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    2021年 第43卷 第5期    刊出日期:2021-10-20
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    2021, 43(5):  0-0. 
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    云南漾濞6.4级地震与青海玛多7.4级地震研究专题
    玛多MS7.4 地震对周边断层的应力影响分析
    岳冲, 屈春燕, 牛安福, 赵德政, 赵静, 余怀忠, 王亚丽
    2021, 43(5):  1041-1059.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2021.05.001
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    2021年5月22日青海玛多 MS7.4 地震的发震断层并不是传统意义上的巴颜喀拉块体北边界, 而是发生在巴颜喀拉块体内部一条与东昆仑断裂带主断裂近平行的次级断层上, 针对玛多地震对周边断层尤其是巴颜喀拉块体主边界造成的应力影响亟需开展研究工作。文中利用中国大陆岩石圈统一地震速度模型USTClitho1.0结果完成了研究区的岩石圈结构分层设置, 结合InSAR形变场及余震精定位结果反演得到玛多地震的同震滑动模型, 通过考虑更符合岩石圈实际变形过程的Burgers流变模型, 利用PSGRN/PSCMP程序计算得到玛多地震引起的震源区及周边断层的同震及震后黏弹性库仑应力变化。研究结果表明, 玛多 MS7.4 地震震源区同震库仑应力加载区除沿发震断层破裂面分布外, 在发震断层的西端、 东端分别有3处库仑应力变化正值区, 其中西端朝向发震断层的NW方向, 东端存在2处库仑应力加载区, 分别朝向发震断层的北部以及东部区域, 周边断层同震库仑应力变化正值段的分布与震源区库仑应力加载区的分布较为一致; 玛多地震引起的东昆仑断裂带近震源区段、 昆中断裂东段、 甘德南缘断裂西北段、 五道梁-长沙贡玛断裂中段的同震库仑应力变化均>0.01MPa, 且震后岩石圈黏弹性松弛作用使得上述断层的黏弹性库仑应力进一步增加, 未来应重点关注上述断层段的地震危险性。

    青海玛多MS7.4地震地表破裂带的基本特征和典型现象
    姚生海, 盖海龙, 殷翔, 李鑫
    2021, 43(5):  1060-1072.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2021.05.002
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    2021年5月22日2时4分, 青海省果洛藏族自治州玛多县发生了MS7.4地震, 震中位于巴颜喀拉地块北部边界东昆仑断裂带以南约70km处(34.59°N, 98.34°E), 震源深度17km。此次玛多MS7.4地震是2008年汶川MS8.0地震之后中国大陆发生的震级最大的一次地震。震后的野外地质考察表明, 此次地震发生在距县城玛查里镇南约30km的野马滩地区。地震地表破裂具有明显的分段性, 初步可分为3、 4段, 自东向西破裂呈左阶展布, 逐步向野马滩盆地中部靠近, 断裂性质以左旋走滑为主。此次地震在国道214线以西—鄂陵湖以南形成规模较大、 连续性好的地表破裂, 长约45km, 走向 N95°~105°E, 地表破裂带由一系列挤压鼓包与右阶雁列式裂缝组成, 形成规模较大的地震鼓包(梁)、 地震裂缝、 左旋位移等地貌特征, 且发育大量喷砂冒水、 软土震陷等地震地质灾害。在214国道以东—血洛东, 破裂带的走向为N100°E, 由不连续的小规模张剪裂缝、 小型鼓包(梁)等组成。在昌马河乡血麻村附近发育一段长约10km, 走向N75°E, 规模较大、 连续性较好的张剪裂缝、 地震鼓包(梁)等。分析认为, 此次地震发生在巴颜喀拉块体内部, 发震构造为江错断裂。根据地震地表破裂的规模、 长度和建筑物破坏情况等综合调查认为, 狼玛加合日地区地表破裂规模大、 破裂带连续性较好且发育多类型的地震地表破裂, 可初步将该地区定为宏观震中, 地理坐标为(34.736°N, 97.794°E)。

