专栏名称: 地球所研究生会

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学术期刊 | 《地球物理学报》2017,60卷，7期

地球所研究生会 · 公众号 · · 2017-07-24 16:04

正文

空间物理·大气物理·大地测量

超低频波粒相互作用分析器

李仁康1,2, 陈涛1, 王迺权1, 吴晗1,2

地球磁层的超低频（ULF）波是导致能量带电粒子快速加速的主要原因，同时这些粒子又可以使ULF波发生阻尼，它们之间的相互作用的过程可以通过星载仪器来定量观测.作者根据波与粒子相互作用的原理，结合中高轨道三维空间电场测量系统DC和低频部分的频率响应特点，设计了一种针对ULF波的波-粒相互作用分析器，并进行了模拟实验和验证.该仪器具有快速、精确、结构简单的特点，在中高轨道卫星观测时能对ULF波与粒子的相互作用的过程进行实时的定量测量.

基于CHAMP卫星与地面矢量数据联合建立中国地磁模型

冯彦1,2, 孙涵3, 蒋勇1, 安振昌4, 姜乙1, 刘宝嘉1, 黄娅2, 张华1, 武业文1

首先对地面台站以及CHAMP卫星的矢量磁测数据进行预处理，结合12个子午工程台站最新的磁测数据，并利用第十二代国际地磁参考场模型（IGRF12）对不同数据归算至统一时间点，再结合第四代地磁场综合模型（CM4）计算并移除主磁场、磁层磁场、电离层磁场、感应磁场及较为微弱的环形场，最后通过球冠谐（SCH）模型联合建立了中国地区岩石圈磁场（地磁要素X、Y、Z和总强度F）的球冠谐模型（SCH2000），结合IGRF12得到了中国地磁模型（CGRF2000）.建模同时考虑了测点数据海拔高度的影响，并讨论了截断阶数的选取以及边界效应的控制问题.通过比较均方偏差（RMS），认为8阶SCH2000模型可较好地反映中国地区岩石圈磁场，其分布与SCH1936、CM4以及Taylor多项式模型具有一定的相似性.从位置和强度来看，SCH2000模型所反映的岩石圈磁场更为准确，而与CM4存在一定差异，除了测点不同，截断阶数也是原因之一.通过验证，SCH2000模型各要素随高度的变化与CM4模型较为一致，所建立的CGRF2000与IGRF12模型的分布也较为相似.

地磁活动K指数自动计算FMI方法的改进

王建军1, 李琪2, 杨冬梅2, 陆镜辉3

将Kp指数与国际地磁学与高空物理学协会（International Association of Geomagnetism and Aeronomy，下文简称IAGA）推荐的FMI方法（V1.0）计算的K值对比分析后发现，二者的差值在中国区域内出现"不同台站之间K1~K8两头离散、K值整体高出Kp约0.5个单位、个别日期SR计算错误、相邻日期SR频繁出现跨天台阶"现象.针对这些现象，分析了可能产生的原因，并对原FMI算法进行了四处改进.用改进后的FMI算法计算了全球8个台站、中国5个台站在2003-2005年和2009年共4年的K指数数据，并将计算结果分别与Kp指数以及这些台站用其他方法计算的K值进行一致性比较，发现改进后的计算结果与二者更为接近，说明本文对FMI方法的改进是有效的.

两种边界层参数化方案模拟热带气旋Megi (2010)路径差异的机理分析

王雨星1, 钟中1,2, 孙源1, 胡轶佳1,2

本文利用中尺度数值模式WRF，分别采用YSU和MYJ两种边界层参数化方案对2010年超强台风Megi的移动路径进行了模拟，研究了热带气旋（TC）路径模拟对边界层方案的敏感性，并从模拟TC尺度差异所造成的影响角度揭示了模式边界层方案影响TC路径的机理.结果表明：由于两种方案对边界层垂直混合作用过程的描述不同，两个试验模拟的低层水汽垂直输送存在差异.相对于能很好模拟出Megi路径的MYJ方案，YSU方案模拟的TC外围螺旋雨带更活跃，造成TC尺度增大，引起TC中心北侧外围气压梯度和径向风速增加，使得由副高向TC中心输送更多的质量，造成副高异常减弱，从而导致由副高主导的引导气流发生改变，最终使得采用YSU方案模拟的Megi路径出现提前转向.

基于光学与被动微波遥感的青藏高原地区土壤水分反演

杨婷1, 陈秀万1, 万玮2, 黄照强3, 杨振宇1, 姜璐璐1

青藏高原地区高精度的土壤水分反演对高原能水循环、全球大气循环研究有着极大的影响.因此，获取青藏高原土壤水分时空布信息是一个迫切需要解决的问题.温度植被干旱指数（TVDI），是基于光学与热红外遥感通道数据反演土壤水分的重要方法，但在研究区域较大、地表覆盖格局差异显著时，TVDI模型反演精度会受到地表温度（Ts）等因素的影响.被动微波AMSR-E数据精确记录了像元内的土壤水分信息，但空间分辨率低.本文利用同时期的MODIS与被动微波数据，发展了针对青藏高原地区高精度土壤水分反演算法.首先，在TVDI模型中，利用修正型土壤调整植被指数（MSAVI）代替归一化植被指数（NDVI），以改进NDVI易饱和的缺点；其次，利用ASTER GDEM数据，对地形高程和纬度差异引起的地表温度变化进行了校正；然后，通过神经网络训练建立基于TVDI、被动微波以及辅助气象数据的土壤水分反演模型，并应用该模型反演了青藏高原地区三个观测网（CAMP/Tibet、玛曲和那曲）的土壤水分；最后，利用实测土壤水分数据对反演结果进行验证，结果表明该模型的精度均方根误差（RMSE）数值可达到0.031~0.041 m3·m-3.本文还应用该算法反演了青藏高原连续的土壤水分的空间分布，并比较了土壤水分的变化趋势与实测降水变化趋势，结果表明二者变化量的正负关系一致.

