三维反演是大地电磁领域研究的热点问题, 已有的三维反演算法程序使用繁琐、 操作不便, 导致三维MT反演的实用化进度缓慢。 为此, 我们采用Delphi语言自主研发了大地电磁三维反演云计算系统toPeak。 文中对三维MT反演云计算系统进行了需求分析和系统设计, 确定了系统结构和功能模块; 阐述了toPeak各部分的设计结构和主要功能; 介绍了云反演的流程, 并展示了使用toPeak进行三维云反演的案例。 toPeak已实现较大规模的大地电磁三维反演所需的全部功能, 可对较大规模的大地电磁三维实测资料进行网格化、 流程化资料处理、 反演与解释, 为大地电磁三维反演实用化提供了一种有力工具。
文中使用时间域波形分析、 滑动傅式去年变分析、 归一化变化速率方法和矢量方位角方法处理分析了2020年7月12日古冶 MS5.1 地震震中距400km范围内的地电阻率、 地电场、 极低频观测数据。在排除各台站仪器运行、 台站观测环境、 空间电磁活动等影响因素后, 认为有6个地电阻率台站于震前出现了“趋势性下降—加速下降—震后恢复”的变化过程, 7个地电阻率台站在震前1a内的归一化变化速率超过±2.4阈值; 滦县地电场NS和NW向测道于震前3个月出现先下降后回升的变化, 且矢量方位角在震前向古冶地震方向偏移, 后恢复为沿滦县-乐亭断裂方向; 文安和丰宁极低频台清晰地记录到16hz天然源磁场同震变化, 磁场垂直分量的变化超过水平分量的2倍, 由于台站的地下结构存在巨大差异, 2个台站的电场观测值差别较大, 且电场同震扰动淹没在背景噪声中。文中利用首都圈极低频台站观测数据反演了地下电性结构, 发现古冶地震的震源位于电性发生变化的边界附近, 北边为高阻区, 西南方向为低阻区, 宝坻和文安处于局部低阻区, 并据此初步分析了古冶地震的电磁现象特征。针对异常空间选择性问题, 认为可能与京津唐地区NEE和NW向2个主要共轭构造方向有关。对地震电磁异常机理开展研究时, 应从地震电磁同震现象入手, 从地震电磁信号产生的源和传播路径2方面展开相关工作。
开展极低频电磁(CSELF)台网区、 台站的地下背景电性结构探测对于发挥其在地震预测预报研究中的作用具有重要意义。文中在首都圈CSELF电磁台网的每个台站附近布设了一条短的宽频带大地电磁剖面, 共完成了60个测点的数据采集, 对数据进行了处理与分析。首先, 通过大地电磁一维反演获得每个台站和测点下方的电阻率结构; 然后, 利用二维反演技术获得每个台站沿剖面的地壳电性结构; 最后, 对整个台网区的台站数据进行三维反演, 获得台网区三维地壳电性结构。结果表明, 华北北部阴山-燕山造山带、 中部的太行山地区和东部的胶-辽地块的地壳电性结构主要表现为高阻特征, 华北平原和山西断陷区域表现为相对低阻; 太行山重力梯度带与郯庐断裂带两侧的电性结构差异明显, 表现为电性边界带; 台网区的电性结构特征与区域地质构造、 地震活动性特征具有明显的相关性。首都圈CSELF台网区地下电性结构探测为区域的孕震环境、 地震电磁异常信号的产生机理以及地震预测预报研究工作提供了重要的参考资料。
东昆仑断裂带是青藏高原北部一条近EW走向的巨型断裂, 其东南尾端发生分叉形成了复杂的马尾状断裂系统, 2017年在该区域发生了九寨沟MS7.0地震。 文中对跨过东昆仑断裂带东端和九寨沟地震区的3条剖面上的大地电磁探测数据进行处理分析, 采用三维电磁成像反演技术获取了三维深部电性结构图像。 所得结果表明, 东昆仑断裂带东端及周边区域内的东昆仑断裂、 白龙江断裂和光盖山-迭山断裂表现出向SW倾斜的电性差异带, 这些断裂向下延伸并合并于中下地壳的低阻层中, 共同组成了由南向北扩展的花状构造。 在马尾状构造中, 隐伏的虎牙断裂带(北段)在深部表现为明显的低阻边界带; 塔藏断裂的规模明显小于虎牙断裂(北段), 并与虎牙断裂(北段)组成单侧花状结构; 白龙江断裂和光盖山-迭山断裂依然表现为由南向北扩展的花状构造, 2组花状结构在深部衔接并统一归并于壳内的低阻层中。 2017年九寨沟7.0级地震的震源区位于高、 低阻交界区域, 处于松潘-甘孜地块壳内低阻层向NE涌动的端点附近, 根据震源区的电性结构和流变结构推测震源深度≤11km。 虎牙断裂(北段)的延伸深度和规模大于东侧的塔藏断裂, 是2017年九寨沟地震的发震断层。 松潘-甘孜地块北部中下地壳发育南西深、 北东浅的低阻层, 表明青藏高原向NE推挤的运动方式是2017年九寨沟地震的动力来源。