    青海玛多7.4级地震GNSS同震水平位移的快速获取
    李经纬, 陈长云, 占伟, 武艳强
    2021, 43(5):  1073-1084.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2021.05.003
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    2021年5月21日青海玛多7.4级地震导致玛多县及其周边地区受灾严重。为了快速获取GNSS同震位移场服务于震情快速研判, 文中采用多种方法对玛多地震的同震位移开展了针对性研究。采用1Hz高频动态差分、 震后5h静态解算及多天静态解算3种方法获取了同震位移, 经对比分析发现GAMIT/GLOBK的动态差分TRACK模块在利用高频数据获取同震形变时适用于近场形变量较大的测站, 对远场形变量小的测站则适用性不强; 震后5h静态解算获得的同震位移与多天静态解算结果相比时效性更强, 两者的数值相差1~4mm, 所反映的位移大小、 方向及影响范围都保持较强的一致性。综合GNSS资料分析表明, 本次地震的发震断层为昆仑山口-江错断裂, 且震源机制以左旋走滑为主, 距离震中区约40km的QHMD站(青海玛多)的W向位移约为24cm, N向位移约为8cm。从近场震后5h静态解和多天静态解的结果分析可知震后变形显著, 仍需持续关注。

    2021年青海玛多MS7.4地震随机有限断层三维地震动模拟
    李春果, 王宏伟, 温瑞智, 强生银, 任叶飞
    2021, 43(5):  1085-1100.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2021.05.004
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    2021年5月22日青海省玛多县发生MS7.4地震, 这是2008年汶川MS8.0地震后中国发生的震级最大的地震。 由于该地区强震动观测台站稀疏, 在此次地震中仅获得少量远场强震动记录。 为评估此次地震的地震动影响场, 文中利用青海玛多MS7.4地震的多个震源破裂模型、 断层滑动模型以及震源破裂随机模型, 基于随机有限断层三维地震动模拟方法给出了震中附近一定区域内4 461个虚拟观测点的模拟地震动三分量加速度时程。 与远场观测记录峰值(PGAPGV)及青藏地震区地震动峰值预测方程的预测中位值进行对比, 发现模拟记录峰值及其距离衰减与预测中位值基本一致, 但远场模拟记录峰值普遍低于观测值。 文中给出了典型场点(震中、 玛多县城、 果洛藏族自治州市区等)的加速度时程、 速度时程及拟加速度反应谱(PSA)。 最后基于模拟记录峰值计算给出了地震烈度的空间分布。 基于模拟记录的地震烈度长轴方向与破裂面走向一致, 极震区沿破裂面分布, 局部场地效应导致烈度等震线呈不规则的椭圆形。 与正式发布的地震烈度图进行对比可知, 基于模拟记录的地震烈度整体上偏低1~2度, 极震区烈度仅为Ⅸ或Ⅷ度。 我们推断模拟中采用的统计平均应力降可能导致模拟地震动普遍偏小, 考虑地震应力降的不确定性及其与地震动不确定性的关系, 模拟记录估计的地震烈度的标准差约为1.2。

    玛多MS7.4 地表破裂带与东昆仑断裂温泉的水文地球化学特征
    路畅, 周晓成, 李营, 刘磊, 颜玉聪, 徐岳仁
    2021, 43(5):  1101-1126.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2021.05.005
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    泉水与地震活动密切相关, 断裂带内的泉水地下水可反映许多断裂内部的水-岩反应、 构造活动等信息。2021年5月22日玛多县发生MS7.4地震后1d, 从本次地震形成的地表破裂带内仍然在喷砂冒水的点和东昆仑断裂内的温泉采集了21个水化学样品, 以及4个震后喷砂冒水点中的砂土样品。文中分析了泉水及砂土的来源与特征, 讨论了地表破裂带与东昆仑断裂附近泉水的差异性。结果表明: 1)21个泉水的TDS范围为113.2~1 264.6mg/L, 水化学类型为Ca·Mg-HCO3、 Ca·Mg·Na-HCO3、 Ca-HCO3、 Na·Ca·Mg-HCO3·Cl、 Ca·Na·Mg-HCO3·SO4、 Ca·Na·Mg-HCO3·SO4和Ca·Na-HCO3, 水-岩反应程度弱。2)地表破裂带内靠近震中的泉水存在异常氢同位素值(δD=-59‰), 且Na+、 Cl-、$SO^{2-}_{4}$等离子出现高值。3)东昆仑断裂带附近泉水中的Li含量(最大值为2 014μg/L)远大于地表破裂带周围的泉水中的含量(6.56~43.0μg/L); 而地表破裂带周围泉水中的Pb、 Ba、 Cu、 Zn等金属微量元素更富集。4)泉水的来源为大气降水, 地表破裂带附近的泉水有周围水体混入, 东昆仑断裂带内的温泉水循环深度大, 断裂切割更深, 有更多深部元素的补给。未来对东昆仑断裂内温泉水文地球化学开展监测与深入研究, 对判断东昆仑断裂的地震危险性具有重要意义。文中在讨论震后水化学的响应以及巴颜喀拉中段水化学特征与来源的同时, 也填补了区域内地下水背景场的空缺。

