陆域大地电磁基础网规划与展望

阵列式大地电磁测深是区域地球物理调查的重点发展方向之一,对标国外先进水平和国家社会的基础性需求,中国阵列式大地电磁测深工作程度依然较低,缺乏整体规划,开展全国性观测计划亟需提上日程。系统总结了当前区域地球物理学的发展趋势及国内外大地电磁网建设现状,提出了合作共建陆域多层级大地电磁基础网和大数据中心的顶层设计和规划布局,并对中国大地电磁基础网未来的重点发展方向进行了展望和思考。相关工作的顺利开展将为中国的区域地球物理调查拓展一项新属性参数,推动构建物性地球、结构地球和地球物理场四维模型,进而变革区域地球物理研究范式和工作模式,支撑中国深地探测走向世界前列。

考虑地震动空间相关性及大震震源效应的烈度场插值方法

地震发生后,利用强震动观测数据快速生成合理的等震线图是地震烈度速报中的一项关键技术。基于震源参数及烈度衰减规律生成的烈度等震线过于规则,无法反映局部烈度分布特征;而直接采用观测数据通过插值生成的等震线无法合理反映大震的震源效应。为此,提出一种考虑地震动空间相关性及大震震源效应的烈度场融合克里金插值方法,利用点到点之间的距离来考虑烈度的空间相关性,利用点到源之间的距离来考虑大震的震源效应。首先,在克里金插值方法的框架下,使用粒子群优化算法实现半变异函数的快速自动拟合;其次,通过两种自变量不同的半变异函数拟合实现了对空间相关性和震源效应的考虑;最后,使用日本和中国地震数据的插值结果验证方法的合理性。结果表明,融合克里金插值方法获得的烈度等震线图形状规则,能反映出一次地震的震源效应,且对台站稀疏的情况有较好的适应性,满足地震烈度速报的要求。该方法可为地震烈度速报及地震烈度等震线的绘制提供技术支持。

粤东连平—河源—汕尾地震测深剖面地壳速度结构及其意义

为适应防灾减灾工作的需要,广东省地震局联合中国地震局地球物理勘探中心、河南省地球物理空间信息研究院于2021年在粤东地区实施了人工地震宽角反射/折射探测,以期获得粤东地区深部地壳速度结构.本文采用地震射线走时正演对粤东地区NW向连平—河源—海丰测线数据进行了处理解释,构建了该剖面的二维壳幔速度结构模型.该模型表明,沿剖面自NW向SE,莫霍面深度由32 km缓慢抬升至29 km,广州—恩平断裂带、河源—邵武断裂带和政和—大埔断裂带的对应位置都显示莫霍面有抬升现象;研究区存在多条NE向展布深大断裂;中地壳发育低速异常区域(低速体)受断裂控制,主要分布于政和—大埔断裂带NW内陆方向,可能与中生代早期岩浆活动形成的花岗岩质岩浆相关.我们认为壳内低速区域(低速体)可能是影响研究区深部孕震环境的重要因素.

全球火山活动时空分布特征及其对强震活动趋势的指示

基于史密森学会火山目录分析了全球火山活动的时空特征,并结合中国地震台网目录讨论了火山活动对全球和中国大陆强震活动趋势的指示意义。结果显示:①全球火山活动表现出较为显著的百年周期特征,且百年周期内火山活动和M≥8.0大震之间存在着频次准同步和能量互补现象;②中国大陆1955年前后强震活动状态的变化可能与同期全球火山活动状态变化密切相关,且二者可能受控于百年周期内地球内部能量积累与释放的状态变化;③2022年汤加火山的剧烈喷发意味着地球内部能量仍在持续释放。结合全球M8地震和中国大陆M7浅源地震的活动特征,认为当前及未来一段时间全球及中国大陆的大震活动状态可能与二十世纪上半叶相似。

忻定盆地金山凸起东缘断裂展布及晚第四纪最新活动特征

通过野外地质地貌调查结合无人机航拍测量、地质雷达勘探及浅层地震勘探综合分析认为,金山凸起东缘断裂整体呈NE向展布,走向40°,北起忻口村一带,向SW经金山铺村西、前淤泥村西延伸至部落村以北,进而向SWS转折进入盆地区。经探槽开挖和年龄测试,该断裂段最新断错晚更新世早期地层。

