红山台地磁观测车辆干扰特征研究

近年来,红山台地磁观测数据中多次出现因车辆干扰而引起的异常变化,对台站观测资料的完整率产生相当程度的影响。在红山台实地开展车辆干扰影响实验的基础上,本文重点分析了轻型卡车及其他不同类型车辆在公路行驶过程中对地磁观测数据的影响特征。结果表明,车辆对观测数据产生的干扰影响与其使用的材质密切相关,车辆铁磁性材质的磁化率值越大,影响的距离越远。干扰的强度随着距离增大逐渐衰减,轻型卡车在距离测点300 m处、重型卡车在距离测点120 m处,两者的干扰影响基本消失。轻型卡车干扰幅度的理论值和实验值一致性较好,重型卡车干扰幅度的理论值和实验值却相差很大。这种差异可能还与不同类型车辆的构造、大小、体积和设计的差异有关。结合观测数据各分量受车辆干扰所表现的形态,初步判断车辆产生的干扰磁场总体呈现出磁轴与地面平行的偶极子磁场特征。此外,频谱分析表明,D和H分量均在车辆行驶时间段出现明显的谱峰,车辆行驶速度越快频率越高。此项工作可为今后识别地磁观测数据中的车辆干扰影响提供依据。

城镇地震灾害损失快速评估单元精细化方法研究

震后对灾区人员的分布情况和灾害损失情况开展快速、精准的评估工作是制定应急救援辅助决策的关键。河北省地震灾害损失快速评估系统基于简单的乡镇行政区划矢量面或分辨率为1 km的栅格数据进行研究开发,其计算结果覆盖范围较大、数据更新难度大。为了解决该问题,结合居民点、社区、公里格网等数据精度的特点,以怀来县城区为例,提出了改变数据空间分辨率精度的精细化处理方法,实现居民地块体矢量数据与人口、经济数据关联,并建立了相关的数据库表结构,有效地解决了快速评估过程中参与计算数据冗余的问题。为提高地震灾害损失快速评估的准确性、科学性、合理性和时效性奠定了科学基础。

基于密集流动地震台网资料研究古冶—滦县地区上地壳各向异性

自唐山地区发生7.8级地震以来,古冶—滦县地区一直为唐山地震的余震频发区.该地区断裂和地质构造十分复杂,这些断裂的破碎程度有哪些差异?这是地震学家所关心的问题.本文使用在古冶—滦县地区布设的密集流动地震台网2020年8月—2021年7月近一年的波形记录,采用剪切波分裂原理通过对古冶—滦县地区上地壳各向异性研究来揭示这些问题.得到以下结论:(1)古冶—滦县地区快剪切波平均偏振方向为NE86.2°±27.8°,慢剪切波平均时间延迟为2.37±1.25 ms·km^(-1).快剪切波偏振第一优势方向为ENE向,与区域背景主压应力方向一致;第二优势方向为NE向,该方向揭示了研究区域断裂主要以NE向为发育的构造意义.(2)唐山断裂带附近台站快剪切波偏振方向均显示出NE向的第二优势方向,与断裂走向一致.断裂附近台站慢剪切波时间延迟较高,各台站时间延迟差异较小,表明区域各向异性程度较强,断裂沿NE向破碎程度较强且破碎均匀.(3)滦县—乐亭断裂和卢龙断裂附近台站快剪切波偏振方向显示出复杂性,表明两条活动断裂的交汇在地壳内部产生了复杂的地壳破裂裂隙结构.断裂附近台站慢剪切波时间延迟较高,各台站时间延迟差异较大,表明区域各向异性和断裂破碎程度较强,且破碎不均匀.(4)丰台—野鸡坨断裂和榛子镇断裂附近台站快剪切波偏振方向与区域主压应力方向接近,慢剪切波时间延迟最小,表明断裂对其附近台站快剪切波偏振方向影响大不,区域各向异性和断裂破碎程度较弱,断裂内部裂隙可能存在愈合的现象.另外,本文还针对1976年唐山M_S7.8地震后在唐山断裂带上出现的尖端效应是否对唐山断裂带北段应力场产生了影响做出了讨论.本研究结果不仅反映了断裂分布的复杂程度与地壳各向异性的关系,还揭示了地壳各向异性在不同破碎程度断裂上的差异.