    云南漾濞 MS6.4地震强震动特征和震害分析
    张斌, 李小军, 荣棉水, 俞言祥, 王玉石, 王继鑫
    2021, 43(5):  1127-1139.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2021.05.006
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    2021年5月21日云南省大理白族自治州漾濞县发生 MS6.4 地震, 中国国家强震动观测台网在此次地震中获得了一批高质量的强震动加速度记录。文中对该地震的29组强震动加速度记录进行处理, 绘制了3个方向的地震动峰值加速度(PGA)、 峰值速度(PGV)空间分布图; 将观测的地震动PGA、 加速度反应谱值(SA)与国内常用的地震动衰减关系计算值进行了对比; 分析了观测地震动的幅值、 时频特征, 并将近场台站记录的反应谱与中国建筑抗震设计规范谱进行了对比分析; 同时, 结合现场震害调查分析了极震区结构震害较轻的主要原因。结果表明, 漾濞 MS6.4 地震水平向地震动PGAPGV的最大值都位于震中附近, 地震动沿NNW向衰减最慢; 漾濞地震中土层场地的实际观测值与中国常用的中国西部、 川藏区水平向基岩地震动衰减关系的计算值吻合较好, 而基岩场地的观测值则小于常用衰减关系计算值。距离震中最近的漾濞台(53YBX)水平向加速度记录的能量主要集中在0.07~0.13s周期, 加速度反应谱在T<0.14s时显著高于中国建筑抗震设计规范的罕遇地震动设计谱, 反应谱卓越周期为0.1s。震中附近主要建筑物为自振周期0.1s的1层老旧穿斗木构架结构和2~3层砖混、 框架结构。上述地震动特征分析很好地解释了此次地震破坏最严重的是1层的老旧穿斗木构架结构, 而2~3层的砖混、 框架结构几乎没有破坏或破坏很轻的震害现象。

    云南漾濞6.4级地震震源区及周边的重力均衡特征
    石磊, 李永华, 张瑞青
    2021, 43(5):  1140-1156.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2021.05.007
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    2021年5月21日云南漾濞发生了6.4级地震, 造成35人伤亡, 受灾面积近6 500km2。文中基于WGM2012布格重力异常、 ETOPO1高程和接收函数估计得到的莫霍面深度资料, 考虑密度差的横向变化, 计算得到了该地震震源区及周边地区的重力均衡异常。研究结果表明: 地壳平均密度与上地幔顶部密度差的变化范围为0.3~0.55g/cm3, 漾濞地震震源区位于密度差过渡带。研究区6.5级及以上地震分布在重力均衡异常(艾里均衡理论莫霍面深度与接收函数H-κ叠加扫描法得到莫霍面的深度之差)梯度带的频率高于极值区。漾濞地震震源区处于均衡异常为4km的梯度带上, 且梯度带与维西-乔后-巍山断裂带的走向基本一致。重力均衡异常梯度带为异常变化较快的地区, 我们推测这些地区可能处于不稳定状态, 有利于应变能的积累, 为使地壳达到均衡, 多从这些地方开始调整, 从而导致地震的发生。

    2021年云南漾濞MS6.4地震前重力变化
    刘东, 郝洪涛, 王青华, 郑秋月, 黄江培
    2021, 43(5):  1157-1170.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2021.05.008
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    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 MS6.4 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75×10-8m·s-2, 重力变化异常时变距约为130km。漾濞地震的实际震级 MS6.4 稍大于重力异常指标公式的计算结果 MS6.2, 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, MS6.4 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。

