反演结果与2018年12月16日四川兴文县MS5.7地震,2019年6月17日长宁县MS6.0地震及同年7月4日珙县发生的MS5.6地震位置相对应,揭示了区域内的构造活动特征,为地表时变重力数据的反演和解释提供了思路和方法,同时也对捕捉与深部构造相关的地震前兆信息、开展强震中长期预测的应用研究具有现实意义。

2018年9月8日墨江5.9级地震云南普洱大寨流体异常特征及机理

文中梳理了2004年以来普洱大寨井连续观测的水化学离子和井-含水层渗透性异常特征。研究发现,在观测井周边250km范围内5.5级以上地震发生前,多次出现过可重复、可类比的异常变化,对地震具有较好的异常指示和预测意义。但相比以往震例,墨江5.9级地震发生前,无论是化学离子还是物理参数均出现了观测以来幅度最大的变化,异常状态较以往强烈很多,但发震的震级只有5.9级。为了研究这一现象产生的原因和机理,文中尝试从区域深部物质活动和区域应力水平2个方面对墨江5.9级地震前的异常演化过程开展讨论,得到以下认识:墨江5.9级地震前,流体异常整体呈现出较为显著的从深部到浅部、从背景到短期微观异常再到临震宏观异常的演化过程;墨江5.9级地震前,普洱大寨连续观测的水化学离子浓度异常和井-含水层渗透性的改变是由于区域内垂向剪切应力持续增强引起的含水层受挤压,从而形成了垂向的流体补给,最终引起不同含水层水体发生交替混合而产生的结果;本次异常形成初期还伴随深部物质剧烈活动的现象,较为显著的由深部到浅部的耦合作用过程可能是导致墨江5.9级地震前出现自观测以来地下流体异常幅度最显著的原因。因此,流体活动从深部开始,随着区域应力不断积累,不断向地表传递的演变过程是墨江5.9级地震前流体异常演化的本质特征;区域应力的作用方式和深部物质活动程度不同,是引起墨江5.9级地震前异常特征与研究区其他历史震例前明显不同的根本原因。文中研究为全面认识普洱大寨井地下流体异常的预测意义和地震前流体异常的深浅耦合演化过程提供了一定参考。

云南流动重力测网数据质量及场源分辨能力评估

首先对云南流动重力测网2018~2020年陆地时变重力数据进行精细化处理,基于测期准同步的绝对重力数据,引入贝叶斯重力平差方法对多台CG-5型相对重力仪的格值系数进行优化估计,同时获取了多台仪器的非线性漂移特征;其次,利用重力段差、段差残差及互差相关性分析来评估数据质量,开展绝对重力交叉检验,量化了仪器漂移率变化及格值系数不准引起的误差;最后,在设定场源异常体参数情况下,采用球面六面体单元构建不同分辨率的重力异常扰动模型进行检测板测试,并通过等效源反演方法对场源体进行恢复,进而评估了测网的场源分辨能力.结果表明:贝叶斯平差方法能有效降低CG-5型相对重力仪的非线性漂移及格值系数偏差带来的不确定性,进而提高平差数据精度;测网在主要块体边界带及断裂附近的场源分辨能力以0.50°×0.50°为主,而在测点密集的小江断裂带、红河断裂带北段等区域,其场源分辨能力达0.25°×0.25°.研究结果能提供高精度的陆地时变重力数据,优化测网布局,且有助于更好地研究地震重力监测、地壳垂直运动、地下水变化和地球内部物质运移等地球物理学问题.