河北红山台宽频带地震记录区域叠加研究

可靠的震相走时是地震预警技术中精确测定震源位置和发震时刻的基础,本文运用STA/LTA震相识别技术,针对单台(河北红山台)2009−2021年共计12年积累的地震记录进行叠加计算,得到了红山台记录到的区域地震各震相走时曲线。结果显示,震中距0°~50°范围内红山台共成像7种震相的走时曲线,分别为P、S、PP、SS、PcS、ScS以及R面波震相,且随着组合参数变化,叠加成像的震相种类、震中距范围、清晰度均有所不同。此外,通过绘制各震相走时曲线发现,震中距0°~15°范围内,P波、S波及R波走时曲线基本呈线性变化,震中距0°~15°范围内计算得到红山台区域地震P波传播速度为7.5 km/s左右,S波传播速度为4.2 km/s左右,R波传播速度为3.5 km/s左右,介于P波和S波之间存在一个震相的走时痕迹,波速为5.4 km/s左右。本工作对于提升红山台震中距≤1000 km的地震预警定位精度有指导意义。

考虑地形效应的随机有限断层法地震动模拟研究

为在强地震动模拟计算中实现地震动的地形效应,采用地震动随机模拟中的有限断层法,依据山地中的局部场地条件和地形特征,提出在随机模型中构建局部场地放大项和高频衰减联合的场地效应项表征地形效应的方法,并以位处于张家口典型山地地形的崇礼冬奥会场址区为研究区,结合近场地震构造背景,完成场址区可能面临的强地震动场计算分析。结果表明:①计算得到崇礼场址区潜在最大地震动强度可能会达到210 cm/s 2;②山地模型与平层模型的对比研究得到不考虑地形效应的平层模型会低估地震动特性在山地地形的真实性;③在随机有限断层法中采用相应的局部场地放大系数和高频衰减因子组成的场地联合效应实现地形效应的表达途径是可行的,并且本方法在山体地形效应强度估计的准确性和地震动场计算效率方面具有一定优势。

野外地震地磁测量的主磁场长期变化改正方法研究

本文应用野外测点的重复测量数据,通过加权最小二乘方法,对测量数据进行了长期变改正,并与现行方法的结果进行了对比。统计数据表明:①新方法显著改善了原方法存在的长期变空间畸变问题,产出的主磁场长期变化结果与IGRF_SV模型的线性相关程度更高。“F、D、I”3要素与IGRF_SV模型“差值的均方差”,分别为原方法结果的“10.7%、47.0%、14.5%”;②应用新的长期变化改正方法,可获得更加稳定、合理的地壳磁场变化结果。“F、D、I”3要素地壳磁场变化的“平均幅度”分别为原结果的“28.5%、55.4%、34.4”,“均方差”分别为原结果的“59.1%、56.5%、40.3%”,“平均梯度”分别为原结果的“93.6%、91.9%、97.0%”;③在新方法的处理结果中,震磁信息得到明显的优化,震中位置与地壳磁场变化“0”值线的吻合程度明显更好。新方法的处理结果明显优于原方法,具备较高的应用价值。