湖北襄阳地区土体剪切波波速与深度的相关性研究

为给出湖北襄阳地区典型粘性土、粉土、砂土及碎石土剪切波波速与深度之间的统计公式,基于收集到的102个实测钻孔波速资料,利用多种一元回归模型对襄阳地区常见土层剪切波波速与深度之间的关系进行拟合分析和相关性研究;同时,讨论土体状态对二者关系的影响;最后,利用实测钻孔数据验证统计公式的合理性和可靠性。研究结果表明:1)除人工填土外,襄阳地区其他常规土类剪切波波速与深度之间存在较强的相关性,且离散程度随深度的增加而增大;2)同一土类随密实度或塑性状态的增大,其平均剪切波波速也变大;3)考虑土体状态可以使回归模型的预测结果更加具体、更接近真实值,但对模型拟合优度的变化具有不确定性;4)区域性对土层剪切波波速与深度的统计关系有较大影响。本文研究的襄阳地区各土类剪切波波速回归模型较全国土类模型具有更好的预测精度和误差平稳性,可为南襄盆地及周边区域地震灾害风险普查、场地土动力学性质研究和地震动参数确定等提供参考。

基于GPR-LSTM的地震热红外背景场的构建方法

地震监测是一项非常重要且具有挑战性的任务,遥感技术的不断发展加强了在宏观尺度上对地球表面的监测能力。研究表明,地震前通常都会出现地表温度异常升高的现象,因此各种异常提取算法被应用于地震热异常研究中。其中,基于背景场的提取方法由于具有较强的机理解释性而受到广泛应用。然而,以往基于背景场的异常提取方法更多将背景场限定于某一固定阈值,忽略了受外界因素(非震)影响导致的地表温度的小范围正常波动。据此,文中提出了一种基于GPR-LSTM的地震热红外背景场的构建方法。该方法包括两大部分:震期年变基准场的建立、实际LST的残差波动范围计算及背景场的构建。基于MODIS地表温度产品,以2008年四川汶川和新疆于田地震为研究对象,使用所述方法对地震前兆热异常信息进行提取与分析,经过实验得出以下结论:1)地震热异常通常沿青藏高原的断层分布,这不仅证明了文中方法能够减弱地表温度数据中噪声的干扰,同时也证明该方法在热异常信息提取方面的有效性;2)地震年份的构造活动比非地震年份更加活跃,导致地表温度的异常增温更加明显;3)不同地震案例震前的热异常时空特征各不相同。

几种特殊火山碎屑岩的形成机制及研究意义

火山碎屑岩是火山物理学研究的最直接对象,也是鉴别碎屑化过程最重要的研究对象。一些特殊类型的火山碎屑岩及相关岩石往往可以反映出某些特征的火山岩浆作用过程,这正是甄别不同类型火山灾害发生概率的基本依据。火山灾害是与火山和火山喷发有关的灾害,它是人类在自然界面临的最重要的灾害类型之一。火山灾害与火山喷发类型直接相关,其中的爆破性火山喷发则可以形成最为致命的强烈火山灾害。爆破性火山喷发的直接产物是形成各式各样的火山碎屑岩,它们代表了喷发过程所带来的不同类型与强度的火山灾害。原生火山碎屑与次生碎屑反映了火山喷发期与喷发间歇期火山表面过程的差异,而岩浆喷发、射汽岩浆喷发和射汽喷发堆积物的鉴定则标志了现代火山学研究的系统性深化,它们是从事火山灾害研究的先导性工作。细粒空降火山灰在水盆地里保存的火山灰纹层因其良好的等时面与环境指示意义而受到人们的重视,与其伴生的岩石则可能需要区分层凝灰岩、沉凝灰岩、凝灰质泥岩等各种不同火山沉积作用类型。熔岩流动碎屑化产生的自碎角砾岩和熔岩流水下淬火形成的碎玻熔岩代表了与熔岩流直接相关的碎屑化,而不是与爆破性火山作用相关的碎屑化。通常把它们划归为原生火山作用碎屑,但其灾害意义却完全不同。不同类型的火山碎屑岩形成于不同的碎屑化机理与成岩方式,其中一些特定的火山碎屑岩更是代表了极为特殊的火山灾害类型与规模。对于隐爆角砾岩,尽管它是一种火山碎屑岩的岩石名称,但其实我们更关心它的资源经济学意义。

基于LSTM神经网络的现地烈度实时估算模型——以JMA烈度为例

如何快速并且准确估计目标场点烈度是地震预警中的关键问题。常用基于衰减关系的场点烈度估计和基于P波信息的现地烈度估计往往存在大震烈度低估的问题。本文提出了一种基于长短时记忆神经网络(logn short-term memery,LSTM)的现地JMA烈度持续估计模型。该模型以现地观测地震动的能量、能量增长率、地震动卓越周期和震源距作为输入,以该点的最大仪器地震烈度为预测目标。选取了日本K-NET台网记录101次地震数据作为训练集,94次地震数据作为测试集,训练了现地烈度估算LSTM神经网络模型。结果表明:在采用3 s时窗长度的序列进行预测时,高估的比例为1.51%,低估的比例为4.00%;并且,随着时窗长度的增加,高估和低估的比例也在不断降低。模型对高烈度(大于等于4.5度)样本的预测时效性随震源距的增加而增加,对大震远场高烈度区域能提供20 s以上的预警时间。

