华北克拉通中西部及周边地区瑞利面波相速度方位各向异性

利用“中国科学台阵探测”项目的密集流动台站以及区域固定台站的地震面波记录,采用程函面波成像方法,得到了华北克拉通中西部及周边地区14~100 s周期高分辨率的瑞利面波相速度方位各向异性分布图像.结果显示,鄂尔多斯块体内部中长周期(20~100 s)为大范围高速和弱各向异性分布特征,但在块体西南部区域各向异性明显增强,向东可一直延伸至108°E附近.我们认为,受青藏高原影响,鄂尔多斯块体西南部岩石圈已发生明显变形,高原扩张对鄂尔多斯块体的影响超出了止于六盘山逆冲推覆带的传统认识.在鄂尔多斯块体内部,长周期(80~100 s)的相速度显示高速区向中部和东南部区域收缩,各向异性强度在高速区外围明显增强,揭示了块体边界带的岩石圈在后期构造活动过程中已遭受不同程度的变形改造,厚度发生了不同程度的减薄.山西断陷带北部大同火山区附近,在20 s以上周期为显著低速异常,不同周期段各向异性存在明显差异,我们推测该区不同深度的各向异性差异与鄂尔多斯块体东北部岩石圈不同深度的几何形态以及青藏高原远程挤压效应有关.山西断陷带中南部区域,在20~60 s周期显示高速和近EW向快波方向,与鄂尔多斯块体中东部高速区具有较好的连续性,认为该区岩石圈仍保留部分原有华北克拉通岩石圈的属性.青藏高原东北缘地区不同周期相速度表现为明显的低速异常,快波方向呈现较为一致的NWW-SEE向分布特征,揭示了在高原下方壳幔介质变形连续一致,符合岩石圈垂直连贯变形模式.

实时剪切波弹性成像和彩色脉搏波成像技术评估痛风性关节炎患者颈动脉硬度研究

目的:探讨实时剪切波弹性成像(SWE)和彩色脉搏波成像(UFPWV)技术评估痛风性关节炎(GA)患者颈动脉硬度的应用价值。方法:选择2022年8月至2023年7月期间宜宾市第一人民医院收治的80例GA患者纳入GA组,其中24例经影像学检查确诊合并骨质侵蚀,56例未合并骨质侵蚀;另选取同期在本院进行健康体检的40名健康者纳入健康对照组。采用SWE和UFPWV技术检测所有受检者颈总动脉血管壁杨氏模量最大(Max)、最小(Min)及平均(Mean)值,以及收缩期开始时的脉搏波速度(PWVBS)和收缩期结束时的脉搏波速度(PWVES),评估颈总动脉血管壁纵向和环向血管壁硬度。比较两组杨氏模量值、PWVBS和PWVES差异,分析GA患者合并骨质侵蚀与杨氏模量值、PWVBS和PWVES的相关性。结果:GA组杨氏模量Max值(78.80±12.38)kPa、Min值(57.83±7.42)kPa、Mean值(67.67±8.38)kPa,以及PWVBS(7.06±0.59)m/s和PWVES(9.50±0.63)m/s均显著大于健康对照组,差异有统计学意义(t=11.066、8.216、11.751、14.159、19.118,P<0.05)。合并骨质侵蚀GA患者杨氏模量Max值(82.95±6.37)kPa、Min值(59.59±5.29)kPa、Mean值(72.18±7.62)kPa,以及PWVBS(7.37±0.43)m/s和PWVES(10.43±0.47)m/s均显著大于未合并骨质侵蚀患者[(77.01±5.32)kPa、(57.08±4.73)kPa、(65.73±4.54)kPa和(6.92±0.39)m/s、(9.10±0.41)m/s,t=4.309、2.099、4.699、4.586、12.720,P<0.05]。Spearman相关性分析显示,GA患者杨氏模量Max、Min及Mean值,以及PWVBS和PWVES与合并骨质侵蚀具有显著相关性(r=0.602、0.421、0.682、0.647、0.732,P<0.05)。结论:SWE和UFPWV技术可以评价GA患者血管壁硬度,GA患者颈总动脉血管壁的纵向及环向硬度高于健康人,合并骨质侵蚀的GA患者颈总动脉血管壁的纵向及环向硬度更高。