2021年云南漾濞6.4级地震震源区地壳应力不均匀性研究

精细地壳应力场在地球动力学研究中具有至关重要的作用。2021年云南漾濞地震序列发生在地震观测台站密集分布的地区,丰富的漾濞地震序列资料为该地区的精细应力场分析提供了大量地震震源机制解数据。为分析漾濞地震震源区的应力状态、断层构造和地震动力学关系,首先选择震源机制中心解算法对搜集到的漾濞地震序列震源机制解进行中心解求解,以保证震源机制数据的准确性;其次基于地震序列发生的位置,采用移动窗方法将震源机制解划分为6个区域,分别求解了6个区域的应力张量数据;最后分析了非均匀应力场所揭示的动力学问题。研究结果表明:漾濞地震震源区西北部和东南部的压应力轴方向由NNW-SSE向转换为NNE-SSW向,偏转角度达23°,且西北部的应力形因子大于东南部。推测西北部和东南部明显的应力场变化是由破裂区北部物质南移受阻和印缅弧深部NNE向低角度俯冲导致研究区浅部出现NNE向拉张联合作用所致。漾濞地震序列破裂东南区呈现马尾状散开的断层分布及山脉和水系走向在周围的分布均与本研究推测的应力偏转和应力形因子改变相符。这些研究对认识该地区的断裂活动特性和地震动力学具有一定意义。

基于区域构造应力场探讨2014年鲁甸地震余震活动发生在共轭断裂上的原因

2014年8月3日云南省昭通市鲁甸县发生MS6.5地震。该事件的特殊之处在于余震活动表现在共轭的昭通-鲁甸断裂和包谷垴-小河断裂上。为了从应力角度探究地震活动发生在2条断裂上的原因及确定主震发生在哪条断裂上,文中首先搜集了鲁甸地震周围的震源机制数据,求解了区域构造应力场,然后采用新发展的模糊聚类断层面拟合法获得了地震2条断层的产状参数:NNW-SSE向分支的走向和倾角分别为336.67°和88.41°,近EW向分支的走向和倾角分别为266.10°和86.42°。之后,将应力场投影到2条断层面上,发现包谷垴-小河断裂和昭通-鲁甸断裂的相对剪应力都很大,说明2条断层均可能发生地震活动。相比之下,包谷垴-小河断裂处的相对剪应力更大,可能预示着包谷垴-小河断裂的地震活动比昭通-鲁甸断裂更强烈。上述分析得到了2条断层上地震活动的M-T图和总体地震矩的支持。

基于PS-InSAR的怀来地震台钻孔体应变异常机理研究

钻孔体应变仪是地震前兆观测与研究的主要仪器,该仪器优点是基于点的观测、观测精度高和直接观测浅层地壳应力应变信息;缺点是难以获得空间连续形变信息和易受抽水等场地环境等因素干扰。PS-InSAR方法结果为空间连续形变场和时序形变量,累计形变量与地下水位变化具有一致性。为弥补钻孔体应变监测地表形变缺陷和准确分析其观测数据中的异常信息,以怀来地震台为例,基于Sentinel-1影像,使用PS-InSAR方法对研究区地表进行沉降分析并研究2020—2021年钻孔体应变观测数据拉张异常机理。结果表明:怀来地震台附近区域的形变中心位于义合堡村东侧抽水井处;区域沉降发生时间和钻孔体应变观测异常时间与义合堡村用于供热的抽水井供暖期抽水时间相同;怀来地震台钻孔体应变观测数据拉张异常机理与附近用于供热的抽水井抽水引起的地表变化机制相一致。因此,怀来地震台钻孔体应变拉张异常变化是由义合堡村用于供热的抽水井抽水引起,同时诠释了在受地下水抽水较为明显地区内,PS-InSAR在地震前兆观测仪器观测异常机理研究的应用示范作用。

河北及邻区地震活动固体潮调制统计分析

采用Schuster检验方法,以潮汐体应力为计算量,对河北及邻区中小地震活动受固体潮触发情况进行日尺度及月尺度检验。研究结果显示,不同区域呈现不同的固体潮调制特征,晋冀蒙交界区域的地震活动受半月潮调制作用较为显著,冀鲁豫地区的地震活动受半日潮作用较为显著,而京津唐地区的地震活动与固体潮汐之间的相关性较小。不同区域、不同时段地震受潮汐触发的震级有所不同,同一区域不同时段、不同震级的地震活动呈现不同的固体潮调制特征。