钻孔岩芯基础数据库方案设计及应用——以常熟台为例

针对钻孔岩芯基础数据库构建中钻孔的岩芯试验、数据处理和数据汇集等关键问题,提出钻孔岩芯基础数据库的设计方案。该方案以江苏常熟台钻孔建设施工为例,基于新颁布的《地震台站建设规范地形变台站第2部分:钻孔地倾斜和地应变台站》为施工标准,完成包括钻孔施工流程、岩芯实验步骤和岩芯数据处理分析软件的开发等钻孔岩芯基础数据库的前期关键工作。钻孔岩芯基础数据库的设计方案为钻孔岩芯的收集和试验提供详细的研究思路、方法和实例,填补全国钻孔规范化建设中新增技术指标的空白,为全国钻孔岩芯基础数据库的建设提供参考。

2022年芦山M_(S)6.1、马尔康M_(S)6.0和泸定M_(S)6.8地震前跨断层形变异常特征与震后变化

基于四川地区多年积累的跨断层短基线、短水准数据,通过原始观测曲线分析、断层近场三维活动及区域预测效能指标定量计算,全面分析2022年芦山M_(S)6.1、马尔康M_(S)6.0和泸定M_(S)6.8三次地震前震中周边断层异常活动及震后变化。结果显示,3次M_(S)6.0以上地震前跨断层短期异常增多,主要表现特征为显著突跳和巨幅异常。3次中强地震分别发生于巴颜喀拉块体的内部、边界断裂带及其相邻的川滇菱形块体东边界,是应力传递、构造活动与块体运动共同作用的结果,因此出现异常的场地时空重叠度较高,无法进行严格区分和剥离。此外,泸定M_(S)6.8地震前观测到粘滑失稳前的预滑现象,震后1个月跨断层形变开始出现调整恢复变化。

黄土高原地震滑坡与强震动记录数据库管理系统的构建与应用

地震滑坡资料与实际强震动记录是开展地震滑坡成灾机理研究的重要基础数据,如何科学管理这些数据资料,并最大限度地发挥其科学价值仍然是一个值得探索的问题。文章以黄土高原地区7次典型历史地震诱发黄土滑坡和125次地震(2001—2018年)的强震动记录为基础数据,依托开源GIS平台+MySQL数据库,构建黄土高原地震滑坡与强震动记录数据库管理系统。该系统界面规范、友好,参数获取方便,图表展示清晰、流畅,不仅为地震滑坡和强震动记录数据资料的管理与应用提供一个科学便捷的平台,也为黄土地震滑坡成灾机理研究提供坚实的数据基础,亦对黄土高原地区防灾减灾工作的开展具有一定的参考价值。

泸定M S6.8地震震前变形特征及鲜水河断裂南东段地震活动性

针对鲜水河断裂带南东段的历史地震活动性和近10 a该断裂带上发生的中小震群展布特征,利用GNSS观测数据给出2022年泸定M S6.8地震震源区及周边区域的速度场、应变率场,识别此次地震震前的变形特征。GNSS速度场显示,鲜水河断裂带南东段走滑速率约为10 mm/a,区域整体运动为ES向,与断裂构造运动具有一致性;应变率场结果显示,发震断裂仍存在较强的剪切应变积累,汶川特大地震后随着应变能不断释放,龙门山断裂带的卸载作用间接影响鲜水河断裂带的南东段,该断裂长期处于应变积累高值的过渡区,现今仍具有较高的断层闭锁状态,该地区的地震活动趋势和地震危险性值得进一步关注和研究。

基于三维剩余密度结构的松原地震成因

自2006年以来松原市乾安县与宁江区地震频发,成为东北地震活动最为频繁的区域,目前对两地的发震构造和地震成因的认识存在严重分歧,制约了地震危险性评价与预防工作的开展。文中通过对区域重力数据进行非线性共轭梯度聚焦反演,获得了松原震区的三维剩余密度结构,结合石油井震资料,获得了如下认识:1)研究区的剩余密度异常呈高低相间的带状分布,南部异常走向为NNW,北部异常转变为NNE向,该特征反映出乾安震区和宁江震区的深部孕震环境不同,前者震源位于查干花高密度异常体内及其边缘,后者震源位于松原低密度异常带中部,指示两地震源位置的岩性不同;2)两者的发震构造不相同,前者受控于查干花断裂和乾安断裂,后者受控于松原断裂和扶余北断裂;3)地震的形成与区域应力,基底结构,深部气、流体运移和长期油气开采等因素有关。长期注水采油破坏了地质结构和应力环境,可能是重要的地震诱发因素。