    利用背景噪声研究漾濞MS6.4地震前区域波速变化
    杨建文, 金明培, 叶泵, 高琼, 陈佳, 张华英, 邓嘉美
    2021, 43(5):  1171-1187.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2021.05.009
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    文中基于2021年5月21日漾濞MS6.4地震震中附近7个台站记录的2019年1月1日—2021年5月21日的宽频带垂直分量连续波形数据, 通过背景噪声互相关提取17个台站对间的经验格林函数, 在0.1~0.5Hz频率范围内, 采用互相关时延计算方法获取台站对的当天经验格林函数与参考经验格林函数中直达Rayleigh波的相对走时偏移, 对漾濞地震前的区域波速变化进行研究。结果表明: 1)漾濞MS6.4地震前5个月以来, 震中附近区域的Rayleigh波相对走时偏移异常台站对经历了从外围较远处零散分布向震中附近集中分布的变化过程, 且整个变化过程中, 异常台站对主要以负异常(相对走时偏移超过-1.5倍标准差线)为主; 2)基于YUL-TUS、 HDQ-BAS、 EYA-CHT和YUL-CHT的多台站对组合平均的Rayleigh波相对走时偏移结果显示, 漾濞MS6.4地震发生前约5个月, 震中附近地下介质的波速存在明显加快的趋势, 相对走时偏移变化量为-0.35%。

    研究论文
    郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区构造应力场特征及其动力学意义
    孙业君, 黄耘, 刘泽民, 郑建常, 江昊琳, 李婷婷, 叶青, 方韬
    2021, 43(5):  1188-1207.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2021.05.010
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    文中利用区域台网数字地震波形, 计算了2001—2016年郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区825次中小地震的震源机制解, 并收集了1970—2000年模拟记录时期323个震源机制解, 共计获得1 148个震源机制解。 以震源机制解作为输入数据, 采用阻尼应力张量方法反演获得了研究区1.0°×1.0°空间应力场变化特征。 结果显示, 郯庐断裂带鲁苏皖段最大主应力方向呈现空间连续性变化特征, 由西向东总体呈EW、 NEE、 NE向逆时针趋势性旋转, 局部存在差异; 以郯庐断裂带为界, 东、 西两侧的应力场存在差异, 以西的华北平原地块最大主应力方向主要表现为近EW向和NEE向, 而以东的鲁东-黄海地块则表现为NEE向和NE向, 反映了W向倾斜延伸至上地幔顶部的郯庐断裂带使得各动力源对不同块体的影响存在差异, 显示了郯庐断裂带的边界作用显著; 沿郯庐断裂带33°N为界, 南、 北地区的应力场存在显著差异, 33°N及以北地区最大主应力方向由西向东出现逆时针偏转, 而以南地区最大主应力方向由西向东开始出现顺时针偏转的迹象; (31°~33°N, 120°~122°E)区域的最大主应力方向较为复杂, 呈放射状分布特征, 该区域处于非常复杂的构造环境下, 可能受到华北平原地块近EW—NEE向运动导致的郯庐断裂带右旋走滑作用和菲律宾海板块W向俯冲的共同影响; 研究区的中强地震活动与构造应力环境相关明显, 构造应力场复杂的地区往往是中强地震活跃的地区。

    青藏高原东南缘重力场多尺度分析及其构造含义
    方东, 胡敏章, 郝洪涛
    2021, 43(5):  1208-1232.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2021.05.011
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    文中利用小波多尺度分析方法对青藏高原东南缘WGM2012布格重力异常进行5阶分解, 得到了该区域不同深度上的布格重力异常子集, 并据此研究了该区域的地壳构造、 物质运动及其孕震环境。结果表明: 2、 3阶小尺度重力异常反映了该地区的强震主要发生在高重力梯级带及活动地块边界上, 对比分析各尺度重力异常, 发现地震孕育不仅受控于中、 上地壳的断裂地块构造, 也与深部地壳的密度变化有关, 这种地壳深、 浅部相互作用的动力学过程可能是川滇地区地震孕育的重要条件; 4阶中尺度重力异常显示松潘-甘孜地块的东南缘存在1个低布格重力异常圈闭, 与巴颜喀拉地块地壳中存在着较厚的低速、 低阻层的观测结果一致, 推测可能与该地块东部岩石圈厚度大、 下地壳温度较高、 中下地壳部分岩体在高温下熔融有关。在攀枝花地区存在1个高布格重力异常圈闭, 推测可能是在攀西古裂谷时期, 深部高密度物质上涌过程中在中下地壳的物质残留所致; 5阶大尺度重力异常显示在川滇菱形块体呈区域性负重力异常, 为青藏高原东南缘 “下地壳流”的存在提供支持证据。