河北历史地震模拟波形图纸数字化方法及初步研究

利用HSD软件对河北台网部分模拟图纸进行波形数字化,提取到9个地震27条SAC格式波形文件,利用软件对数字化波形进行震相到时、振幅、震级偏差等多方面校验。结果表明,所有可拾取的震相到时总体平均绝对偏差为0.31 s;振幅总体平均绝对偏差为0.04μm,与原振幅值基本相当;震级平均绝对偏差为0.08,整体偏差较小,精度较高。最终校验结果表明,数字化后的波形可较好地应用于数字化软件,为后续波形数字化以及历史数据的数字化应用提供较好的研究基础。

地震灾害损失预评估信息精细化服务产品应用

以邢台市临城县地震灾害损失预评估工作相关调研数据为基础,按行政区划简介、人口空间分布形态、地质灾害隐患、建筑物抗震设防能力及应急对策建议等分类信息开展精细化处理,生成以系列专题图集成的应急服务产品,为地方政府有针对性地做好地震应急准备工作提供参考意见,并为震后应急处置决策提供技术支撑。

2023年12月18日甘肃积石山6.2级地震震源机制及其对周围区域的应力影响

为研究2023年甘肃积石山6.2级地震对周围地区的应力影响,本文首先根据各个机构和学者提供的震源机制数据确定了本次地震的震源机制中心解。节面Ⅰ:走向159.08°,倾角40.57°,滑动角112.46°;节面Ⅱ:走向310.52°,倾角53.05°,滑动角71.88°。此次地震为逆冲型地震。将当地的应力体系投影到震源机制中心解的两个节面上,得到相对剪应力分别为0.797和0.951,可以看出该地震是区域构造应力场作用下的一次正常能量释放。拉脊山北缘断裂呈NNW走向,SWW倾向,倾角为45°~55°,与震源机制中心解的节面Ⅰ较为一致,判断拉脊山北缘断裂为此次地震发震断裂。基于该地震破裂模型及均匀弹性半空间模型,计算此次地震对周边地区产生的同震位移场及应变场。体应变在震中呈现拉张,距离震中较远的东北和西南两侧呈现轻微拉张,震中周边呈现压缩,东侧压缩表现更为突出。水平位移场表现为在震中西北侧和小部分东南侧的物质向外涌出,而东北侧和西南侧的物质涌入震中;与水平位移场相对应,垂直位移场在震中表现为隆升,而四周表现为略微沉降。

阳原地震台井下地电阻率观测系统分析

通过对层状介质影响系数的计算,得出阳原台井下地电阻率观测系统记录数据主要体现该装置所在介质层的电阻率变化,反映了深层介质电阻率的变化情况;结合井下地电阻率观测曲线与降雨、气温等的对比分析可以看出,井下地电阻率抑制地表干扰能力较强,变化形态稳定且年变幅度较小,更能凸显应力作用下各向异性变化情况,有利于地震异常的分析和判别。

耦合震级、震源深度和滑动角不确定性效应的地震海啸危险性估计

选取中国东南沿海地区6个近岸场点,以马尼拉海沟俯冲带和琉球海沟俯冲带作为潜在地震海啸源区,采用广义极值地震活动性模型和广义帕累托地震活动性模型分析震级不确定性特征,通过统计震源深度的优势分布和拟合滑动角分布函数,耦合震级、震源深度和滑动角不确定性效应,得到两个俯冲带对6个场点未来30 a、50 a、100 a海啸波高超过0.4 m的地震海啸危险性估计结果。结果表明:百年内舟山近海和宁德近海特定场点遭受地震海啸袭击风险较低,随着时间的推移,从位于厦门近海至香港近海、海口近海和高雄近海的特定场点,地震海啸危险性递增。

