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1. 怀来极低频电磁观测监控与管理方法的实现
池海江, 温佳
地震地质    2022, 44 (3): 821-830.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.03.016
摘要4)   HTML1)    PDF(pc) (2125KB)(4)    收藏

极低频探地工程是国家发展和改革委员会批准的“十一五”国家重大科学技术基础设施建设项目之一, 该项目通过人工源极低频电磁新技术(CSELF)进行资源探测和地震预测及其他前沿科学研究。文中总结了建设怀来极低频地震台时在新技术实施或操作中曾经遇到的问题, 基于分析长期观测数据得到的经验, 应用VB语言进行编程, 实现仪器状态实时巡检、 短信告警、 数据文件检查与传送、 预处理EDI文件产出及日志填写报送等工作环节的模块化和自动化, 提高了台站观测数据的质量并优化了运行效果。

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2. 大地电磁三维反演云计算系统toPeak的设计与实现
刘钟尹, 陈小斌, 蔡军涛, 崔腾发, 赵国泽, 汤吉, 欧阳飚
地震地质    2022, 44 (3): 802-820.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.03.015
摘要12)   HTML3)    PDF(pc) (9259KB)(12)    收藏

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。

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3. 强干扰环境下的大地电磁时间序列处理过程
张赟昀, 王培杰, 陈小斌, 詹艳, 韩冰, 王立凤, 赵国泽
地震地质    2022, 44 (3): 786-801.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.03.014
摘要7)   HTML1)    PDF(pc) (6871KB)(3)    收藏

天然源的大地电磁信号易受干扰影响, 导致阻抗估计结果不准确, 这种难以克服的缺陷制约着大地电磁法的应用范围。随着工业化发展, 人文干扰越发严重, 传统的数据处理方法已经不能改善强电磁干扰环境下的数据质量。文中结合大地电磁数据处理的基本理论对中国东部强干扰地区实测数据进行了处理。分析了稳健估计(Robust)处理、 分段叠加处理和分时处理等技术的处理效果, 总结了不同干扰情况下的数据处理方案。对于不同干扰特征的数据, 要综合分析Robust处理对数据的影响, 灵活应用Robust处理。为得到更好的处理结果, 应适当增加数据采集时间, 特别是夜间干扰较弱时段的数据采集时间。此外, 增加数据分段的个数, 提供更多可供编辑的功率谱也是得到优质数据的必要条件。

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4. 人工源极低频电磁波场空间分布的计算
杨静, 陈小斌, 赵国泽
地震地质    2022, 44 (3): 771-785.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.03.013
摘要10)   HTML1)    PDF(pc) (4743KB)(2)    收藏

文中对人工源极低频(CSELF)电磁波的空间传播特征进行了较为细致的研究。CSELF电磁波的空间传播区域可划分为近区、 远区和波导区。在近区和远区, CSELF电磁波的传播理论与CSAMT相似, 文中整理、 验证了已有文献中的场强计算公式; 在波导区, 借鉴无线电通信技术成果, 给出了地球-大气层-电离层球形谐振腔模型的CSELF电磁波近似计算公式, 并在此基础上设计了可视化软件, 实现了3种坐标系下CSELF电磁波场的计算; 此外, 依据计算结果分析了CSELF在近区、 远区、 波导区的空间传播特征。研究表明: CSELF电磁场在近区和远区衰减很快, 而在波导区衰减较慢; 电场比磁场更早进入波导区; 在地球模型下, 在场源对极点波导区场强存在局部极大值, 显示了与水平层状模型完全不同的电磁波传播特征。同时, 在基于水平电偶极子源的频率域电磁测深中, 远区测深主要依赖于磁场而非电场。文中研究为CSELF的应用提供了理论和计算方面的支持。

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5. 极低频台站同震电磁信号特征分析
韩冰, 汤吉, 赵国泽, 王立凤, 董泽义, 范晔, 孙贵成
地震地质    2022, 44 (3): 753-770.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.03.012
摘要13)   HTML2)    PDF(pc) (8002KB)(8)    收藏

文中对景谷台站记录到的7次同震电磁现象及2次较强地震在周围几个极低频台站引起的同震电磁现象进行了研究, 发现了总体形态与地震波相近的电磁波, 其幅度远大于地球感应产生的背景信号, 且垂直磁场强度约为水平磁场的10倍。对于同一台站记录到的多次同震电磁信号, 幅值与震级在对数域基本满足线性关系, 同时也受震源深度与震中距影响。 在同一地震中, 震中距越大, 台站记录到的同震电磁信号出现的时间越晚, 持续时间也相对较长, 但信号的幅值不仅受到震中距的影响, 还与观测点的近地表介质有关。通过小波能量谱可以看出, 同震电磁信号的主要频率为1~2Hz, 在同震信号初始阶段高频成分较多, 并表现出随震中距增加频率降低的特点; 同时相对于电场, 磁场记录的高频信息更加丰富。2014年景谷M6.6地震发生时, 在距离震中很近的台站记录到比同震信号更强的尖峰信号, 其在地震波到达之初出现。推测偶然的电磁强干扰与地面震动互相叠加是引起电磁信号强烈变化的原因。