联合星载GPS和KBRR星间测速数据反演GRACE时变重力场模型

郭南男1,2, 周旭华1, 吴斌1, 赵罡1

高精度GRACE卫星时变重力场反演一直是卫星重力测量中的难题.为了恢复高精度的时变地球重力场模型，本文联合GRACE卫星的星载GPS和KBR星间测速观测数据，在对GRACE卫星进行精密定轨的同时，解算出60阶月平均地球重力场模型.通过对GRACE卫星的定轨精度、星载GPS相位和KBR星间测速数据的拟合残差以及时变地球重力场模型解算精度等分析，表明：（1）与美国宇航局喷气推进实验室（JPL）发布的约化动力学精密轨道相比，本文确定GRACE卫星轨道三维位置误差小于5 cm.（2）星载GPS相位数据拟合残差为5~8 mm，KBR星间测速数据拟合残差为0.18~0.30 μm·s-1.（3）解算的月平均重力场模型与美国德克萨斯大学空间研究中心（CSR）、德国地学研究中心（GFZ）和JPL发布的RL05模型精度接近，时变信号在全球范围内具有很好的空间分布一致性.通过计算亚马逊流域和长江流域的水储量变化，本文与上述三个机构的计算结果无明显差异，且相关系数均达0.9以上.可见，本文建立的卫星轨道与重力场同解算法具有反演高精度GRACE时变重力场能力，为我国卫星重力场反演提供了重要的技术支持.

2016年台湾美浓MW6.4地震震源参数的InSAR和GPS反演

王乐洋1,3,4, 高华1,3, 冯光财2

2016年2月6日台湾西南部高雄市美浓区发生了MW6.4地震.本文结合ALOS2卫星升降轨、Sentinel-1A升轨SAR数据，采用两轨差分干涉技术获取了该区域的同震形变场，形变结果表明震中西北部以抬升为主，最大视线向形变量约为11.2 cm.基于均匀位错模型和多峰值粒子群（MPSO）算法，利用InSAR和GPS形变数据联合反演了美浓地震的断层几何参数，结果表明震源中心位于22.920°N，120.420°E，深度约12 km，发震断层长度约15 km，走向角307°，倾角16.5°，平均滑动角为51.5°，此次地震是以逆冲倾滑兼左旋走滑的破裂模式.利用格网迭代搜索法得到最优倾角为15.7°，GPS和InSAR最优权比为18：1，最优平滑因子为0.06.基于非均匀位错模型，利用非负最小二乘方法进行线性反演，结果显示最大倾滑和走滑量分别为51.7 cm和55.3 cm，对应矩震级为MW6.38，略小于GCMT （MW6.4）的结果.通过与已有文献的比较和对该区域断层构造的分析，发现美浓地震的发震断层为单一断层的解释更为合理，我们推测发震断层是位于左镇、后甲里等断层之间的一条东南-西北走向往东北倾斜的盲断层，并初步推测2010年MW6.3甲仙地震也同该断层有关.

地球动力学·地震学

基于sP前驱震相叠加研究南美中部地区岩石圈-软流圈边界形态

崔清辉1,2, 高雅健1,2, 周元泽1,2

岩石圈-软流圈边界（lithosphere-asthenosphere boundary）是上地幔内具有负速度梯度的地震波速度界面.对俯冲带区域LAB开展地震学探测有助于进一步认识岩石圈和软流圈的相互作用以及与板块俯冲有关的地球动力学过程.本文收集了2006-2012年发生于南美中部地区4个深源地震的垂向宽频带波形资料，利用线性倾斜叠加处理得到了相对走时-慢度域的灰度图，并成功提取了sP在LAB底反射的前驱震相sLABP.基于改进的一维速度模型IASP91-SA计算得出了6个sLABP震相反射点的水平分布，并划分为西部（Ⅰ）和东部（Ⅱ）分区：分区Ⅰ内LAB深度位于60~63 km，平均深度为61 km，起伏为3 km；分区Ⅱ内LAB深度位于78~82 km，平均深度为80 km，起伏为4 km.研究结果显示南美中部地区LAB深度自西向东呈变大的趋势，这可能反映了大陆岩石圈受改造程度的差异.我们推测在靠近海沟的地区，软流圈内部分熔融程度较高且熔体较为富集，对大陆岩石圈的侵蚀作用较强；在远离海沟的地区，软流圈内部分熔融程度降低且熔体分布减少，对大陆岩石圈的侵蚀作用减弱.

南海海盆三维重力约束反演莫霍面深度及其特征

吴招才, 高金耀, 丁巍伟, 沈中延, 张涛, 杨春国

利用南海海盆及周边最新的重力，经过海底地形、沉积层的重力效应改正，并采用岩石圈减薄模型的温度场公式，校正了从张裂边缘到扩张海盆的热扰动重力效应.通过研究区的地震剖面和少量声呐数据得到的莫霍面深度点作为约束，采用基于"起伏界面初始模型"的深度修正量反演迭代公式，反演、计算了研究区的莫霍面深度及地壳厚度.结果表明，海盆区莫霍面深度在8~14 km之间，地壳厚度在3~9 km之间；东部海盆和西南海盆残留扩张中心沿NNE向展布向西南延伸至112°E，莫霍面深度超过12 km，地壳厚度在6 km以上，而西北海盆没有明显的增厚扩张中心；在西南海盆北缘的中沙地块南侧，存在一个近EW向地壳减薄带，地壳厚度在9~10 km；莫霍面深度14 km的等深线和地壳厚度9 km的等值线可指示洋陆边界位置.