青藏高原东北部上地壳剪切波分裂特征

由羌塘、巴颜喀拉、柴达木和祁连等几个二级块体组成的青藏高原东北部与华南块体及华北块体接触,产生强烈的构造变形。文中利用青藏高原东北部2010年1月—2021年9月的小地震波形事件,使用剪切波分裂分析方法计算得到快波偏振方向与慢波时间延迟2个各向异性参数,并对参数的空间分布进行分析。快波偏振方向以NEE为主导,与区域主压应力方向大致平行,祁连块体北部和东南部、羌塘块体北部存在NNW、NWW或近EW等多个相对较弱的第2快波偏振方向,与区域内广泛分布的NW走向断裂近平行。柴达木块体东北缘的快波偏振方向较离散,受到应力、断裂、岩石性质等因素的共同作用。祁连块体北部逆冲断裂系东部的时间延迟大于西部,体现了两者应力环境的差异。祁连块体东南部及柴达木块体东北缘大致相当的时间延迟分布可能与其具有类似的岩石类别物性及构造环境相关。柴达木盆地北缘存在NWW向快波优势偏振方向和相对一致的时间延迟,可能是断裂在深部高压变质作用的响应。羌塘块体北部的时间延迟小于拉脊山断裂周缘(祁连块体东南部与柴达木块体东北缘),可能与岩石类别物性与构造环境的差异有关。

火星弓激波上游离子回旋波的观测研究

离子回旋波广泛分布于火星弓激波上游,在卫星坐标系下其频率接近当地质子回旋频率,准平行于背景磁场方向传播,与在火星外逸层太阳风拾起新生H离子有关。该文基于磁流体理论,对MAVEN探测器观测到的离子回旋波进行事例分析,通过对等离子体密度扰动、速度扰动以及磁场扰动的参数拟合,发现该离子回旋波事件可用斜传播的快磁声波与平行传播的阿尔文波的叠加来解释。该文有助于进一步理解火星上游所观测到的离子回旋波相关扰动的物理本质,对其中等离子体物理过程的重新建模和数值模拟具有指导意义。

大型带罩天线阵列的精确高效电磁仿真算法

针对大型带罩天线阵列系统的辐射特性仿真问题,基于等效原理和波导模式匹配法,建立了多层快速多极子算法的波端口模型,实现了对天线激励源和匹配负载的精确电磁建模,同时提出了一种适用于计算金属介质天线模型的多层快速多极子算法并行策略,通过建立多棵八叉树结构降低了计算过程中各进程间的通信量,实现了对大型带罩天线阵列系统的精确、高效一体化仿真计算。通过与高阶矩量法及有限元-边界积分方程法计算得到的天线方向图、S参数进行对比,验证了该方法的精确性及高效性。

快压缩P_(1)波在饱和冻土与弹性基岩分界面上的能量传输特性

基于弹性波在冻结饱和多孔介质与单相弹性介质中的传播理论,选取了饱和冻土中传播速度最大的快压缩P 1波入射在饱和冻土与弹性基岩分界面上的能量传输问题。根据分界面上的边界条件,推导出了快压缩P 1波从饱和冻土介质入射到弹性基岩分界面上透反射振幅比和能量率的解析表达式。研究了快压缩P_(1)波入射在饱和冻土与弹性基岩分界面上的能量与入射角度,入射频率,温度(含冰量),孔隙率,胶结参数以及接触参数的关系。研究结果表明:当入射角度为0°时仅存在压缩波,达到临界角后透射P波消失;各种波在达到临界角时出现不同程度的脉冲,其中反射P_(1)波最为显著;随着胶结参数,孔隙率,接触参数的增大,临界角越早出现;入射频率仅对反射P_(2),P_(3)和S_(2)波的能量反射率影响较大;当温度和含冰量较低或较高时,均不利于反射S_(2)波的能量产生。

100 kHz弹光调制器多功能调制仿真

针对弹光调制器(photoelastic modulator,PEM)在超高速全偏振领域的测量问题,研究一种目标频率在100 kHz附近的圆型PEM,由弹光晶体和2个方位角相差45°的压电驱动器组成。通过理论计算弹光晶体谐振频率和压电驱动器振动频率,当二者频率达到一致时,PEM工作在谐振状态,此时PEM的调制效率达到最高。当PEM达到谐振状态并趋于稳定后,调节两压电驱动器驱动电压的幅值与相位,实现纯驻波模式和纯行波模式两种特殊调制,纯驻波模式可实现纯电控制下调制快轴的延迟量和方位角;纯行波模式可实现纯电控制下调制快轴以PEM谐振频率的半频速度高速旋转。最后,利用COMSOL有限元仿真模拟两种调制模式下PEM,验证两种调制状态下的PEM振型及其快轴方向,表明PEM可实现多功能弹光调制,为后续偏振测量提供理论支撑。