    全球MW≥8.0浅源地震的前震序列研究
    薛艳, 解孟雨, 刘杰, 庄建仓
    2021, 43(5):  1233-1249.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2021.05.012
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    前震是短临地震预报最有效的方法之一。文中系统研究了1976—2017年全球29次MW≥8.0浅源地震的前震特征, 发现: 1)共有8次大地震出现前震, 占总数的27.6%, 且最大前震的震级M>5.0。这8次大地震均为逆冲型, 占逆冲型地震总数(23次)的34.8%; 2)前震序列的空间分布集中, 且集中在主震震中周围。最大前震与主震的震中距为10~53km, 震级差为1.1~2.8级。87.5%的时间差(最大前震与主震的发生时间差)为2h~15d, 仅2006年11月15日千岛群岛8.3级地震前45d发生6.6级最大前震; 3)与背景地震活动相比, 前震具有高频次活动的特点。在8次大地震中, 5次在主震前15d内加速活动; 3次加速活动的开始时间超过1个月(35~45d), 但在主震前1d和6d又再次出现前震频次显著增多的现象; 4)前震的震源机制解与主震一致, 而余震的震源机制解比较复杂; 5)使用ETAS模型计算前震和余震序列的参数αpb值。为了确保参数计算的可靠性, 文中约定当前震序列满足计算样本量N≥30且最低计算震级MjMc(Mc为最小完备震级)时, 才同时计算前震和余震序列参数。此外, 文中约定余震序列的持续时间为主震后1个月。在8次大地震中, 有4个可以进行对比计算。结果显示, 对于反映激发次级余震能力的α值和序列衰减快慢的p值, 前震和余震没有规律性差异; 而反映应力水平的b值则共性特征明显, 前震b值明显低于余震; 与区域背景b值相比, 前震b值低于区域背景b值的10%~24%。前震b值与区域背景b值之差是区域背景b值标准差的2.2~7.1倍, 具有显著性。而余震b值高于区域背景b值或与其相当。为了讨论前震b值的稳定性, 计算了2个资料丰富的前震序列的b值随样本量的变化。 结果显示, 在前震序列的开始阶段b值较低, 之后逐渐增大, 当计算样本量N≥70后, b值基本稳定。

    基于GIS和logistic模型的地震滑坡致死人数快速评估方法
    白仙富, 聂高众, 叶燎原, 戴雨芡, 余庆坤
    2021, 43(5):  1250-1268.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2021.05.013
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    科学评估地震地质灾害可能造成的人员伤亡数量, 是提高地震人员伤亡评估准确性和完善地震灾害损失评估体系的重要因素之一, 然而, 这一问题却至今没有完善的解决方案。文中提出了一种基于GIS和logistic模型的地震滑坡致死人数快速评估方法, 尝试在此方面开展研究。该方法包括3个步骤: 1)在GIS中将评估区划分为1km×1km的网格单元, 把网格范围内的人口数量赋值给网格单元作为其人口属性信息; 2)基于回归的logistic模型, 根据网格单元的地震滑坡危险性属性计算各网格单元的地震滑坡致死率; 3)计算各公里网格单元的地震滑坡致死人数, 然后进行整个研究区的地震滑坡致死总人数评估。利用本方法, 以2014年“8·3”鲁甸MS6.5地震, 2012年“9·7”彝良MS5.6、 MS5.7地震和2008年“5·12”汶川MS8.0地震的3个地震灾区为研究区, 进行了地震滑坡致死人数测试。其中, 基于鲁甸震例构建地震滑坡致死人数快速评估方法并评价其有效性, 利用彝良和汶川震例测试该方法在更广范围内开展地震滑坡致死人数快速评估时的外延性和适用性。基于文中提出的模型评估得到鲁甸地震灾区因地震滑坡导致的死亡人数为233人, 与实际因地震滑坡导致的死亡和失踪共250人相比少17人, 死亡总数评估误差率为6.80%; 公里网格单元死亡人数评估结果的Kappa检验值为0.912, 表明用所建模型计算的死亡人数与实际死亡情况的一致性较好, 模型具有很好的统计学意义。而外延适用性分析结果显示: 汶川地震时滑坡导致的死亡和失踪合计约20 000人, 模型评估的结果为18 732人, 死亡总数评估的误差率约为6.5%; 模型评估的彝良地震灾区地震滑坡致死人数为48人, 比实际死亡人数少11人, 死亡总人数评估误差率为18.64%, 公里网格单元死亡人数评估结果的Kappa检验值为0.889。实例研究结果表明: 在允许存在一定误差的前提下, 文中所提出的地震滑坡致死人数快速评估方法可推广应用到其他区域地震滑坡灾害导致的人员死亡数量的估计中, 该方法具有一定的外延适用性。