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6. 强电磁干扰环境下的大地电磁数据特征及处理
韩静, 詹艳, 孙翔宇, 赵国泽, 刘雪华, 包雨鑫, 孙建宝, 彭远黔
地震地质    2022, 44 (3): 736-752.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.03.011
摘要11)   HTML4)    PDF(pc) (15760KB)(144)    收藏

随着国民经济建设的发展, 高速铁路、 风力和光伏发电站、 大型输电网等遍布各个地区, 在这些强电磁干扰环境下, 能否获取或如何获取优质的大地电磁观测数据是亟待解决的问题。 近2年来, 我们在银川、 运城、 鹤壁和张家口4个测区开展了大地电磁测量, 对约500个测点的数据采集和处理结果进行了分类总结, 梳理出高速铁路、 电气化铁路、 风力发电站、 光伏发电站、 大型输电网等强电磁干扰环境下的45个典型测点。 文中介绍了这45个测点谱数据的处理过程, 展示了最终获取的视电阻率和阻抗相位曲线。 结果说明, 在强电磁干扰环境下采取加长观测时间的策略, 使用优质的远参考数据对测区数据进行远参处理, 采用非Robust法估计并仔细地选择谱数据, 是在强电磁干扰环境下获取质量合格甚至优良的大地电磁数据的有效措施。

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7. HVDC入地电流对地电场的影响规律及入地极定位
章鑫, 范晔, 叶青, 钱银苹
地震地质    2022, 44 (3): 718-735.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.03.010
摘要13)   HTML2)    PDF(pc) (6755KB)(4)    收藏

高压直流输电(HVDC)换流站的入地电流造成了地电场观测中的显著干扰, 通常在入地极附近数百千米范围内会引起很大的阶变。 但判断阶变来源于某个换流站的入地电流是较为困难的, 一般需要借助高压直流线路对地磁场的影响数据来识别。 文中以海驻线(海南藏族自治州—驻马店)、 扎青线(扎鲁特—青州)和宝德线(宝鸡—德阳)为例, 获取了3次典型干扰的响应数据, 对3条线路周边58个地电场台站的数据展开分析, 并使用山东大山台极低频数据作为对比案例。 首先, 解释了不同位置的台站对入地电流有不同的响应方式, 即台站分别位于1个入地极附近、 两极中间以及两极之间靠近一侧入地极这3种情况时, 对应的3类响应分别为台阶状阶变、 脉冲状响应和脉冲+半台阶状响应。 然后, 采用日变化幅度对高压直流输电干扰的阶变量进行校正, 基于多台的电位差具有方向性的原理对入地极进行定位, 判断入地电流的来源和换流站的大致位置。 定位结果对海驻线、 扎青线和宝德线的入地极位置都有较好的指向, 结合多台的阶变合成矢量能够判断换流站的位置; 此外, 经日变化校正后的阶变幅度能显示入地极所在, 可对定位结果进行补充。 进一步建立入地电流的定量扩散电流模型, 展示大电流入地时电位差的分布规律, 判断入地电流的干扰范围和台站响应的阶变量。 基于58个地电场台站和1个极低频台站的观测数据, 文中给出了入地电流对周边地电场台站干扰的特点, 可将其应用于实际观测中对HVDC干扰的数据校正。

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8. 2013年岷县-漳县 MS6.6 地震前通渭台的视电阻率变化
解滔, 于晨, 王亚丽, 李美, 王中平, 姚丽, 卢军
地震地质    2022, 44 (3): 701-717.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.03.009
摘要9)   HTML1)    PDF(pc) (4997KB)(9)    收藏

2013年7月22日甘肃岷县和漳县交界地区发生 MS6.6 地震, 地震发生前通渭台的视电阻率呈现出各向异性异常变化。 文中采用断层虚位错模型对地震前通渭台的视电阻率数据变化进行了分析, 在模型中将地震的同震滑动位移按大小相等但方向相反的方式进行加载, 计算地震前产生这部分同震位移所需积累的应力、 应变分布。 计算结果显示, 通渭台位于震前挤压变形增强的区域, 与视电阻率的下降变化相吻合。 震源机制解显示此次地震的主压应力方位为65°, 与通渭台 N20°W观测方向的夹角为85°, 与EW观测方向的夹角为25°。 地震发生前, N20°W测道数据的下降幅度为1.04%, EW向短极距EW'测道的下降幅度为0.37%, 2个方向观测的各向异性变化与实验结果、 理论模型和震例总结给出的特征一致。 由此可以认为, 此次岷县-漳县地震前通渭台的视电阻率变化与地震孕育过程之间可能存在力学机制上的联系。

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9. 大地电磁数据揭示的1303年洪洞8级地震区精细结构
赵凌强, 詹艳, 王庆良, 孙翔宇, 韩静, 操聪, 张松, 蔡妍
地震地质    2022, 44 (3): 686-700.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.03.008
摘要17)   HTML5)    PDF(pc) (4532KB)(12)    收藏