软流圈物质运动对鄂尔多斯块体周缘断陷盆地运动特征的影响

石云1,2, 廖欣1, 张达1,2, 刘春平1, 万飞1

研究软流圈物质运动及其对断陷盆地运动特征的影响，是揭示软流圈与岩石圈相互作用，认识华北克拉通破坏的深部动力学过程的基础.本文以鄂尔多斯块体周缘断陷盆地为研究对象，利用数值方法模拟了盆地底部软流圈物质的运动，进而分析了软流圈物质运动对周缘断陷盆地运动特征的影响.研究结果表明：（1）软流圈物质水平运动的区域流向为NWW-SEE向，流速基本一致，局部略有变化.随着深度增加，局部变化特征不再显著；（2）软流圈物质垂向运动存在区域性差异，其中鄂尔多斯体块体北部、西部以及北缘、西缘底部，物质以下沉流为主，尤其西缘下沉流更显著；块体中部、东部以及南缘、西南缘底部，以上升流为主；东缘底部，上升流与下沉流相间分布，以上升流为主.随着深度增加，上述区域性差异特征依然明显；（3）依据热物质的水平拖曳和垂向拉张作用对断陷盆地可能产生的影响，进一步推测，软流圈物质运动有利于北缘盆地的剪切走滑，东缘盆地的伸展拉张，南缘盆地的走滑兼拉张，西缘和西南缘盆地的走滑.

利用爆破地震揭示华北克拉通基底的高分辨速度结构——大丰—包头折射剖面的探测结果

赵金仁, 刘保金, 段永红, 潘素珍, 范振宇, 马策军, 邓晓果, 海燕, 王帅军, 李怡青

大丰-包头剖面以"高密度观测点距与炮距"为特点，我们在1334 km测线上获得了21炮高信噪比的地震资料.在对Pg波震相特点分析基础上利用反演方法处理、构建了基底的精细结构图像，揭示了沿剖面不同构造地块基底结构的差异.苏北盆地基底埋深4.5~9.0 km、苏鲁隆起1.5~2.0 km，基底埋深与速度结构的强烈起伏变化可视其为华北与扬子板块碰撞、挤压构造环境下形成复杂的构造格局在地震学上的体现；鲁西隆起区基底埋深浅、速度高，结构稳定；华北盆地Pg波到时滞后、视速度低，基底埋深7.0~10.0 km，速度结构与基底面存在局部的起伏变化.诸多现象揭示出该区为新生代沉积巨厚、规模较大的基底坳陷区.同时在盆地内不同构造单元基底结构呈局部分块、凹陷与凸起并存的构造格局，显示出新生代沉积活动显著、变化强烈、结构不稳定的构造特点；太行山前断裂、聊兰断裂是具有显著地震学标志的断裂构造带，断裂两侧基底界面呈现出"断崖式塌陷"和速度结构的强烈横向非均匀性.综合研究认为，太行山前断裂是华北地区一条重要的构造带，它的复杂性不仅体现在两侧地形地貌、地层介质的截然不同，其基底埋深及速度结构、地壳及地幔岩石圈结构均存在显著的差异，其重要的标志是太行山以东不仅地壳厚度发生了相当规模的减薄，岩石圈的厚度也明显减薄，亦即形成了华北克拉通破坏在东西部其基底-地壳-岩石圈的结构在空间上具有明显的差异性及强烈的横向非均匀性.

2016年11月13日新西兰凯库拉(Kaikoura)MW7.8地震同震位移和应力数值分析

程惠红, 张贝, 张怀, 石耀霖

2016年11月13日新西兰南岛北端凯库拉（Kaikoura）发生了MW7.8大地震，造成了强烈的地表变形并引发大面积滑坡和海啸的发生.基于美国地质调查局（USGS）断层滑动模型，建立全球同震横向不均匀并行椭球型地球模型，计算了此次新西兰凯库拉大地震产生的同震形变和应力及库仑应力变化.初步计算结果表明：新西兰凯库拉MW7.8地震造成断层上盘东北向抬升，下盘西南俯冲；引起发震区域同震位移较大，从凯库拉到坎贝拉（Campbell）以及首都惠灵顿（Wellington）整体上东北向抬升，最大同震水平位移1.2 m，垂直位移1.1 m.此次大地震释放了发震断层上积累的压应力，但增加了发震断层两端的挤压力；同时，同震剪应力变化增加了NE-SW向断层发生右旋滑动的危险性；采用此次地震发震断层参数计算得出的最大库仑应力变化增加区域集中在发震断层两端，可达到MPa量级.当分别采用新西兰北岛Awatere断裂系和南岛Wellington断裂系参数计算库仑应力变化时，发现新西兰北岛和南岛震中以南区域的库仑应力均增加，可触发部分余震的发生.

