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doi: 10.11939/jass.20200062
摘要:
基于华北地区（37°N—42°N，113.5°E—118.5°E）133个固定地震台站收集到的P波和S波震相数据，利用双差层析成像法反演了该地区地壳三维速度结构并对所用地震进行了重定位.结果显示：地震走时残差均方根的平均值由重定位前的0.265 s下降至0.008 s；重定位后的震源主要分布于6—16 km深度范围内；重定位后的地震在地质构造上主要呈条带状分布于断裂上，在速度结构上主要分布于高低速过渡带上且偏于高速区，其中唐山、邢台震源区中、下地壳内低速体的存在可能与深部流体、地幔热物质上涌有关；研究区内上地壳与中下地壳的高、低速分布特征有较大的差异，上地壳的速度主要受大地构造的控制，而中下地壳的速度与壳幔间作用、莫霍面隆升以及软流圈物质上涌等紧密相关。根据华北地区构造格局、演化过程、前人成果以及本文的地壳速度结构模型，本文推测华北克拉通破坏后，岩石圈大幅度减薄，软流圈物质上涌，这使得深部流体和高温岩浆沿着深部断裂和裂隙上涌侵入至中下地壳，导致中下地壳发震层的部分熔融与弱化，从而为地震的孕育和发生创造了条件.
基于华北地区（37°N—42°N，113.5°E—118.5°E）133个固定地震台站收集到的P波和S波震相数据，利用双差层析成像法反演了该地区地壳三维速度结构并对所用地震进行了重定位.结果显示：地震走时残差均方根的平均值由重定位前的0.265 s下降至0.008 s；重定位后的震源主要分布于6—16 km深度范围内；重定位后的地震在地质构造上主要呈条带状分布于断裂上，在速度结构上主要分布于高低速过渡带上且偏于高速区，其中唐山、邢台震源区中、下地壳内低速体的存在可能与深部流体、地幔热物质上涌有关；研究区内上地壳与中下地壳的高、低速分布特征有较大的差异，上地壳的速度主要受大地构造的控制，而中下地壳的速度与壳幔间作用、莫霍面隆升以及软流圈物质上涌等紧密相关。根据华北地区构造格局、演化过程、前人成果以及本文的地壳速度结构模型，本文推测华北克拉通破坏后，岩石圈大幅度减薄，软流圈物质上涌，这使得深部流体和高温岩浆沿着深部断裂和裂隙上涌侵入至中下地壳，导致中下地壳发震层的部分熔融与弱化，从而为地震的孕育和发生创造了条件.
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doi: 10.11939/jass.20200044
摘要:
利用2014年10月至2019年9月期间欧空局Sentinel-1卫星采集的合成孔径雷达数据分析了2014年2月12日新疆于田MS7.3地震的震后形变场。结果表明，此次地震造成了南硝尔库勒断裂上明显的震后形变，首次从地震形变场的角度验证了此次地震的发震构造为北东向的左旋走滑断裂，而非部分研究所认为的近南北向断裂。合成孔径雷达干涉测量得到的多年平均速率图显示主震的西侧仅出现了少量震后余滑且仍为强闭锁区，这意味着2008年和2014年于田两次MS7.3地震之间的区域仍存在发生强震的风险；在2014年主震的东侧，南硝尔库勒断裂和阿什库勒—硝尔库勒断裂呈蠕滑状态，故而余震较少，表明该区域近期发生强震的风险较低。
利用2014年10月至2019年9月期间欧空局Sentinel-1卫星采集的合成孔径雷达数据分析了2014年2月12日新疆于田MS7.3地震的震后形变场。结果表明，此次地震造成了南硝尔库勒断裂上明显的震后形变，首次从地震形变场的角度验证了此次地震的发震构造为北东向的左旋走滑断裂，而非部分研究所认为的近南北向断裂。合成孔径雷达干涉测量得到的多年平均速率图显示主震的西侧仅出现了少量震后余滑且仍为强闭锁区，这意味着2008年和2014年于田两次MS7.3地震之间的区域仍存在发生强震的风险；在2014年主震的东侧，南硝尔库勒断裂和阿什库勒—硝尔库勒断裂呈蠕滑状态，故而余震较少，表明该区域近期发生强震的风险较低。