深度学习颅骨重建和平面波经颅超声成像方法

为解决颅骨声阻抗失配导致平面波经颅超声成像质量下降的问题,提出一种基于深度学习的颅骨重建技术,结合快速行进法可实现平面波经颅成像的相位畸变校正。根据人类颅骨CT图像设置颅骨形状进行数值仿真,颅骨重建的时间开销为0.97 s,基于重建结果计算平面波的走时平均相对误差约为0.25%,单点目标散射波走时平均相对误差约为0.76%。经颅仿体实验中,强回声点目标图像经过校正之后,平均位置偏移从1.42 mm减少为0.28 mm,半峰全宽从1.82 mm减少为0.99 mm;圆形目标图像经过校正后对比度噪声比从7.5 dB提升为9.8 dB,偏心率从0.31降低为0.24。以上结果表明,该方法能够准确计算经颅超声的走时并且显著改善成像的质量,可用于经颅脑超声成像的相位畸变校正。

青藏高原东北缘上地幔各向异性研究

通过分析位于青藏高原东北缘的区域数字地震台网30个台站的远震SKS波形资料，采用最小切向能量的网格搜索法和叠加分析方法求得每一个台站的SKS快波偏振方向和快、慢波的时间延迟，获得了青藏高原东北缘上地幔各向异性图像．从得到结果看，青藏高原东北缘的各向异性快波方向基本上呈NW-SE方向，并有一顺时针旋转趋势，快、慢波时间延迟是0．70～1．51s．青藏高原东北缘的SKS快波偏振方向与区域内主要构造断裂走向基本一致；各向异性快波偏振方向变化与区域内最小平均主压应力方向变化相似，也与由GPS测量得到的速度场方向变化相似．研究表明青藏高原东北缘上地幔物质在区域构造应力场的作用下，发生了顺时针旋转的形变以至流动，使得上地幔中橄榄岩的晶格排列方向平行于物质形变或流动方向，上地幔变形和上覆地壳变形可能存在垂直连贯变形特征．

中国大陆及邻区SKS波分裂研究

SKS波分裂测量是研究大陆地幔的形变特征、探索大陆动力学和演化过程的重要工具 .本文对中国大陆及邻区地震台站的SKS波分裂现象进行了研究 .选用中国数字化宽频带地震台网 (CB台网 )和美国IRIS数据中心提供的三分量宽频带数字化地震资料 ,使用SC(SilverandChan ,1991)方法 ,得到了中国大陆及周边地区 80多个台站下方上地幔各向异性参数 ,即快波偏振方向 φ和快慢波到时差δt.快波偏振方位在相同地块有一定的优势排列方向 ,大多数台站快波偏振方向都能与过去或现今大规模的构造运动得到很好的符合 .整个研究区域所得到的分裂延迟时间在 0 .4～ 2 .4s之间 ,平均为 1.2s.根据SKS波测量得到的分裂参数 ,分析了该研究区域各向异性介质的特性 ,从而探索与岩石弹性各向异性相关的地球内部动力学过程 .

用接收函数Ps转换波研究地壳各向异性——以哀牢山—红河断裂带为例

倾斜界面与各向异性介质均可使接收函数的切向分量产生明显的能量.通过对不同模型的理论接收函数的研究,可以发现倾斜界面产生的接收函数切向分量与各向异性介质产生的接收函数切向分量具有显著的差异,主要表现在到时差与周期性上.利用各向异性和倾斜界面造成的切向分量不同的周期性,可以通过加权叠加的方法突出各向异性或倾斜界面的影响,并可对接收函数径向、切向分量进行波形互相关计算,获取各向异性分裂参数.通过对布设于红河断裂附近的4个三分量宽频带流动台站的接收函数莫霍面Ps震相的研究,获得红河断裂附近的地壳各向异性快波方向为132°,快慢波时间延迟为0.24s.地壳各向异性快波方向与红河断裂带构造走向一致,与上地幔各向异性的快波方向相差近90°,表明红河断裂地区地壳与上地幔构造可能存在解耦现象.