2013、2016年两次朝鲜核试验P波和面波信号幅值比差异的观测与分析

徐恒垒, 靳平, 朱号锋, 李欣

2016年1月6日，朝鲜再次进行了地下核试验.和上次2013核试验相比，此次试验震中位置接近，不同震相的平均幅值比却表现出明显的差异：在短周期P波幅值减小的情况下，长周期Rayleigh面波幅值增强，Love面波幅值减小.这给判断两次试验当量的相对大小带来了困难.本文在给出两次试验短周期P波和长周期面波幅值比测量结果的基础上，从地下核爆炸震源机制的角度对观测现象进行分析解释.研究结果表明，虽然各种形式的构造应力源都可以很好地拟合单次试验的长周期面波资料，但只有逆断层形式的构造应力释放能够解释两次试验不同震相幅值比差异现象.这是关于朝鲜核试验震源机制的一个新的发现，对于认识其震源性质具有重要意义.

2015年尼泊尔地震破裂过程的统一模型

刘刚1,2, 杨少敏2, 师宏波3, 聂兆生2, 熊维2, 王迪晋2, 李恒2, 周宇2, 乔学军2, 谭凯2, 王琪1

模拟2015年尼泊尔地震（主震MW7.8及最大余震MW7.3） GPS/InSAR同震位移、远震体波、高频GPS位移波形和强震加速度记录，构建统一震源模型.统一模型分布特征主要由InSAR观测决定，地震矩释放过程则与P波模型相似，静态与高频GPS观测增加了对破裂时空特征的约束强度；各种比对表明，该模型对各基于单一类型反演模型具有很好的兼容性，棋盘测试展现其具有更优空间分辨率，最小可恢复20 km×20 km尺度的空间特征，压缩了非同震信号或误差导致的零散瑕疵，主、余震破裂具有更好的空间对应关系.主震展布范围为140 km×80 km；4 m以上破裂集中在加德满都以北30 km、深度15 km的狭长区域内，最大滑动量为7.4 m；破裂持续总时长为60 s，破裂速度为3.3 km·s-1，子断层上升时间在10 s内.MW7.3余震破裂区域位于主震东侧边缘，滑动量围绕震中扩散，扩展范围为30 km×20 km，最大滑动量约为4.4 m，总破裂持续时间为35 s.本次地震中静态和高频的GPS观测亦具备独立约束主震破裂扩展过程的能力.

智利MW8.3地震与MW8.8地震的震源过程及其引起的库仑应力特征

林鑫1,2, 郝金来2, 姚振兴2

2015年9月17日6时54分32秒（北京时间）智利中部伊拉佩尔附近（震中31.57°S，71.67°W）发生了一次MW8.3大地震，在此次地震震中以南约500 km处的马乌莱地区曾于2010年2月27日14时34分11秒发生过一次MW8.8强震（震中36.12°S，72.90°W），两次地震余震分布区之间有约75 km的地震空区.本文利用远场体波与面波波形，基于有限断层模型，反演了这两次地震的震源破裂过程.结果显示这两次地震均为逆冲型大地震，2015年伊拉佩尔MW8.3地震的平均滑动角度为107°，平均滑动量为2.43 m，平均破裂速度为1.82 km·s-1，标量地震矩为3.28×1021Nm，95%的标量地震矩在104 s内得到了释放.最大滑动量约8 m，位于沿走向75 km，深度8 km处.2010年马乌莱MW8.8地震的平均滑动角度为109°，平均滑动量为4.95 m，平均破裂速度1.90 km·s-1，标量地震矩为1.86×1022Nm，95%的标量地震矩在121 s内得到了释放.最大滑动量约12.5 m，位于沿走向100 km，深度21 km处.2015年伊拉佩尔MW8.3地震浅部更大的滑动量应该是其引起了较大海啸的一个原因.基于破裂滑动分布，我们计算了这两次地震引起的周边俯冲带上静态库仑应力变化，结果显示两次地震均显著增加了周边俯冲带上的库仑应力，2010年马乌莱地震使得2015年伊拉佩尔地震震源区附近的库仑应力增加了（0.01~0.15）×105Pa，从应力积累的角度看，2010年马乌莱地震有利于2015年伊拉佩尔地震的发生，对后者的发生起到了促进作用.

怀—涿地区深部孕震环境研究与涿鹿地震发震机制的讨论

刘文玉1,2,3, 李桐林2,4, 韩江涛2,4, 刘国兴2,4, 陈闫2, 韩凤清1, 韩松2

怀-涿地区是我国首都圈重要地震活动区之一，为探析北京地区深部孕震环境及发震机制，布设并完成了NWW向横跨怀-涿盆地的大地电磁测深数据采集、处理与反演工作，并对已有的区域重磁数据进行了三维聚焦反演.基于以上二维电性结构剖面和重磁三维结构，结合区域地质、地震探测和水化学资料，取得以下认识：（1）怀-涿盆地中下地壳存在低密度、低磁性和高导性的同源物质异常体，该异常平面上呈NEE向椭圆形分布，在温泉屯一带埋藏最浅，约12 km.而盆地边缘岩体地球物理特征表现为高密度、中高磁性和高电阻率.震中多发生在盆岭交汇处，而震源位置则处在物性结构梯度带上，表明中下地壳不同物质的电性、密度、磁性及温度的差异是怀-涿地区深部重要的孕震环境.（2）怀-涿地区中下地壳高导异常体可能为上涌的地幔物质与沿断裂带进入地壳内部的地表水共同的反映.（3）在怀-涿盆地西北缘和东南缘形成的两大震区与盆地内部高温流体的运移有着密切关系，即两大震区为同一高温流体在中下地壳与围岩相互作用的结果.（4）本次涿鹿地震发生可能的机制为：在NEE向构造应力作用下，地下高温流体向NNW方向缓慢迁移，当遇到大海陀岩体阻挡后，转而从岩石结构稳定性较差的老君山亚口向东部延-矾盆地迁移，在高温流体迁移的过程中促使杏园村-万窑村一带的老君山体发生高倾角右旋走滑型断裂.