文中利用相位张量分解技术、 三维NLCG反演方法对一条跨过1303年洪洞8级地震区、 长160km的大地电磁剖面的数据进行了分解和反演计算, 再结合研究区及其附近的形变场、 最新地震地质和地球物理调查结果以及2008年1月—2012年12月的小地震精定位结果等资料进行综合分析。研究表明, 霍山山前断裂是研究区内明显的大型电性边界带, 在中深部表现为低阻特征, 贯穿了整个地壳尺度, 该断裂为NNE走向的右旋正断裂, 可能是划分鄂尔多斯地块和华北地块的基底断裂。以霍山山前断裂为界, 西侧鄂尔多斯地块表现为层状的稳定构造环境, 而东侧华北地块的中下地壳岩石圈破坏严重且存在减薄的趋势。大地电磁探测结果支持1303年洪洞8级地震的发震断裂为霍山山前断裂的观点, 地震可能发生在霍山山前断裂下方的低阻体中, 震源深度可能介于10~20km之间。1303年洪洞8级地震的孕震环境可能受多重因素控制, 研究区东侧中下地壳可能存在的软流圈物质不断上涌引起了华北地块的区域拉张作用, 进而导致霍山山前断裂发生倾向滑动可能是地震的主控因素。

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10. 2020年7月12日唐山古冶5.1级地震的电磁现象
范晔, 汤吉, 缪杰, 叶青, 崔腾发, 董泽义, 韩冰, 孙贵成
地震地质    2022, 44 (3): 669-685.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.03.007
摘要7)   HTML1)    PDF(pc) (6006KB)(6)    收藏

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。

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11. 首都圈极低频电磁台网区地下电性结构探测
董泽义, 汤吉, 赵国泽, 陈小斌, 崔腾发, 韩冰, 姜峰, 王立凤
地震地质    2022, 44 (3): 649-668.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.03.006
摘要11)   HTML2)    PDF(pc) (13890KB)(180)    收藏

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。

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12. 西藏波密的地震活动及季节性降雨的触发作用
李梦圆, 蒋海昆, 宋金, 王锦红
地震地质    2022, 44 (3): 625-648.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.03.005
摘要16)   HTML2)    PDF(pc) (7564KB)(6)    收藏

2020年7—8月西藏波密易贡乡发生ML4.9显著震群, 1个月内共发生25次ML≥4.0地震, 引起了广泛关注。1970年以来的资料显示, 波密震群区域的地震活动时间基本集中于每年的7、 8月, 空间上主要分布于15km×20km的区域范围内, 最大震级基本稳定在ML4.5~5.0之间, 年均释放的地震能量大体相当于1次ML4.9地震。波密震群区域的地震活动与上半年降水规模及降水过程关系密切, 震群活动发生于降水量的峰值时段, 一般起始于当年首次较显著降水过程结束之后。地震活动水平与规模以上降水开始时间的早晚、 上半年规模以上降水的天数及4—6月降水量增加速率等反映降水规模和降水过程的因素呈正相关。波密震群区域的地震活动主要集中分布于近NE向勒曲藏布中段及两侧分支流域, 该区夏季成为周边水体快速汇聚的区域, 这为每年7、 8月流体触发地震活动提供了基本条件; 地震密集分布区域地表出露的岩石以石英砂岩、 粉砂岩为主, 相对而言具有更高的渗透率, 便于流体下渗引起地下介质孔隙压力增加; 地震密集区域被多条断层所围限, 断层一方面对地表聚集水体下渗扩散的区域具有一定围限作用, 另一方面又具有较好的流体导通性, 便于流体快速下渗, 其中张性断层更是如此。在流体自重及地表水体载荷压力的共同作用下, 流体沿断裂破碎带及具有较好渗透性的砂岩类岩石介质快速下渗, 导致地下断层、 裂隙及孔隙介质中的孔隙压力快速增大, 断层、 裂隙强度随之降低, 进而导致地震活动。不同深度处的孔隙压力随时间变化的模拟计算结果支持上述关于波密震群区域地震活动的机理解释。

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13. 基于多通道互相关的青藏高原东北缘背景噪声程函层析成像
马小军, 吴庆举, 潘佳铁, 钟世军, 徐荟
地震地质    2022, 44 (3): 604-624.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.03.004
摘要8)   HTML6)    PDF(pc) (13190KB)(5)    收藏

文中利用布设在青藏高原东北缘及相邻区域的密集台阵1年的连续波形得到了背景噪声面波经验格林函数, 采用多通道互相关噪声面波程函成像方法, 反演得到了8~40s周期的相速度分布。与天然地震面波程函成像结果对比表明所得结果是可靠的, 具有高精度和高分辨率的特点; 与基于频时分析提取频散的传统程函成像方法对比, 文中的结果能够降低多路径散射面波和低信噪比带来的误差, 提高了反演结果的稳定性。研究结果显示, 河套-吉兰泰盆地下地壳—上地幔存在弱低速体, 地幔高温软弱物质的侵入可能造成了下地壳—上地幔的低速特征; 松潘-甘孜地块东北部下地壳的低速层可能暗示存在部分熔融, 结合其他结果推测可能不存在地壳管道流, 地幔软流圈物质的上涌可能是造成下地壳低速异常的原因; 祁连山西部的下地壳存在显著低速层, 南、 北块体挤压下的地壳缩短、 增厚和解耦应当形成了低速层。

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14. 不同地震滑坡危险性评价方法的适用性探讨——以玛多MS7.4地震为例
魏延坤, 陈晓利
地震地质    2022, 44 (3): 590-603.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.03.003
摘要18)   HTML2)    PDF(pc) (6988KB)(5)    收藏

