连续变化介质蒙特卡罗模拟方法研究

在连续变化介质中,总的核截面沿粒子的飞行路线不断发生变化,传统的用于总截面为常数的介质的蒙特卡罗模拟方法不再适用。为了解决这类问题,本文采用了3种蒙特卡罗模拟方法,即逐步逼近法、Delta-tracking法和光程法,对该类问题进行分析研究。对计算结果进行比较并考虑三维计算中的实际情况,选取了Delta-tracking方法作为模拟连续变化介质的主要方法,并在合理简化的一维模型下,对多种不同截面变化情况进行了计算,对蒙特卡罗方法模拟连续变化介质的问题进行了详细的分析。针对Delta-tracking方法在模拟变化剧烈的连续介质时抽样效率低的问题,提出了改进的Delta-tracking方法,通过设置截断比,可以有效提高在介质核截面剧烈变化时的模拟效率。

波速线性变化介质中地震波传播特征

根据变速介质中地震波传播所满足的变系数波动方程，推导出波速线性变化介质中一维波动方程的解析解，讨论了波速不均匀性对地震波传播的影响：地震波振幅衰减大小与介质速度梯度有关；频率转折点两侧地震波传播性质；频率与地震波波速关系。

利用尾波干涉技术分析寻乌及邻区的地壳介质变化

基于波形互相关方法,挑选寻乌及邻区的重复地震事件,利用尾波干涉技术分析重复地震事件发生期间的地壳介质变化。结果显示:多数重复地震对的S波早期尾波部分呈现明显线性变化,反映了地壳介质的波速变化,其中寻乌台南部的2个重复地震对波速变化最为显著,而距离台站相对较远的地震对,波速变化较小;波速变化明显的地区与低b值区一致,也与地震活跃区域相一致。

利用重复地震探究重庆荣昌地区地壳介质波速变化

选取2010年1月至2022年4月重庆地震台网记录的荣昌地区92次M_(L)≥2.5地震观测资料,采用射线追踪方法,对荣昌地区重复地震震源位置做归一化处理,分别计算4个方位上所选台站记录的地震P波走时差,结果显示:研究区域NE、SE和SW方位台站记录的地震P波走时差负异常持续时间较长(其绝对值较大),表明地壳介质波速有明显升高现象。

利用人工重复震源进行地下介质结构及其变化研究的探索和进展

在自然和人类活动的作用下,地球内部的介质会产生变化。通过分析来自重复地震、背景噪音和重复性人工震源等的地震波,进而研究地球介质的变化,是近年来地震学研究的一个热点方向。这些研究为人类认识地震、火山等灾害的物理过程提供了重要的手段。本文介绍了过去10余年中我们在利用人工震源(尤其是大容量气枪震源)探究地下介质结构及其变化方面的研究进展,以期为今后类似的研究提供参考。本文首先介绍了在不同类型震源的性能、数据处理方法等方面的研究进展和主要认识,最后也给出了关于下一步人工震源研究方向的一些思考。

利用重复地震观测地壳介质变化

利用天然重复地震观测地壳介质速度随时间的变化,其精度主要受地震定位精度、重复地震位置不一致以及震相读取误差等影响,这限制了其在实际中的应用。文中提出利用射线追踪方法对重复地震进行位置归一处理,并且采用波形互相关技术消除震相读取误差影响,从而达到提高精度的目的。根据上述方法原理,利用大姚地区重复地震观测该地区地壳介质随时间的变化。结果表明,该方法能够有效地提高测量的精度,并且显示在2003年大姚6.2级、6.1级地震前出现了短期的地壳介质速度明显升高的现象。

利用重复地震研究广东阳江地区地壳介质变化

利用射线追踪方法对广东阳江地区的重复地震进行位置归一处理,提高走时精度以达到观测地壳介质变化的目的。文中计算了阳江地区2002年1月至2007年9月ML≥2.0重复地震序列经射线追踪法校正后的P波走时差。结果显示,在2004年阳江4.9级地震前信宜台、湛江台、肇庆台的记录观察到该地区短期的地壳介质速度明显升高的现象。