1975年海城MS7.3地震强地面运动模拟

赵宏阳1, 陈晓非1,2

地震强地面运动预测对工程的抗震设计，地震危害性分析以及减轻特定地区可能发生的大地震所造成的灾害具有重要的作用.本文根据辽宁省海城地区的地质资料和发生于1975年2月4日辽宁省海城市的MS7.3地震资料，分别构造了海城地区的地下速度结构和海城地震的震源模型，并且使用可以准确描述地形起伏的曲线网格有限差分方法计算了海城地震的波场传播过程.通过对计算得到的波场快照、合成理论地震图以及地震烈度的分析表明：（1）震源模型、地下的速度结构和地形起伏对海城地震的波场传播模拟具有重要的影响，它们所产生的近断层效应、方向性效应和盆地效应明显；（2）通过计算得到的海城地震的理论烈度分布与通过震后调查得到的烈度分布大体符合，验证了本文所构造的震源模型和速度结构的合理性.

汶川地震科学钻探3号井孔附近微震震源参数确定及其意义

叶庆东1, 丁志峰2,3, 王生文1, 余大新1, 郑晨2

基于微震监测仪器频带及波形记录的时频特征，我们筛选出汶川地震科学钻探3号井孔周围微震台阵2012年记录的218个ts-tp<1 s的微震.通过盖戈法与和达法相结合确定微震震源的几何参数，发现这些微震分布大体呈NE-SW展布，与龙门山断裂带的走向基本一致.无论是采用《地震台站观测规范》中的量规函数（量规函数GF）还是李学政等（2003）的量规函数（量规函数LXZ），近震震级均与矩震级呈现出较好的线性关系，向震级小的一端延伸时都表现为ML < MW，但采用李学政等的量规函数时该趋势更加明显.同时采用Brune和Boatwright震源谱衰减模型对观测震源谱的拟合表明拐角频率具有模型依赖性：基于Brune模型拟合得到的拐角频率大于基于Boatwright模型得到的拐角频率.无论基于哪一种模型，矩震级与拐角频率、破裂半径的对数线性关系均较弱，与应力降、视应力的对数则存在较好的线性关系.这些关系不支持应力降、折合能量、视应力为常数的观点，表明微震与大地震的震源物理过程存在差异.视应力与应力降成比例，比例系数小于0.5，表明破裂动力学模式符合Savage-Wood模式.近震震级与矩震级拟合关系Mw=a+bML中b的大小与应力降和地震矩的关系有关，Δσ∝M0γ，则b=1/（1+γ），因此从b的大小可以粗略地判断应力降与地震矩的关系.本文对应于γ≈1的情况，与基于量规函数LXZ得到的近震震级与矩震级关系中系数b=0.53吻合，这说明仅从辐射能量的角度考虑量规函数LXZ较量规函数GF准确.

汶川地震砾性土液化场地特征解析

袁晓铭1, 王海1, 曹振中2, 徐鸿轩1

通过成都平原砾性土场地勘察测试，研究汶川地震中大量砾性土液化场地的基本特性，找出一般规律，对砾性土场地液化发生主客观原因提出解释，并修正以往若干认识偏差.分析表明：汶川地震液化砾性土层粒径范围宽，含砾量5%~85%甚至更大，同时其实测剪切波速140~270 m·s-1，修正剪切波速160~314 m·s-1，都远超历史记录；液化砾性土场地1/2集中在Ⅷ度区内，表明如砂土层液化一样，砾性土场地大规模液化需要较强地震动触发，但超过触发强度后液化规模增长均有限；成都平原浅表地层二元基本结构是汶川地震中出现大量砾性土场地的客观条件之一，该结构可使饱和砾性土层处于封闭状态，构成了砾性土液化的基本条件；虽然液化砾性土层剪切波速很高，但实际上大多松散状态，是此次地震大量砾性土场地发生液化的客观条件之二；地震中地表（井中）喷出物与地下实际液化土类大相径庭，且液化层埋深大多小于6.0 m，以往以地表喷出物反推地下液化层土性类型的做法不再成立；认为砾性土层波速大、透水性好而不会液化的传统认识也不再成立，但砾性土层液化条件与砂土层液化条件不同，前者要求更高.

龙门山构造带深部动力学过程与地表地质过程的耦合关系

颜照坤1,2, 王绪本1,3, 李勇1, 罗威1,3, 杨宜海1,3, 王兴建1, 邵崇建1, 闫亮1

发生在地球浅层的2008年汶川地震驱动了龙门山及前陆地区的地表同震垂向位移.根据冲断带-前陆盆地弹性挠曲模型理论，在进行弹性挠曲模拟反演的基础上，结合对深部地球物理特征（泊松比、电性结构）的分析，发现龙门山前陆盆地现今岩石圈有效弹性厚度（Te）具有自东向西逐渐减薄的趋势，自川中地区的30~40 km减至龙门山地区的10~20 km.在对晚三叠世以来前陆盆地各阶段盆地结构进行刻画的基础上，进行弹性挠曲模拟反演，推断龙门山前陆盆地的前渊地区（四川盆地西部）岩石圈的Te值自晚三叠世以来具有逐渐减薄的趋势.这可能与松潘-甘孜地块下方广泛存在的软流圈热物质对四川盆地西部岩石圈下部的长期加热而导致的熔融有关，反映了地球深部动力学过程与地球表层盆地演化之间的耦合关系.