地震诱发的滑坡(崩塌)是山岳地区强震过程中常见的一类地质灾害现象, 其造成的人员伤亡和经济财产损失常常超过灾害本身。为减轻和降低地震滑坡灾害带来的损失, 科学工作者们通过长期研究, 形成了多种基于不同理论和模型的地震滑坡危险性预测和评价方法。2021年5月22日2时4分发生在青海省果洛藏族自治州玛多县(34.59°N, 98.34°E)的 MS7.4 地震为检验不同模型的有效性和适用性提供了机会。文中以玛多地震灾区的地形坡度数据、 地质岩性数据为基础, 一方面基于简化Newmark位移模型对玛多地震灾区的地震滑坡敏感性进行了计算, 并结合玛多地震震后的地震烈度分布图对地震滑坡危险性进行了评估; 另一方面以判别分析法为基础, 采用在日本新潟地震中获得的经验模型对玛多震区的地震滑坡进行了预测研究。研究结果表明, 基于简化Newmark位移模型的地震诱发滑坡危险性快速评估得到的潜在高危险区域主要集中在Ⅷ、 Ⅸ、 Ⅹ烈度区, 受地震动强度影响较大, 整体上随着地震动影响的减弱, 滑坡危险性逐渐降低, 与客观实际较为符合; 判别分析法作为经验模型, 比较依赖于特定环境, 在脱离其自身环境使用时要对经验公式进行通用性验证, 重新认识各个影响因子之间的关系, 调整各因素的权重。这2种方法在预测结果上的差异主要分布在Ⅵ度区, 在研究区Ⅶ度区及以上烈度区内, 2种方法得到的危险区划则大体一致。

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15. 青藏高原东缘扶边河断裂周边地壳密度及垂向构造应力特征
张国庆, 祝意青, 梁伟锋
地震地质    2022, 44 (3): 578-589.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.03.002
摘要15)   HTML2)    PDF(pc) (4016KB)(15)    收藏

文中基于扶边河断裂周边的2条重力和GPS观测剖面数据计算了该地区的重力异常, 并利用该异常反演了马尔康—小金地区周边的地壳密度结构与垂向构造应力, 分析了该地区的隆升机制; 同时结合地质构造背景、 历史发震情况及多年尺度的区域流动重力变化资料分析了小金及周边地区的地震危险性。结果表明, 马尔康—小金地区周边自由空气异常较模型结果整体偏小, 差异中误差为57mGal, EGM2008模型结果在该地区的精度较低。马尔康—小金地区的莫霍面深度约为60km, 整体大于Ariy均衡面深度, 受到的地壳垂向构造应力整体为正, 认为是由于松潘块体向E挤压并受到四川盆地的阻挡, 产生向上的垂向构造应力, 且青藏高原东缘的抬升主要由挤压隆升所致。此外, 小金东部地区位于小金弧形构造带的弧顶区域, 存在明显的垂向构造应力变化梯度带, 且2018—2021年3a尺度的重力变化显示该地区存在重力变化四象限及变化梯度带, 重力变化的量级超过90μGal, 分析认为该地区存在发生强震的背景。

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16. 江苏省泗阳浅层沉积结构的微动H/V谱比法探测
彭菲, 王伟君, 熊仁伟, 吕晓健, 闫坤, 孙鑫喆, 耿爽, 寇华东
地震地质    2022, 44 (3): 561-577.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.03.001
摘要20)   HTML5)    PDF(pc) (11673KB)(15)    收藏

江苏省泗阳地处郯庐地震带内, 存在一定的地震灾害风险。地震场地放大效应是加重地震灾害的重要因素, 与浅层结构密切相关。文中基于217个微动观测的H/V谱比法结果, 研究江苏省泗阳县城的地震场地效应和浅层沉积结构。H/V峰值频率分布结果表明, 泗阳研究区地震场地的共振频率介于0.6~1.8Hz之间, 有明显的起伏变化; 对应的浅层沉积厚度为30~200m, 整体上表现为中部浅、 向东西两侧逐渐加深的特征, 其中中部城区浅层沉积厚度为30~70m, 东南角最厚; 浅层沉积在NNE走向有显著的深浅交替条带, 与海泗断裂带的位置和走向基本一致。与区内2条浅层反射地震勘探剖面进行对比发现, 微动方法获得的基岩起伏形态较为可靠。 通过微动H/V谱比法得到的沉积结构和场地响应特征, 能够为泗阳地区地震危险性的小区划提供有益参考。

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17. 中英文目录
地震地质    2022, 44 (3): 0-0.  
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18. 2021年青海玛多MW7.4地震同震地表破裂长度的讨论
姚文倩, 王子君, 刘静, 刘小利, 韩龙飞, 邵延秀, 王文鑫, 徐晶, 秦可心, 高云鹏, 王焱, 李金阳, 曾宪阳
地震地质    2022, 44 (2): 541-559.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.02.016
摘要68)   HTML11)    PDF(pc) (13089KB)(180)    收藏