2020年唐山古冶5.1级地震前后岩石圈磁场异常变化分析

基于唐山及周边地区2019年9月-2021年4月连续4期流动地磁观测资料,获得唐山地区岩石圈磁场异常变化模型,以此分析2020年7月12日唐山古冶5.1级地震前后半年期岩石圈磁场的时空变化特征。结果表明:(1)岩石圈磁场变化的水平矢量在地震前出现明显的方向转向和幅值弱化的现象,地震前后经历了“由震中向周边分散→由周边向震中汇聚发震→方向反转”的时空演化过程;(2)震中附近各测点岩石圈磁场总强度值在地震前后具有规律性时序变化,均呈现“震前缓慢减小→同震时期急剧增大→震后急剧减小”的特征;(3)基于压磁效应和断层亚失稳模型分析,地震前后岩石圈磁场异常的时空变化特征或许是由震中附近主要断裂地应力的积累和释放所致。

唐山老震区现今地震活动特征

为分析唐山老震区地震活动背景,对该区域现今地震活动特征进行研究。老震区现今地震活动与1976年唐山M S7.8地震早期余震密集区域存在一定差异,结合区域背景地震活动统计结果,认为该区域地震活动受唐山地震序列影响逐渐减弱,逐步趋近于背景地震。地震分布呈现出明显的3分区差异,主要集中于中区,东区次之,西区最弱。中等地震的空间分布特征显示,地震活动存在东、中、西区交替发震的规律。目前,唐山老震区构造应力积累加速,存在地震活动水平由平静向活跃转变的可能,需要重点关注唐山断裂带北段以及滦县—乐亭断裂和卢龙断裂的交汇区域。

基于多期累积岩石圈磁场变化分析唐山M_(S)5.1地震震磁异常

利用2016—2021年河北及周边地区的6期流动地磁矢量观测资料,针对2020年7月12日唐山M_(S)5.1地震,建立了震前1~4年和震后1年的岩石圈磁场变化模型,对比分析了研究区岩石圈磁场的总强度、磁偏角、磁倾角和水平矢量4个要素的时空演化过程。结果表明:①震前累积4年和3年的岩石圈磁场各要素变化中区域整体趋势强,与大地构造有一定的相关性;震前2年和1年的岩石圈磁场变化中,局部特征显著;震前1~4年变化中震中附近总强度、磁偏角、磁倾角变化量值均较小,且多有变化零值线分布,水平矢量呈现出持续的弱变化特征;震后震中附近的磁偏角和变化量值大。②从震前岩石圈磁场变化的时空演化过程,可以看出,越接近发震时间,局部正、负变化空间分布将取代区域的整体趋势。

2023年3月临城M_(L)3.9地震震源机制解及构造应力场特征

采用CAP方法反演了2023年3月25日河北临城M_(L)3.9地震的震源机制解和震源深度,同时收集了河北地区2001—2023年间的M_(L)≥2.0地震震源机制解,通过主应力轴分区特征及采用线性阻尼逆推方法(DRSSI)来反演区域构造应力场特征。结果显示:临城地震是左旋-走滑型地震,地震矩震级为MW=3.6,发震断层为节面I,走向271.0°、倾角62.0°、滑动角−30.0°,是一条EW向隐伏断层;研究区域内的震源机制解以走滑型为主,P轴主体呈NEE-SWW向、T轴呈NWW-SEE向;P、T轴倾伏角大都在30°以内,陡倾伏角较少,主要呈近水平向,受水平构造应力的影响;研究区最大主压应力方向以NNE和NE为主;冀南地区及中部的衡水、沧州地区出现应力轴的方向偏转,可能与太行山山前断裂复杂的构造环境有关。

GSM-SVM在地震震级预测中的应用

针对地震震级影响因子众多且关系重复等问题,为合理预测地震震级,提出了基于网格搜索法优化支持向量机(support vector machine,SVM)的地震震级预测模型。选取地震累积频度、累积释放能量、b值、异常震群个数、地震条带个数、活动周期和相关区震级等7个影响因子,利用主成分分析法(principal component analysis,PCA)去除因子间的冗余信息,降低输入维数,并利用网格搜索法(grid search method,GSM)确定SVM参数C和g,建立震级预测模型,并对测试样本进行预测,与遗传算法(genetic algorithm,GA)和粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)预测结果相对比,结果表明:PCA-GSM-SVM模型预测结果平均相对误差为1.29%,具有较高的预测精度。