华南东部吉安—福州剖面岩石圈电性结构研究

胡祥云1, 毕奔腾2, 刘国兴3, 韩江涛3, 蔡建超1, 彭荣华1, 徐珊1

为了研究华南东部地区岩浆活动的深部构造背景，对吉安-福州宽频大地电磁测深剖面数据进行了系统的分析和处理，并利用非线性共轭梯度法进行二维反演，得到了武夷隆起带及周缘地区的岩石圈电性结构；结合区域重磁资料，详细分析了研究区内地壳、上地幔电性结构特征及地质含义.结果表明：华南东部地区岩石圈电性结构存在明显的分区性，并且壳内普遍发育不同成因的高导层，揭示出华南东部地区不同构造单元内的岩浆活动具有不同的成岩构造背景.其中，东南沿海褶皱带深部热侵蚀活跃，岩石圈物质和结构被强烈改造，电阻率普遍较低，软流圈上涌并伴随玄武岩浆底侵，导致岩石圈、地壳剧烈减薄；而武夷隆起带岩石圈电阻率相对较高，印支-燕山早期陆内挤压变形的构造形迹明显，晚中生代岩石圈拉张伸展作用对该地区岩石圈的物质结构有一定的改造.

中国地震台网监测能力评估和台站检测能力评分(2008—2015年)

王亚文1, 蒋长胜1, 刘芳2, 毕金孟1

针对中国地震台网"十五"项目建成后的地震监测能力科学评估的需求，为进一步优化台网布局、提升边疆海域等重点地区监测能力，本研究利用"基于概率的完整性震级"（PMC）方法，对中国地震台网1001个台站以及2008-10-01-2015-09-17期间实际产出的地震观测资料进行了研究，分析了指定震级档下的检测概率PE和最小完整性震级MP的分布.除台网整体监测能力分布外，为直观地用单分值表述逐个台站的地震检测能力，本文发展了基于等振幅曲线的"地震检测能力评分表"，给出了国家台和区域台每个台站的地震检测能力评分统计特征和空间分布特征.此外，研究中还采用设定"最佳"地震监测能力目标函数的方式，模拟了通过改进观测条件可获得的地震台网监测能力提升的理论结果.研究结果表明，我国华北和东南沿海等东部地区地震监测能力较高，西部尤其是青藏高原南部地区Mp仅约为4.5，近海海域Mp仅约为3.5；从单个地震台站的运行效益角度，台网运行水平和地震观测资料的分析程度对台站的实际的地震检测能力影响显著，新疆等部分台站稀疏地区地震检测能力较高，而中等台站密度的贵州等部分区域相对较低；国家台的地震检测能力评分Dscore系统优于区域台，新疆等西部边疆地区，以及福建等东南沿海地区的Dscore明显高于台站密集的东部地区；模拟结果显示，在现有台站布局条件下，通过台站优化改造和提升运维管理水平，可显著提升对内蒙古西部、四川西部、甘肃-青海的北部交界地区、鄂尔多斯地块内部、贵州大部分地区，以及我国近海海域、朝鲜半岛北部和中南半岛北部地区的地震监测能力.

三维复杂山谷地形SV波垂直输入地震反应分析

章小龙1,3, 李小军2,1, 周正华1,3, 陈国兴1,3, 彭小波4

本文基于显式有限元法研究了地震波垂直入射时三维复杂山谷地形对地震地面运动的影响，在数值分析中应用了三维化二维的解法和黏弹性人工边界的处理方法，实现了地震波垂直输入下三维复杂场地地震动数值模拟，并验证了该方法的合理性.以四川桃坪地区一山谷地形作为研究对象，基于地表高程数据分别建立了二维和三维场地模型，对比研究表明：在复杂地形情况下考虑二、三维模型时具有明显差异，三维模型能更真实地反映地形变化对地震动的影响，复杂地形条件下有必要考虑三维实际场地模型.本文对边界自由场的处理方法也可用于处理三维复杂场地地震动斜入射问题，为三维复杂地形场地地震效应研究提供参考.

应用地球物理学

基于稀疏反演理论的自动叠加速度反演方法

徐文君1, 殷俊锋1, 王华忠2, 冯波2

叠加速度分析技术是常规地震资料处理中的重要环节，也是经典的时间域速度建模方法.叠加速度分析技术主要包括速度谱计算和拾取两个步骤.至今为止，多数研究工作通过提高速度谱的分辨率以及抗噪声能力，获得高质量的速度谱从而有利于拾取.本文的目标是将叠加速度分析技术转为一个全自动化的处理流程.从参数估计的角度出发，将叠加速度估计转化为稀疏反演框架下的模型参数估计问题，并通过稀疏反演算法自动反演叠加速度，进而提高叠加速度建模的效率.为实现这一目标，首先给出了正问题的定义，即层状介质中CMP道集的预测模型，利用叠加速度、垂向双程走时（t0）以及反射子波以及CMP道集时距关系（如双曲时距关系）可以预测CMP道集.接着，速度分析反问题可以描述为已知观测的CMP道集，估计模型参数（叠加速度及t0时间等）.利用模型参数的稀疏性作为约束条件并用L0范数作为模型稀疏性的度量准则，叠加速度分析可以转化为L0范数约束下的稀疏反演问题.本文提出了一种基于预测校正思想的匹配追踪算法求解上述反问题，实现了自动叠加速度建模并为后续的高精度速度反演方法提供较好的初始模型.理论和实际资料的测试结果证明了本文方法的有效性.