同震地表破裂长度是区域活动断裂最大震级估算以及区域未来地震潜力评估的重要参数之一。2021年5月22日在青海省果洛藏族自治州玛多县发生了 MW7.4 地震, 其触发的同震地表破裂沿东昆仑断裂东南分支延伸线上的江错断裂分布。文中基于震后2次大范围的野外调查, 结合无人机航拍影像和高精度地形数据的精细解译, 明确了此次地震的同震地表破裂自西往东可划分为鄂陵湖南段、 野马滩段、 黄河乡段和江错分支段, 最东端的地表破裂位置位于前人研究所确定的最东端以东2km以远, 破裂全长约158km。此外, 本研究在冬草阿隆湖以东的沙丘区域内发现了呈半圆弧形连续分布的地表破裂, 而破裂在沿走向SE的优云乡段的传播过程中所经过的大面积沙丘覆盖区域也存在零星的张剪性地表破裂和断层陡坎, 且陡坎的垂向位移可达30cm。对比已有的关于同震地表破裂长度的研究结果, 分析认为本研究与其他结果之间存在差异的主要原因在于: 1)本研究所得结果基于更广泛、 详实的野外调查和更大范围的高精度影像的精细解译; 2)分析过程中避免了阶区等段落几何复杂区两侧叠加段落的重复计算。结合巴颜喀拉块体周缘已有的强震震例, 均显示青藏高原地区同震地表破裂的长度较全球平均值偏大。

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19. 基于摄影测量技术对玛多MW7.4地震地表破裂特征的快速提取及三维结构的室内重建
王文鑫, 邵延秀, 姚文倩, 刘静, 韩龙飞, 刘小利, 高云鹏, 王子君, 秦可心, 屠泓为
地震地质    2022, 44 (2): 524-540.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.02.015
摘要62)   HTML9)    PDF(pc) (8145KB)(56)    收藏

掌握精确地震的地表破裂带特征是探讨大地震破裂特征和发震机理的重要基础。摄影测量技术为快速获取高精度、 高分辨率地表破裂带的空间展布提供了有力支撑。文中以玛多 MW7.4 地震为例, 详细介绍了摄影测量技术在震后快速准确地进行地表破裂解译及相关特征参数提取中的应用。通过无人机摄影测量技术, 在较短时间内获得了地震全段地表破裂的数字正射影像以及多个形变复杂区域厘米级分辨率的数字高程模型, 可满足震后快速获取同震地表破裂带特征的需要。对正射影像测量的地表破裂水平位错结果与野外实地测量结果进行对比, 可证明无人机摄影测量技术所得数据的真实性和可靠性。利用移动智能设备搭载的LiDAR传感器, 结合增强现实技术(Augmented reality, AR), 实现了如挤压鼓包等复杂地表破裂的室内重现, AR成像模型与实景高度融合, 为地质教学及科研工作提供了一种新的方法和思路。研究结果显示, 摄影测量技术在活动构造定量化、 精细化研究中具有巨大的应用潜力。

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20. 同震地表破裂的位移测量与弥散变形分析——以2021年青海玛多MW7.4地震为例
邵延秀, 刘静, 高云鹏, 王文鑫, 姚文倩, 韩龙飞, 刘志军, 邹小波, 王焱, 李云帅, 刘璐
地震地质    2022, 44 (2): 506-523.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.02.014
摘要81)   HTML15)    PDF(pc) (7392KB)(64)    收藏

同震位移作为量化地震破裂特征的基本参数, 可为探究断裂活动机制和预测未来地震危险性提供重要的约束条件。尽管大地测量技术能够快速刻画地震在时空上的破裂特征, 然而详细的野外实地调查与测量仍然是获得可靠同震位移和提取弥散变形特征最有效的方法。文中以2021年青海玛多 MW7.4 地震为例, 基于无人机正射影像, 对破裂带进行了详细的解译, 并结合国外震例的研究结果探讨了走滑地震的弥散变形特征及其意义。玛多地震的发震断裂为左旋走滑性质的昆仑山口-江错断裂的东南段, 其地表破裂带在西段整体沿山前或山麓地带展布, 主要是由挤压鼓包、 张剪裂缝和断层陡坎等沿近EW向雁列组合而成的左旋剪切破裂带。结合震前卫星影像, 对该破裂带西段较大位移点的鄂陵湖南侧断错车轮印迹线进行了震前和震后的精细填绘与对比分析。结果表明, 该段同震变形在主破裂带南侧存在弥散变形现象, 重新恢复获得的总左旋位移量约为3.6m, 其中主变形位移量约为2.7m, 弥散变形量约为0.9m, 占主变形位移量的33%。综合分析后认为, 弥散变形在走滑型同震破裂带上可能普遍存在, 而且往往具有不对称性。新的研究结果指示, 在走滑断层的滑动速率研究中, 观测点应尽量选在几何结构简单的区段, 从而减少弥散变形的影响。

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21. 2021年玛多MW7.4地震震中区地表破裂的精细填图及阶区内的分布式破裂讨论
韩龙飞, 刘静, 姚文倩, 王文鑫, 刘小利, 高云鹏, 邵延秀, 李金阳
地震地质    2022, 44 (2): 484-505.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.02.013
摘要71)   HTML10)    PDF(pc) (12092KB)(64)    收藏