基于机器学习和迁移学习的地震预警震级估计

震级估计是地震预警的重要环节之一。快速且可靠的震级估计可以为地震预警系统提供有效的地震预警信息。传统的地震预警震级估计方法主要利用从P波信号中提取单一的特征建立震级估计经验预测方程,且震级估计误差较大。为了提高地震预警震级估计的可靠性以及探索机器学习方法在中国川滇地区地震预警震级估计的可行性,基于日本K-NET台网记录的强震动数据建立用于震级估计的机器学习预训练模型(CRnet-M),CRnet-M模型结合了卷积神经网络和循环神经网络;结合迁移学习和中国川滇地区的强震动数据,对预训练的CRnet-M模型进行微调和训练,进而建立了用于中国川滇地区的震级估计模型(TLCRnet-M)。研究结果表明:对于日本的测试数据集,在P波触发后3 s,和传统的地震预警震级估计方法相比,预训练的CRnet-M模型有更小的震级估计误差,且绝对误差在0~0.5震级单位范围内的百分比达到了86.89%;对于川滇地区的测试数据集,在P波触发后3 s,和传统的地震预警震级估计方法以及未使用迁移学习的CRnet-M模型相比,使用迁移学习的TLCRnet-M模型提高了震级估计的可靠性,且绝对误差在0~0.5震级单位范围内的百分比为76.25%。方法在一定程度上提高了地震预警震级估计的可靠性,且对于地震预警系统有一定意义。

论电场近区双频测深的可行性

非平面波区测深是频率域电磁勘探方法理论发展的重要动力。广域电磁法不对非平面波区电磁场表达式做简化,通过迭代求解获取全区视电阻率,极大拓展了人工源频率域电磁法的观测空间范围与探测深度。E-Ex模式是现今最为常用的广域电磁法观测模式,但其近区测深能力有限。本文探讨了两种广域电磁法E-Ex模式近区双频测深方案的可行性。首先,简述了高阶近似和低阶近似两种近区电场双频测深视电阻率计算方案的基本原理;然后采用一维模型进行数值模拟,对比了半空间模型中E-Ex模式不同场成分的强度与感应数的关系,计算了典型地电模型的视电阻率,分析了频率间隔及观测误差等对计算结果的影响。结果表明:高阶近似方案基本不具备可行性;低阶近似双频测深方案在理想条件下可以获得近区地电介质的变化信息,对地下低阻层反映更为灵敏,受观测角度、接地导线偶极长度及观测频率间隔等因素影响均较小,但对观测数据误差极为敏感,观测总场中较小的误差也将导致近区视电阻率信息提取失败。因此,广域电磁法E-Ex模式近区双频测深方案实际应用的关键在于控制观测精度。

从积石山6.2级地震看西部农村地震安全

2023年12月18日23时59分,拉脊山北缘断裂发生6.2级积石山地震。震中位于甘肃省临夏回族自治州积石山保安族东乡族撒拉族自治县柳沟乡(北纬35.70度,东经102.79度)。最大地震烈度为Ⅷ度,等震线长轴呈北北西走向,总面积331平方公里,Ⅵ度(6度)区及以上面积8364平方公里。

基于多特征重构的三维目标反演算法

为了解决基于深度学习的三维反演方法中存在的内存占用大、训练耗时久的问题,提出基于多特征重构的三维目标反演算法.通过特征分解提取目标的水平区域、中心深度、垂直厚度和剩余密度4类特征,实现对三维模型的压缩,降低内存占用.设计多特征重构反演网络(MRNet),通过不同的Decoder实现对目标4类特征的预测,利用4类特征重构三维模型,实现对三维目标的反演.在网络输入端引入梯度联合实现对目标边界信息的增强.在跨层连接处引入CA注意力机制,实现对Decoder预测功能的分化,优化反演效果.模拟实验结果显示,MRNet的局部相对准确度相对于3D U-Net提升了30%以上,达到88.91%,每轮训练时间仅为3D U-Net的1/13.将MRNet应用于Vinton盐丘地区,较准确地得到了盖岩的分布情况,验证了MRNet具备一定的泛化性.

山西台网地震预警系统和测震台网数据对比分析

收集整理2021年9月至2023年1月山西及邻省所有触发的地震预警事件,针对山西预警JEEW和EEW两套系统产出预警参数和测震数据统一编目数据,从发震时刻、震级、震中位置和震源深度几方面进行对比分析。总体来说,山西地震预警区内地震预警参数基本稳定,可满足山西地震预警条件。

昔阳YRY-4钻孔应变仪观测资料可靠性分析

本文对昔阳站YRY-4四分量钻孔应变仪安装后记录的观测资料进行整理分析,对仪器的固体潮汐记录、内在精度、潮汐响应、地震记录等方面进行分析,评估了该应变仪在监测地壳运动和地震活动方面的精度和可靠性。研究结果表明,昔阳YRY-4钻孔应变仪观测资料具有较高的可靠性,可为地球科学研究和地震监测提供有价值的数据支持。