大别—苏鲁及邻区上地幔的各向异性

大别—苏鲁是扬子与华北的碰撞造山带,对该地区上地幔各向异性的研究有助于了解该区的地幔动力学机制.本文选用了中国数字化地震台网和区域数字地震台网(山东、安徽、江苏、河南、湖北)三分量宽频带的远震地震波形数据,分别采用最小能量法和旋转相关法,对大别—苏鲁及邻区进行剪切波偏振分析,计算了研究区台站下方介质的各向异性分裂参数:快波偏振方向(Φ)和快慢波延迟时间(δt).本文研究结果发现,研究区内快、慢波延迟时间0.5～1.63s,推测各向异性层深度为57.5～187.6km,由软流圈和岩石圈地幔的各向异性共同作用引起.快波偏振方向在4个不同构造区表现出不同的特点:华北板块快波偏振方向为近E-W向,根据地质资料,我们分析认为华北板块的各向异性受地幔软流圈流动的影响明显;大别造山带各向异性平行于大别主构造,反映造山过程中岩石圈物质沿大别造山轴部NW-SE向迁移的特点;在大别南侧和东侧的扬子板块快波偏振方向分别表现为近垂直于造山带走向和NEE-SWW,苏鲁造山带各向异性结果为NEE-SWW,与地表构造有一定的夹角,同时与板块运动方向相差较大,分析认为扬子板块和苏鲁造山带各向异性是由地幔软流圈流动和印支—燕山期构造运动残留在岩石圈地幔的"化石各向异性"共同作用的结果.

云南地区SKS波分裂研究

根据云南数字地震台网和云南流动地震台网的台站，以及中国国家数字地震台网（CNDSN）腾冲台和昆明台，共计47个台站记录到的远震SKS波震相，计算了各个台站下方的各向异性，讨论并分析了各向异性层的深度、厚度、起因，进一步探讨了与青藏高原东南缘地区地球动力学有关的一些问题．从得到的结果来看，云南北部的各向异性的快波偏振方向呈南北向，逐渐过渡到南部的近东西向，整体来看，有一旋转的趋势．分析表明各向异性层主要分布于上地幔，时间延迟在0．58—1．88s，厚度在67，216kin之间．青藏高原存在垂直向隆升变形和东西向拉张变形外，地幔物质还向东南运移．

唐山地区快剪切波偏振图像及其变化

根据剪切波分裂的相关函数计算－时间延迟校正－偏振分析检验的系列分析方法，利用唐山地区近源强地面运动记录，对快剪切波偏振图像进行了静态和动态的初步讨论。在唐山地区，有些相距很近的台站得到了完全不同的快剪切波偏振结果，其快剪切波偏振方向的离散性特征表明，在复杂地区不同台站观测结果的简单叠加可能是没有意义的。研究表明，快剪切波偏振方向可能存在着快速的变化。

首都圈西北部地区地壳介质地震各向异性特征初步研究

本研究使用首都圈数字地震台网2002年01月-2003年12月的波形记录资料,采用SAM方法,进行了剪切波分裂的分析,得到首都圈西北部地区地壳介质地震各向异性的初步结果.根据对有3条以上可靠记录的14个台站的统计分析,得到首都圈西北部地区的剪切波分裂的统计平均结果为:快剪切波平均偏振方向为NE69.9°±44.5°,慢剪切波平均时间延迟为4.44±2.93(ms/km).研究认为,NE69.9°±44.5°的快剪切波平均偏振方向暗示了该区域的水平主压应力方向,快剪切波偏振方向的第一优势取向揭示了NWW近E-W方向的原地水平主压应力的构造意义,凸现了NWW向的张家口—蓬莱断陷带.通过快剪切波偏振方向,本研究进一步证实,位于活动断裂上的台站的快剪切波偏振方向的优势取向与断裂走向一致,认为南口—孙河断裂和夏垫断裂是两个活动断裂,而八宝山断裂可能是个并不太活跃的活动断裂.华北盆地里的快剪切波偏振方向显示出复杂的分布特征,对应了盆地凹陷区里许多断裂互相交汇造成区域主压应力场受到局部调整的复杂图像.研究还认为慢剪切波时间延迟急剧的梯度变化可能与地壳深部的温度变化有关联.