同震地表破裂形态的精细刻画可为理解断裂带复杂几何结构、 动态破裂过程与破裂机理提供重要信息。2021年5月22日, 青藏高原内部青海省果洛藏族自治州玛多县发生了 MW7.4 地震, 这是自2008年汶川 MS8.0 地震后中国大陆地区发生的震级最大的一次地震。此次地震的同震地表破裂突破了沿线多个阶区、 弯折等几何不连续结构, 形成了长约158km的同震地表破裂带和多样化的断裂几何形态, 其中以震中区段落的地震地表破裂形态最为特殊和复杂。有助于全面认识震中区段落的地震地表破裂形态并深入理解其形成机理, 文中基于分辨率约为3cm的航空影像数据, 结合野外实地调查资料, 完成了本区域地表破裂的精细填图。对地表破裂的类型、 分布、 几何结构和走向等进行的综合分析表明, 震中区的地震地表破裂受阶区几何结构的影响而呈现分布式破裂的特点。并且, 震中附近的强震动效应和地震断裂初始发育阶段的影响, 进一步造成了该段落分布式地震地表破裂的形态。文中高清再现了震中区的阶区及其附近段落的地震地表破裂特点, 对走滑断裂带的分布式同震地表破裂有了更进一步的了解。

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22. 2021年青海玛多MW7.4地震分布式同震地表裂缝特征
刘小利, 夏涛, 刘静, 姚文倩, 徐晶, 邓德贝尔, 韩龙飞, 贾治革, 邵延秀, 王焱, 乐子扬, 高天琪
地震地质    2022, 44 (2): 461-483.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.02.012
摘要89)   HTML10)    PDF(pc) (23227KB)(370)    收藏

地震地表破裂是理解大陆地壳变形模式和地震破裂行为的关键, 也是活动断层避让带设置的直接依据。2021年5月22日青海玛多 MW7.4 地震沿昆仑山口-江错断裂江错段形成了长达158km的同震地表破裂, 造成沿线野马滩大桥、 昌马河大桥坍塌。文中基于震后2次大范围现场调查资料和震区3~7cm分辨率的无人机航片, 获得了本次地震详细的地表破裂, 在精细填图的基础上, 阐述了玛多地震地表破裂、 地表裂缝、 砂土液化带和带状塌陷等多种类型裂缝的分布特征及其意义。除在断裂相交处存在多条次级破裂外, 局部存在大量延伸长、 走向稳定、 具有雁列特征的裂缝带, 最远处与主破裂带的距离>5km; 在震中附近及震中以西、 以东多个段落跨断层数千米范围内存在分支破裂、 斜列式地表裂缝、 砂土液化带、 带状塌陷和地裂缝等与同震变形相关的地表特征。玛多地震分布式同震地表裂缝的揭示, 主要得益于大范围、 密集的现场调查和厘米级高分辨率航片的精细解译, 使小位移量破裂或微弱裂缝得到充分识别。由于缺乏明确的位错标志, 难以甄别未在主破裂断层上的同震地表裂缝是构造成因还是震动成因, 分析其空间分布形态、 余震分布及其震源机制、 区域构造背景等, 经初步推测, 不排除有些裂缝代表区域先存断层的继承性活动与次级断层触发活动的可能性。对分布式同震地表裂缝的精细刻画有助于全面理解地震破裂过程的机理, 对于重要工程抗震减灾的有效设防具有现实意义。

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23. 敦化-密山断裂带及周边地区的航磁特征与深部构造
王禹丹, 张景发, 田甜
地震地质    2022, 44 (2): 448-460.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.02.011
摘要47)   HTML4)    PDF(pc) (6108KB)(28)    收藏

文中利用小波多尺度分析法对敦化-密山断裂带北端及周边区域地区的航磁数据进行反演, 分析了不同深度下的地壳磁性特征, 对敦化-密山断裂与周边断裂的深部构造特点及交切关系进行了探究, 同时利用Parker法反演了该区域磁性层的下界面, 得到该区域的居里面深度。结果表明: 在航磁浅源场中, 浅地表及上地壳介质比较复杂, 敦化-密山断裂带表现为串珠状的小尺度异常; 在航磁深部场中, 中上地壳主要是盆地构造基底岩石的磁性不同导致的磁异常, 断裂带形成磁性梯度带, 影响了航磁特征, 并切穿至居里面。区域居里面的埋深为22.3~29.9km, 埋藏较深的区域位于虎林县南, 敦化-密山断裂带对该区域的居里面分布具有控制作用。文中同时结合发震规律与莫霍面分布, 探讨了该区域地壳的稳定性。

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24. 滇西北断裂带土壤气地球化学特征及对断层活动性的启示
王博, 周永胜, 钟骏, 胡小静, 张翔, 周青云, 李旭茂
地震地质    2022, 44 (2): 428-447.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.02.010
摘要56)   HTML3)    PDF(pc) (6573KB)(51)    收藏

在滇西北地区多条断层进行了跨断层土壤气Rn、 H2、 CO2的浓度测量。测量结果表明, 同一测点断层土壤气浓度随时间没有发生变化, 不同断层的土壤气Rn和H2浓度和分布特征差异较大, 两者浓度范围分别为6.18~168.32kBq/m3、 7.72~429ppm。红河断裂带北段较其他断裂, 气体逸出浓度较高, 显示断层活动性较强。红河断裂带北段和鹤庆-洱源断裂上不同测线的气体浓度差别较大, 显示断裂的分段性明显。土壤氢在断层(尤其是正断层和走滑断层)出露处的浓度一般都较高, 显示了氢气在揭露断层方面具有较好的指示意义, 土壤氡的气体浓度分布特点在分析断层运动特征方面具有较好的指示性。