快速3D抛物Radon变换地震数据保幅重建

王亮亮1,2, 毛伟建1,2, 唐欢欢1,2, 赵波3

为解决3D AVO地震数据快速保幅重建问题，在传统3D抛物Radon变换的基础上提出一种3D快速高阶抛物Radon变换方法.该方法将传统抛物Radon变换与正交多项式相结合，通过正交多项式系数描述地震数据AVO信息，确保重建后的地震数据具有良好保幅效果.同时，该方法引入新变量λx=qxf和λy=qyf，通过对qxf和qyf的整体采样，消除了3D高阶抛物Radon变换算子对频率的依赖，使变换算子的求逆过程仅需计算一次，大大节省计算时间.理论模型和实际地震资料的处理结果表明，该方法重建效率高，保幅效果良好.

基于波场分离的弹性波逆时偏移

王维红1, 张伟1, 石颖1,2, 柯璇1

尽管叠前逆时偏移成像精度高，但仅针对单一纵波的成像也可能形成地下介质成像盲区，由于基于弹性波方程的逆时偏移成像可形成多波模式的成像数据，因此弹性波逆时偏移成像可提供更为丰富的地下构造信息.本文依据各向同性介质的一阶速度-应力方程组构建震源和检波点矢量波场，再利用Helmholtz分解提取纯纵波和纯横波波场，使用震源归一化的互相关成像条件获得纯波成像，避免了直接使用坐标分量成像而引起的纵横波串扰问题.针对转换波成像的极性反转问题，文中提出一种共炮域极性校正方法.为有效节约存储成本，也提出一种适用于弹性波逆时偏移的震源波场逆时重建方法，在震源波场正传过程中，仅保存PML边界内若干层的速度分量波场，进而逆时重建出所有分量的震源波场.本文分别对地堑模型和Marmousi2模型进行了弹性波逆时偏移成像测试，结果表明：所提出的共炮域极性校正方法正确有效，基于波场分离的弹性波逆时偏移成像的纯波数据能够对复杂地下构造准确成像.

改进的高精度匹配追踪方法研究及应用

杨午阳1,2, 杨庆2, 何欣2, 鄢高韩2, 魏新建2, 陈德武2, 李东2

本文在常规算法的基础上，提出了一种改进的匹配追踪方法.该方法通过引入新的完备库构建策略，并以雷克子波作为原子，利用原始地震数据最大相关性估计完备库的原子的位置和能量，使得分解精度进一步提高，极大地提高了算法的适应性；为避免原子间隔过小问题，引进了最小原子间距，使得分解效率和分解质量进一步提高.模型试算和实际资料应用表明，本文算法不仅提高了信号稀疏表示的质量，加快了收敛速度，而且算法的适应性和分解精度也得到提高；该方法能够较好地挖掘地震有效信息，提高地震解释精度.

二阶同步挤压S变换及其在地震谱分解中的应用

黄忠来1,2, 张建中1,2, 邹志辉1,2

同步挤压S变换是一种处理非平稳信号的新时频变换方法，通过"挤压"信号的S变换结果，可以得到高分辨率的时频谱.但是，当信号的相位随时间呈非线性变化时，同步挤压S变换计算出的瞬时频率会出现误差，并造成时频谱分辨率降低.为了改善其对于该类信号的时频分析效果，我们利用时间和频率的二阶偏导数对瞬时频率计算式进行修正，提出二阶同步挤压S变换.合成信号处理结果表明，二阶同步挤压S变换的分辨率不但明显高于常用时频变换，在信号瞬时频率随时间呈二次或正弦变化的情况下，其时频挤压效果也好于同步挤压S变换.我们将二阶同步挤压S变换应用到天然气地震勘探资料的谱分解当中，结果表明，二阶同步挤压S变换可以很好地检测到与天然气相关的谱异常.因此，二阶同步挤压变换对于地震解释是一种很有潜力的方法.

基于经验模态分解的分数维地震随机噪声衰减方法

颜中辉1,2, 栾锡武1,2, 王赟3, 潘军1,2, 方刚1,2, 施剑1,2

经验模态分解算法（EMD）是一种基于有效波和噪声尺度差异进行波场分离的随机噪声压制方法，但由于实际地震数据波场复杂，导致模态混叠较严重，仅凭该方法进行去噪很难达到理想效果.本文基于EMD算法对信号多尺度的分解特性，结合Hausdorff维数约束条件，提出一种用于地震随机噪声衰减的新方法.首先对地震数据进行EMD自适应分解，得到一系列具有不同尺度的、分形自相似性的固有模态分量（IMF）；在此基础上，基于有效信号和随机噪声的Hausdorff维数差异，识别混有随机噪声的IMF分量，对该分量进行相关的阈值滤波处理，从而实现有效信号和随机噪声的有效分离.文中从仿真信号试验出发，到模型地震数据和实际地震数据的测试处理，同时与传统的EMD处理结果相对比.结果表明，本文方法对地震随机噪声的衰减有更佳的压制效果.