    华北克拉通中西部地区的地壳结构研究
    潘纪顺, 李朋辉, 段永红, 赵延娜, 彭诣淙, 孙凯旋
    2021, 43(5):  1269-1291.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2021.05.014
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    华北克拉通是中国最古老的克拉通, 是中国大陆的主要构造单元, 从太古代到中生代以来的地质记录较完整, 受到了国际上的广泛关注, 是研究大陆形成和演化的天然实验场地。中生代以后, 华北克拉通发生了一系列复杂的构造运动与演化进程, 东部因岩石圈减薄而形成一系列的裂陷盆地, 地壳结构复杂。而西部岩石圈厚度大, 鄂尔多斯地块的地壳结构相对简单。山西断陷带位于华北克拉通东部地块与西部鄂尔多斯地块之间, 其地壳与岩石圈结构从西部稳定的克拉通结构变化为东部破坏严重的克拉通结构, 过渡特征明显。因此, 揭示山西断陷带及其两侧区域的构造特征对研究华北克拉通的破坏动力学过程有着重要意义。文中利用华北克拉通中西部地区(34°~41°N, 107°~117°E)的150个流动地震台站近3a记录的远震波形资料, 采用P波接收函数的H-κ扫描叠加法和共转换点(CCP)叠加法处理计算, 获得了研究区的地壳速度结构图像。结果表明, 鄂尔多斯地块内的地壳厚度为37~47km, 莫霍面较为平坦。山西断陷带的地壳厚度为34~46km, 在临汾盆地凹陷的正下方, 莫霍面呈现出明显的上隆, 上隆量为4~10km, 推断山西断陷带的形成与地幔物质的运动有着密切关系。通过与该区域已有的布格重力异常资料进行对比, 研究区地壳厚度的分布特征与太行隆起东、 西部地区分别呈现出正、 负的布格重力异常分布特征一致。该区域不同构造单元内的地壳厚度和波速比计算结果表明, 3个构造单元内的波速比均随地壳厚度的增加而不同程度地减小。整体看来, 研究区以111.5°E为界分为东、 西2个区, 111.5°E以西的鄂尔多斯地区的泊松比较111.5°E以东的山西断陷带低, 反映出鄂尔多斯地块东部地区具有稳定的古老地块特征, 地壳结构相对简单; 而山西断陷带下方上地幔物质上涌导致其泊松比比两侧山区的泊松比高。就山西断陷带而言, 以38°N为界可分为南、 北2个区域, 38°N以北的区域内地壳因存在部分熔融而呈现低速特征, 而38°N以南的区域仍然保持着相对稳定的地壳特性而呈现高速特征。山西断陷带分南、 北2个区域的原因可能与山西断陷带不均匀沉降有关, 其有关的地球动力学过程需要更多的资料来进一步综合研究。