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25. 基于高精度时变微重力方法研究呼图壁储气库地下介质密度变化特征
刘代芹, 玄松柏, 陈石, 艾力夏提·玉山, 李杰, 王晓强, 李瑞
地震地质    2022, 44 (2): 414-427.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.02.009
摘要66)   HTML6)    PDF(pc) (5321KB)(28)    收藏

文中利用呼图壁地下储气库7期流动重力资料, 采用经典平差整体计算, 得到研究区域内各监测点的相对重力变化量, 结合储气库注采压力的相关数据, 获取该区域重力场时空变化特征与注采压力之间的响应关系图像, 最后以呼图壁地下储气库地表观测的重力场动态变化数据为基础, 采用地下密度变化异常体空间分布的紧凑重力反演算法模拟计算呼图壁储气库地下物质的密度时序变化及库体的形态构造的分布特征。研究表明, 根据不同时期地下储气库注采变化量的差异, 模拟计算得到呼图壁储气库地下密度变化的最佳深度约为3500m, 其地下物质介质密度变化的最大值约为±0.7kg/m3。不同时期的密度变化图像也可清晰地反映出该储气库内部的构造结构呈NW-SE走向, 且库体内构造形态结构分布与呼图壁储气库地质构造的分布特征基本吻合。

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26. 基于地震活动性和震源机制解研究渭河-运城盆地主要断裂带的特征及应力场分布
余占洋, 沈旭章, 梁浩, 郑文俊, 刘旭宙
地震地质    2022, 44 (2): 395-413.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.02.008
摘要80)   HTML8)    PDF(pc) (8440KB)(56)    收藏

文中选取2009年1月1日—2018年6月30日渭河-运城盆地地区的震相报告资料, 共包括14381个地震事件, 剔除其中地震信息不完整和台站记录过少的地震事件, 剩余11856个地震事件。由于研究区域较大, 为减少不同区域结构影响, 将渭河-运城盆地划分成3个较小的区域, 分别使用双差定位法进行重定位, 定位过程中使用52个台站的数据, 得到了8106个地震事件的重定位结果。采用格点尝试法反演震源机制解, 通过最小空间旋转角将其与前人使用其他方法得到的震源机制解结果进行定量比较, 发现两者基本一致。此外, 文中确定了区域内346个ML≥2地震事件的震源机制解, 经分析可知, 正断型和走滑型地震事件分布广泛, 占全部地震事件的60%以上, 且大多集中在断裂带附近。根据震源机制解和应力张量阻尼反演方法使用MSATSI程序包反演得到了渭河-运城盆地地区1°×1°网格的地壳应力场, 并垂直断层截取了一定数量的深度剖面进行分析。结果显示: 与定位前的分布相比, 重定位后的地震事件分布更集中, 在平面上基本沿断裂走向分布, 在垂向上沿断层面密集分布。山西地堑带内部及周边地震活动频繁, 但震级普遍较小; 而渭河断陷带内地震活动性相对较弱。重定位前震源深度集中分布在5~10km, 重定位后震源深度的分布发生了明显改变, 集中分布在10~25km范围内, 总体上震源深度集中在20km以内, 小部分地震发生在25~35km深度处。盆地内部的震源深度相对较浅, 以5~15km为主, 盆地两端震源深度有加深的趋势, 最深约达30km, 与前人的研究结果较为一致。对截取的深度剖面进行分析, 结果显示, 研究区域内大部分断层面的倾角较大, 与地表产状相近, 有的断层面甚至接近直立状态。断裂构造的运动性质和震源机制解指示研究区内断层性质以正断和走滑为主; 应力场反演结果显示, 除东南缘部分地区的R值较大外, 其余地区的R值均<0.5; 渭河-运城盆地地区的应力状态偏向于拉张, 最大水平主应力方向在渭河断陷带呈近EW向, 在山西断陷带南部呈NNE和NEE向, 与前人研究基本一致。

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27. 利用双差地震成像方法反演辽南地区地壳速度结构
王亮, 焦明若, 钱蕊, 张博, 杨士超, 邵媛媛
地震地质    2022, 44 (2): 378-394.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.02.007
摘要70)   HTML7)    PDF(pc) (14665KB)(35)    收藏

文中利用辽宁地区“十五”改造前后共67个区域地震台记录的1975年8月—2017年12月期间的地震震相观测报告, 通过双差地震成像的方法, 采用tomoDD软件对辽南地区进行了地震重新定位及速度结构反演。通过计算得到了辽南地区记录大部分地震的重新定位结果和4km、 13km、 24km、 33km几个深度上较好的P波速度结果。重新定位结果显示, 海城余震区和盖州震群活动区域作为辽南地区主要的地震活动区域, 其地震活动具有明显的NW向展布特征。P波层析成像结果则反映了辽南地区浅部速度结构与地质构造较为一致的特点。海城余震区所处的海城河断裂在浅层存在高速体, 在4~12km深度存在低速体, 且低速体向E不断加深侵入。金州断裂不同分段的端部存在高速体, 其断裂端部的盖州震群发生在高速体区域, 推测盖州震群的活动可能是在应力积累的条件下受到液体侵入而使岩石的含水饱和率上升所致。