三峡水库巴东地区的介质变化分析

利用天然重复地震观测水库介质速度随时间的变化,采用射线追踪方法对三峡巴东地区的重复地震进行位置归一化处理提高观测精度。计算了巴东地区2004年5月至2009年10月ML≥2.0重复地震经射线追踪法校正后的P波走时差。结果表明,巴东地区的介质速度变化主要受三峡库水位的载荷变化以及库水渗透作用影响。

利用重复地震研究山东乳山地区地壳介质波速变化

利用2013年10月—2015年6月山东乳山震群的地震波形资料,基于距离乳山震群最近的3个台站所记录的地震波形互相关系数c≥0.9的地震即为重复地震的原则,识别了乳山震群的重复地震.利用波形互相关时延法,计算分析了文登台和招远台这两个固定台站的走时差随时间的变化特征.结果表明:乳山震群的地震相似性很好,且震中位置较为集中,重复地震的时间跨度较大,有利于提高观测结果的时间分辨率;乳山震群中3次MS>4.0地震前均出现了短期的走时差低值异常现象,反映了乳山震群震源区在中强震前会出现短期地壳介质速度明显升高的过程,可以为该区域的中强震预测提供一定依据.

利用重复地震观测滦县地区的地壳介质变化

运用双差定位法对滦县地区2002年1月至2010年8月ML≥2.0级地震进行精定位,利用射线追踪方法对滦县地区的重复地震进行位置归一处理,计算了滦县地区重复地震序列经过射线追踪方法校正后得到的P波走时差变化。研究发现,2004年1月20日滦县ML5.0级和2010年3月6日滦县ML4.7级2次中等地震前所选取的测震台站均记录到P波走时差的低值异常变化。

2012年新源-和静M_S6.6地震前后地壳介质泊松比变化

文中利用远震P波接收函数,联合接收函数H-κ叠加方法和时间窗滑动方法,分析了2012年6月30日新疆新源-和静MS6. 6地震震中距200km内11个固定地震台2009年1月-2012年12月(石场台为2006年1月-2012年12月)的地壳介质泊松比的变化特征,分析了乌苏、石场和新源3个台站准重复接收函数的莫霍面Ps转换波到时(tPs)变化,获得了以下认识:1)在新源-和静MS6. 6地震前2~3a的不同时段,5个震中距<130km的台站的地壳介质泊松比相继出现了较为明显的持续下降过程,与台站平均地壳泊松比相比,下降幅度为0. 003~0. 014,4个台站的下降幅度大于均值误差,乌苏台(震中距最小,为77km)的下降起始时间(2009年7月)最早;6个震中距>150km的台站的地壳介质泊松比在均值上下波动,没有出现明显的下降和持续低值现象;2)出现泊松比低值异常的台站,其接收函数tPs在震前变小(Ps转换波在地壳内的走时变小),在震后变大(Ps转换波在地壳内的走时变大);3)综合分析泊松比下降的幅度、持续时间、后续变化过程及接收函数tPs的变化,推测这种异常变化的原因是地震孕育、发生过程中出现的地壳介质物性变化,这一观测结果表明,在高密度台网的支撑下,接收函数方法可能成为探测强地震前地壳介质泊松比变化的一种新的技术途径。

利用重复地震观测粤闽交界地区地壳介质变化

利用粤闽两省数字化地震台网2007年6月～2010年5月的走时及波形记录对南澳地区ML≥1地震用双差法重新进行定位,根据定位结果挑选重复地震丛,并研究地震丛的P波走时经伪弯曲射线追踪技术及波形互相关校正后的走时差变化。经上述处理后,汕头台、潮州台记录的南澳地区地震的P波走时差在2008年6～8月间出现负异常,经与地震活动性及形变观测资料对比分析,认为该时段的负异常反映了区域地壳介质速度有所上升。

利用重复地震研究滦县地区的地壳介质变化

运用双差定位法,对滦县地区2002年1月至2010年8月M_L≥2.0地震进行精定位,利用射线追踪方法,对滦县地区的重复地震进行位置归一处理,计算滦县地区重复地震序列经过射线追踪方法校正后得到的P波走时差变化。研究发现,2010年3月6日滦县M_L 4.7地震前糙甸地震台、兴隆东地震台、蓟县地震台和遵化地震台记录到P波走时差的低值异常变化。