首都圈地区SKS波分裂研究

通过分析首都圈数字地震台网的49个宽频带和甚宽带台站的远震SKS波形资料,采用最小切向能量的网格搜索法和叠加分析方法,求得每一个台站的SKS快波偏振方向和快、慢波的时间延迟,获得了首都圈地区上地幔各向异性图象.首都圈地区的各向异性快波方向基本上呈WNW-ESE方向,快、慢波时间延迟为0.56—1.56 s.研究表明,首都圈地区上地幔存在明显的各向异性,引起各向异性的主要原因是研究区受太平洋板块俯冲作用下软流圈物质变形,使得上地幔橄榄岩等晶体的晶格优势取向沿物质流动方向.另外,中国大陆受印度板块与欧亚板块的强烈碰撞,大陆西部地壳增厚隆起,同时造成物质东向挤出,使得首都圈地区上地幔物质沿快波方向变形.通过研究区各向异性快波方向和伸展运动方向与GPS测量得到的速度场对比分析,首都圈地区壳幔变形可能具有垂直连贯变形特征.

山东地区上地幔各向异性研究

通过分析山东地区数字地震台网37个宽频带地震台站的远震SKS波形资料,使用最小能量法和旋转相关法求得每一个台站的SKS快波偏振方向和快、慢波时间延迟,获得了山东地区上地幔各向异性图像.该研究区的各向异性快波方向基本呈WNW-ESE方向,快、慢波时间延迟为0.73—1.71s.研究表明,山东地区上地幔存在明显的各向异性,各向异性快波方向与岩石层的伸展方向和GPS测量得到的速度场方向(ITRF2005参考框架下)基本一致.

云南地区地壳介质各向异性——快剪切波偏振特性

通过对云南遥测地震台网2000年1月1日—2003年12月31日4年资料的分析,使用剪切波分裂SAM综合分析方法,获得了云南地区10个数字地震台站的快剪切波偏振结果.结果表明,云南地区大部分台站的快剪切波偏振优势方向主要为近N—S或NNW方向;位于活动断裂上的台站的快剪切波偏振优势方向与活动断裂的走向一致;与GPS主压应变方向一致,与区域主压应力方向基本一致;少数台站的快剪切波偏振较为复杂,或与活动断裂的走向及GPS主压应变方向不一致.这样的台站总是位于几个断裂的交会处,反映了复杂的断裂背景和复杂的应力分布特征.快剪切波偏振优势方向代表了原地最大主压应力方向,受到区域应力场和断裂分布等多种因素的控制.

四川区域地震台网的剪切波分裂研究

通过对成都数字地震台网2000年5月1日—2006年12月31日6年多资料的分析,使用剪切波分裂SAM系统分析方法,获得了四川地区8个地震台站的快剪切波偏振结果.结果表明,四川地区大部分台站的快剪切波偏振优势方向主要为NE或NW方向;位于活动断裂上或几条活动断裂交汇部位的台站的快剪切波偏振优势方向,大多数与对选用的小地震起控制作用的活动断裂走向一致,或与区域主压应力方向一致.但复杂的局部构造会影响剪切波分裂结果,造成台站的快剪切波偏振优势方向与主要活动断裂走向不一致,或与区域主压应力相差较大的现象.

张家口—渤海地震带与山西地震带交汇区的地壳剪切波分裂

张家口—渤海地震带(简称张渤地震带)与山西地震带交汇区域(113°E～117°E,39°N～42°N)是华北地区北部三个构造单元华北沉降、燕山隆起和太行山隆起的交界处.本文采用张渤带西端的流动地震台网和华北地区北部的区域数字地震台网的地震波形数据,使用SAM方法对该区域地壳介质剪切波分裂参数进行研究.结果表明,北部的燕山隆起地区的快剪切波偏振方向为近EW向,这与华北地区北部的区域应力场方向基本一致.南部的太行山隆起地区,快剪切波偏振方向为NE—NNE,可能与太行山隆起的断裂带走向有关,与山西地震带北部NNE—NE向的断层走向一致.位于研究区域中部的隆起与沉降边界区,快剪切波偏振方向则表现的比较复杂,可能是复杂的局部地质构造引起的.