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28. 汶川地震前震中周围地壳应力场及应力方向集中的特征
王晓山, 万永革
地震地质    2022, 44 (2): 363-377.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.02.006
摘要78)   HTML8)    PDF(pc) (6374KB)(59)    收藏

地震的发生与地壳应力场有密切的联系, 地震是应力积累到一定程度使得断层破裂的结果, 而大地震之前的应力场变化与大地震的孕育和发生有着最直接的联系。为理解地震活动较低的2008年汶川地震之前的构造应力场与该地震发生的关系, 文中采用能综合利用小地震P波初动信息的综合震源机制方法求解汶川地震之前的应力场。首先采用2001年1月—2008年5月12日汶川8.0级地震前的P波初动符号求解了四川地区大量中小地震的综合震源机制, 发现综合震源机制的压轴和张轴方向以龙门山断裂带、 鲜水河断裂带和华蓥山断裂带为界。龙门山断裂带以西至龙日坝断裂的川北地块压轴近SEE-NWW向, 张轴近垂直, 致使该地块在龙门山断裂带上表现为以逆冲为主兼右旋走滑的运动方式, 有益于汶川地震孕育过程中的应力积累。鲜水河断裂南段及附近地区的震源力学机制呈现为走滑模式, 完美地解释了鲜水河断裂上一系列走滑大地震的滑动行为。华蓥山断裂南东段则呈现为逆冲模式, 与前人提出的该地区的古应力模式一致。为研究汶川地震之前地壳应力场随时间的变化, 文中还分时段计算了汶川地震前综合震源机制旋转到汶川地震震源机制的旋转角变化, 发现采用不同作者和机构得到的汶川地震震源机制均可得到旋转角在震前1年达到最小值的结论, 且低于旋转角的标准差。以上结果表明, 汶川地震之前出现了应力方向趋于促使主震破裂方向的现象。

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29. 利用地震反射剖面探测研究安丘-莒县断裂板泉段的浅部构造特征
秦晶晶, 刘保金, 王志才, 酆少英, 邓小娟, 花鑫升, 李倩
地震地质    2022, 44 (2): 349-362.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.02.005
摘要94)   HTML11)    PDF(pc) (3676KB)(74)    收藏

安丘-莒县断裂是郯庐断裂带内活动性最强的一条断裂, 也是1668年郯城$8\frac{1}{2}$级地震的发震断裂。跨郯庐断裂带东地堑和安丘-莒县断裂完成的浅层反射地震剖面清晰地揭示了地层界面形态和断裂的浅部特征。研究结果表明: 郯庐断裂带东地堑是一个由多条断裂组成的断陷盆地, 且第四纪地层厚度和堑状构造特征明显受到昌邑-大店断裂(F1)和白芬子-浮来山断裂(F2)的影响和控制; 地堑东、 西两侧为基底隆起区, 第四纪地层厚度<30m; 地堑内部沉积了较厚的新生代地层, 呈现西浅东深的倾斜形态, 与上覆地层呈角度不整合接触。安丘-莒县断裂由2条相向而倾的分支断层组成, 在剖面深部合并为1条断裂。从断裂可分辨的上断点埋深和第四纪活动特征来看, 郯庐断裂带东地堑的西边界——白芬子-浮来山断裂的活动性相对较弱, 为前第四纪断裂; 东边界昌邑-大店断裂和地堑内安丘-莒县断裂错断了基岩顶界面, 且第四纪以来存在错断迹象, 其活动时代分别为晚更新世和全新世。文中的研究结果可为进一步理解1668年郯城$8\frac{1}{2}$级地震发震断层的活动方式、 活动时代以及郯庐断裂带板泉段的近地表特征及其活动性提供地震学依据。

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30. 小多道地震震源效果在海域活动断裂探测中的对比研究
易虎, 詹文欢, 闵伟, 吴晓川, 李健, 冯英辞, 任治坤
地震地质    2022, 44 (2): 333-348.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.02.004
摘要44)   HTML3)    PDF(pc) (8062KB)(28)    收藏

海域地震区划与活动断裂的探测和识别密切相关。文中在台湾海峡闽东南隆起带开展了活动断裂的地球物理探测研究, 选取GI枪震源与电火花震源剖面进行对比分析, 发现了晚更新世以来活动的3条基底断裂构造和2条垂向延伸较小的细小断裂。基底断裂可在GI枪震源剖面和电火花震源剖面上识别, 细小断裂则只能在电火花剖面上识别; 3条基底断裂在2种剖面上的错断地层位置、 几何形态接近, 但断裂周围的地层形态及次级断裂展布样式受分辨率的影响存在成像差异。相似的断裂探测结果体现了这2种方法的有效性, 而剖面成像差异则说明在实际工作中开展组合探测的必要性。基于2种数据的融合结果, 对断裂F1的构造属性进行更为详细的分析说明: 断裂F1是基底先存断裂晚更新世活化的结果, 为一坳陷边界断层, 呈伸展正断活动, 分析认为其应归属为华南沿海滨海断裂带。因此, 在海域地震区划和海域地震危险性评价工作中, 应重视多种探测方法的组合使用, 以便获取更加详实的断裂信息。

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