压缩小波变换和非线性阈值技术压制磁共振尖峰噪声方法研究

林婷婷, 杜文元, 徐洋, 龙云, 林君

地面磁共振是一种新的地球物理探测方法，能够通过探测地下水中氢质子丰度获取地下水含量、孔隙度等水文地质信息.然而，磁共振信号甚为微弱，仅达到纳伏级（10-9 V），极易受到噪声干扰.其中，尖峰噪声对磁共振信号影响最为严重，亟待研究有效的噪声抑制方法.小波多尺度分解硬阈值是近两年国际磁共振领域专家提出的尖峰噪声有效消除方法，但硬阈值算法设定阈值的固有缺陷会引发信号震荡，出现伪吉布斯效应，导致信号损失.基于此，本文提出压缩小波变换（Synchrosqueezing Wavelet Transform，SWT）和非线性阈值处理（Nonlinear Thresholding，NT）算法联合消除磁共振信号尖峰噪声干扰.首先选择Morlet小波作为基小波，使得信号与噪声数据具有更高的时频集中性，利于尖峰噪声消除.其次，基于压缩小波系数进行非线性处理，可以弥补利用硬阈值和软阈值进行噪声消除时所引起的信号损失.仿真数据和实际数据结果表明，SWT联合NT方法可以利用单次采集数据有效消除尖峰噪声干扰并还原信号.本文提出的消噪方法将为磁共振数据后续反演解释，如多指数弛豫反演，奠定坚实的基础.

基于随机反传和筛选模型的微震逆时定位成像

葛奇鑫, 韩立国, 靳中原

对于常规的逆时定位成像方法，成像结果中强震源的成像值通常远大于并且会掩盖弱震源；同时，成像结果中假象的压制与消除也一直是该技术中颇受关注且比较难解决的问题.对此，本文结合了混合成像条件与高通滤波，从图像对比度的角度加强定位成像效果.提出了反传检波点随机选择的方法，通过重复进行随机选择与随机分组，从而得到不同震源的、包括一些冗余在内的更多信息，通过对信息的融合以提高定位可靠性.提出了筛选模型的概念，将成像过程中各点的波场反传序列引入震源判断标准，构建函数以大致量化震源存在的可能性，结合阈值，构造出由0和1组成"筛选模型"，对成像结果进行通过性选择，以此消除假象并提高震源识别的正确性.通过简单模型和复杂模型，验证了本文提出方法的有效性以及对各类干扰因素的适应性与抵抗性.

中西部冲断带多尺度地球物理解释及其物理模拟实验

赵利1,2,3, 徐旭辉1, 方成名1, 陆建林1, 廖宗廷2

中西部冲断带形成于两古板块"镶嵌式"拼接成陆后的再冲断.多尺度地球物理资料解释表明，浅层构造变形具有"横向有序分带、垂向多属性分层、纵向差异分段"特征，深部构造变形表现为分层解耦和差异收缩，造山带与盆地的岩石圈在咬合冲断时强-弱层对置.本文利用物理模拟实验和延时摄影方法，基于"挤压-碰撞"模型正演了冲断带变形过程，实验结果表明：造山带仰冲盆地并相互拼接，前者冲起折返，后者前陆冲断；盆内滑脱层的存在会产生构造分层，上构造层的变形以断层相关褶皱为主，且扩展范围受控于滑脱层；上构造层的挤压缩短量比下构造层大，变形扩展更远；下构造层的变形以叠瓦构造和双重构造为主，其断层倾角由前陆向腹陆逐渐增大，断面由下凹变为上凸，断片由侧向叠置变为垂向叠置；高角度逆断层的变形经历了脆性变形、韧-脆性变形和韧性变形三个阶段.

地层压力条件下沁水盆地煤岩动静态弹性参数同步超声实验研究

李琼1, 何建军2, 陈杰1

静态弹性参数对储层压裂改造、应力场及裂缝预测具有重要意义，开展地层压力条件下煤岩动、静态弹性参数实验研究，获得动、静态弹性参数之间的关系，为利用动态弹性参数预测静态弹性参数提供了岩石物理依据.本次研究应用MTS岩石物理参数测试系统完成沁水盆地和顺地区的煤岩样在地层压力条件下的动静态弹性参数同步测试.结果表明：动态杨氏模量随压力的增加而增加，而动态泊松比随压力的变化较为复杂；动、静态杨氏模量之间呈线性关系，且动态杨氏模量大于静态杨氏模量；动、静态泊松比之间的相关性较差，大部分煤样的动态泊松比小于静态泊松比.获得的这些关系为动静弹性参数转换提供了基础，进而为利用地震资料进行静弹性参数预测，获得岩石力学性能参数提供了一种途径.

基于超级混合虚折射干涉法的阵列声波处理方法及其在套管井中的应用

许松, 苏远大, 唐晓明

在声学测井勘探时，复杂多变的测井条件（如胶结不好的套管井和随钻测井等）下的强直达干扰信号会导致地层信号的信噪比降低，使得地层有用信号的提取十分困难.本文在超级虚折射法的基础上，利用声源与接收器的互易原理，对原始波场信号进行互相关和褶积重建，并对所有可能的位形产生的信号进行叠加，将该叠加波场与超级虚折射波场进行叠加，重构出超级混合虚折射波场，使不同接收器上的折射波信噪比在超级虚折射的基础上进一步得到提高，显著提高了有用信号的信噪比，同时解决了超级虚折射近场能量不足的问题.套管井测井的理论模拟及实际处理表明，该方法可以很好地压制套管波信号、提高地层信号的信噪比.

信息来源：《地球物理学报》

编辑：贾源源、刘翰林

审阅：杜柠、陈婷、李佳威