利用重复地震研究盖州震群地区介质变化

盖州震群自2012年2月2日开始活动,截至2016年12月已活动了近5年的时间,其中持续活动的青石岭序列精定位后的空间展布在5km以内,深度也较为集中,可作为重复地震进行研究。通过计算盖州地区2012年2月—2016年12月M_L≥2.0重复地震序列经射线追踪法校正后的P波走时差,得到了盖州震群区域至岫岩台、辽阳台、高升台、瓦房店台四象限的介质变化情况,结果介质短期的变化受震群本身显著事件活动影响较为明显。中强地震前后周边地区介质变化显著。

利用重复地震研究新疆阿合奇—伽师—乌恰地区地壳介质变化

利用射线追踪方法对新疆伽师地区的重复地震进行位置归一处理,提高走时精度以达到观测伽师—乌恰和伽师—阿合奇地区地壳介质变化的目的。计算了伽师地区2005年1月至2011年3月ML≥2.5重复地震序列经射线追踪和波形互相关方法校正后的P波走时差。结果显示,在2009年2月20日柯坪5.4级地震前阿合奇台的记录观察到该地区短期的地壳介质速度明显升高现象,2010年6月10日乌恰5.2级地震前乌恰台也同样记录观察到该现象。

介质压力变化对质量流量计准确度的影响

通过对质量流量计的原理及相关实验数据的分析,研究了介质压力对质量流量计准确度的影响。介质压力变化可导致质量流量计计量管的形变,使计量管的横截面积、长度等发生变化,从而影响质量流量计的准确度。指出了介质压力对质量流量计准确度的影响与质量流量计计量管的材质有关。并从计量检定和现场测量这两方面,提出了如何消除介质压力对质量流量计准确度影响的建议。

利用重复地震观测重庆巫山地区地壳介质变化

利用波形互相关技术,对重庆数字地震台网记录的巫山地区90次地震波形资料进行相关计算,识别出24对同时被2个地震台站记录且各台波形互相关系数不小于0.8的重复地震对;利用射线追踪方法,对巫山地区重复地震位置做归一化处理,得到所选台站记录地震P波走时差变化,结果显示,在2013年重庆巫山M_L 3.7地震前,建坪、双龙、荆竹地震台记录到该地区短期地壳介质速度有明显升高现象。

运用尾波干涉技术监测2005年江西九江-瑞昌M_(S)5.7地震后地壳介质变化

基于2005年江西九江—瑞昌M_(S)5.7地震序列事件波形及其观测报告,采用双差重定位法、波形互相关法和尾波干涉法,筛选出了同时被范镇台和九江台记录且波形互相关系数≥0.940的两组重复地震对:D1(2005-11-2909:13M_(L)2.0和2005-12-0204:54M_(L)1.9)和D2(2005-12-0223:49M_(L)2.2、2005-12-0616:58M_(L)1.7和2006-03-2406:24M_(L)2.4)。发现M_(S)5.7地震后短期内(2005-11-29—2005-12-02)S波早期尾波波速增加;而M_(S)5.7地震后几个月时间内(2005-12-02—2006-03-24)S波早期尾波波速减小。

尾波干涉技术在2017年重庆武隆M_(S) 5.0地震后震源区地壳介质变化的应用

2017年11月23日,重庆武隆发生M_(S)5.0地震,震后1个月内发生107次M_(L)≥1.0地震,双差定位结果显示,主震震源深度约10 km,破裂面呈近SW向单侧破裂。选取震中附近布设的3个流动台地震波形及观测资料记录,利用波形互相关技术,挑选武隆M_(S)5.0地震后符合条件的重复地震事件,利用尾波干涉技术,分析震源区震后地壳介质变化。结果显示:①S波早期尾波部分呈明显的线性变化,可能由震源区附近地壳介质的波速变化所引起;②由震中距最小的重复地震计算的相对波速变化最大;③在P波尾波发现走时延迟和不相关系数均存在1个短周期“尖峰”变化,可能与震后地下介质中散射体的运移有关;④震后局部地区的地震波速度存在上升—下降的恢复过程。