    北天山中段地壳三维速度结构与地震重定位
    张志斌, 梁晓峰, 周贝贝, 刘代芹, 唐明帅
    2021, 43(5):  1292-1310.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2021.05.015
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    天山作为世界上最大、 最活跃的板内造山带之一, 在新近纪以来经历了显著的地壳缩短和隆升, 其地壳变形和结构一直受到研究者的高度关注。前人对天山地区的深部结构开展了诸多研究, 但受限于地震台站的分布, 较为精细的地壳三维速度结构结果尚比较缺乏。文中利用新疆测震台网在新疆北天山中段架设的14个固定宽频带地震台站近10a的观测数据及4个流动台站的观测资料进行了近震走时层析成像, 获得了地壳的三维速度结构, 并利用三维速度结构对该区域的近震事件进行了重新定位。反演结果显示, 新疆天山中段的速度结构呈现出明显的纵向不均匀性: 天山浅层为高速带, 准噶尔盆地一侧为低速带; 在10km深度处, 研究区基本以高速异常为主; 在20km深度处, 区内在昌吉附近呈现近SN向的高速异常, 在准噶尔南缘断裂带附近也表现为高速异常; 在中下地壳, 区内以准噶尔南缘及博格达弧形断裂附近的低速异常为主, 该低速带可能是区域内大型韧性剪切系统所致。地震重定位结果显示, 在盆山结合处, 特别是博格达弧形构造附近, 中下地壳地震时有发生, 震源深度较大的特征指示该区域的地温梯度较低, 同时该区域的波速比和P波波速均相对较低, 构造变形强烈。此外, 2016年呼图壁 MS6.2 地震的余震重定位分布特征显示, 呼图壁地震发生在准噶尔南缘断裂带上, 余震分布形态指示该断裂可能为S倾, 倾角约为50°; 同时震源位于高速异常区, 这为地震的孕育和发生创造了条件。

    2015年尼泊尔MW7.8地震前磁扰动极化异常特征分析
    管贻亮, 董晓娜, 尹玉振, 冯丽丽, 殷海涛
    2021, 43(5):  1311-1325.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2021.05.016
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    文中基于中国大陆地区48个台站的地磁秒值资料, 采用极化法对2015年尼泊尔MW7.8地震前的磁扰动特征进行了分析。极化法的逐步计算结果与地磁K指数的对比分析表明极化高值异常与空间磁场活动之间没有相关性, 可用于提取震磁异常信息。距震中1 500km范围内台站的极化值在震前98d出现了同步性高值异常, 考虑到磁场变化具有区域同步性, 提出了极化逐日相关分析。研究发现地震孕育过程中各台站间的极化相关性明显增强, 而地震发生在同步性转折阶段。基于极化值相对变化量进行的空间异常分析显示, 尼泊尔地震前 >20% 的台站出现持续3d以上的异常, 且具有明显的区域性特征。文中从构造动力演化角度对地磁极化异常的孕育和发展进行了解释, 对磁场变化机理进行更进一步的探索。研究认为, 多台同步性极化异常和逐日相关转折对强震具有重要的指示意义, 该成果能为强震监测预测提供新的技术途径。

    新技术应用
    采用长短时记忆网络训练的卫星重力数据粗差探测方法与应用
    杨玉, 吴云龙, 姚运生, 单维锋
    2021, 43(5):  1326-1338.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2021.05.017
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    粗差探测是卫星重力数据预处理环节的关键步骤。针对海量观测数据如卫星重力梯度数据, 原有的粗差探测方法存在时间消耗长、 准确率较低等不足。文中基于长短时记忆(LSTM)网络方法, 提出了可用于重力梯度数据粗差探测的机器学习方法, 实现了对长时间序列观测数据的粗差识别问题, 避免了粗差对观测数据的影响。计算结果显示, LSTM训练模型的预测精度达99.4%, 在预测过程中, 扩大训练数据量或增加LSTM神经元的个数都可提高预测效果, 且损失函数、 学习率、 迭代次数等是影响预测效果的主要模型参数。训练模型识别粗差实验结果表明: LSTM模型能够很好地应用于卫星重力梯度测量观测数据的粗差探测。

    基于特征点的SAR影像配准方法
    刘智勇, 来立永, 张耿斌, 祁宏昌, 潘屹峰, 彭林才, 吴希文
    2021, 43(5):  1339-1350.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2021.05.018
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    合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)影像配准是合成孔径雷达干涉测量(Interferometric SAR, InSAR)数据处理的一个关键步骤, 是生成良好干涉图的必要条件, 但由于各种因素导致很难实现精确配准。针对常规的配准方法计算量大、 误匹配率高以及配准精度差的问题, 文中提出了一种利用特征点进行配准的方法。首先, 使用加速鲁棒特征算子(Speeded Up Robust Feature, SURF)从主强度图中提取特征点; 然后, 结合外部地理数据剔除不当的特征点, 并对剩下的特征点进行互相关处理; 最后, 通过多项式拟合计算主、 辅影像之间的转换模型。通过珠江三角洲地区与智利地震的SAR影像的配准实验结果表明, 文中提出的方法与标准的配准方法相比具有配准效率高、 可靠性强的优点。