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doi: 10.11939/jass.20200009
摘要:
本文使用第二代欧洲气象卫星MSG搭载的SEVIRI传感器数据，基于卫星数据稳健分析技术提取了意大利地区的三次热异常，并在此基础上增加热异常的判定条件，利用静止气象卫星高时间分辨率的特性，基于夜间多时相数据探究热异常与地震的相关性。结果显示：通过夜间多时相均值可更清晰地展示出研究区热异常的时空变化，基于改进后的判定条件可以有效地判断热异常是否可能与地震有关。此外，夜间多时相热异常的时空分布研究表明，云层的扩散与消失可能对热异常提取结果有重要影响。
本文使用第二代欧洲气象卫星MSG搭载的SEVIRI传感器数据，基于卫星数据稳健分析技术提取了意大利地区的三次热异常，并在此基础上增加热异常的判定条件，利用静止气象卫星高时间分辨率的特性，基于夜间多时相数据探究热异常与地震的相关性。结果显示：通过夜间多时相均值可更清晰地展示出研究区热异常的时空变化，基于改进后的判定条件可以有效地判断热异常是否可能与地震有关。此外，夜间多时相热异常的时空分布研究表明，云层的扩散与消失可能对热异常提取结果有重要影响。
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doi: 10.11939/jass.20200039
摘要:
本文首先介绍了无人机摄影测量技术获取数字高程模型（digital elevation model，缩写为DEM）和地貌数据（正射影像）的作业流程，对比分析了3种不同质量密集点云生成的DEM在水平位置和高程上的差异；然后以1709年中卫南M7½大地震的主体地表破裂带为例，提取其上地震断层的垂直位错量和水平位移量。研究结果显示：高质量密集点云生成的DEM分辨率可达厘米级，且处理时间不需太长，其水平位置和高程与另外两种质量密集点云生成的DEM差异均小于0.100 m；基于高质量密集点云可生成6.33 cm/pix分辨率的DEM，提取1709年中卫南地震地表破裂带上地震断层的垂直位错量为（0.704±0.293） m，水平位移量为5.1 m，与前人的研究结果相吻合，代表了1709年地震的同震位移，这表明无人机摄影测量技术能够获取地震地表破裂带典型场点高分辨率的地形地貌数据，并基于生成的DEM可进一步提取地震断层的定量参数。
本文首先介绍了无人机摄影测量技术获取数字高程模型（digital elevation model，缩写为DEM）和地貌数据（正射影像）的作业流程，对比分析了3种不同质量密集点云生成的DEM在水平位置和高程上的差异；然后以1709年中卫南M7½大地震的主体地表破裂带为例，提取其上地震断层的垂直位错量和水平位移量。研究结果显示：高质量密集点云生成的DEM分辨率可达厘米级，且处理时间不需太长，其水平位置和高程与另外两种质量密集点云生成的DEM差异均小于0.100 m；基于高质量密集点云可生成6.33 cm/pix分辨率的DEM，提取1709年中卫南地震地表破裂带上地震断层的垂直位错量为（0.704±0.293） m，水平位移量为5.1 m，与前人的研究结果相吻合，代表了1709年地震的同震位移，这表明无人机摄影测量技术能够获取地震地表破裂带典型场点高分辨率的地形地貌数据，并基于生成的DEM可进一步提取地震断层的定量参数。
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doi: 10.11939/jass.20200041
摘要:
为评估全球潮汐模型在我国潮汐改正中的适用性，本文利用2016—2018年期间10套gPhone重力仪的观测资料进行了潮汐观测数据的精度评定，而后基于均方根、和方根、纬度依赖关系以及重力残差等指标进行了全球潮汐模型的精度评定。结果表明：gPhone重力仪潮汐观测的一些评价指标达到甚至超越了早期超导重力仪，例如M2波潮汐因子的中误差普遍小于0.000 70，最高精度达到了0.000 14，5个主要潮波的稳定度均≤0.0015；7个全球潮汐模型中，带有地球扁率影响的DDW/NHi和M2001模型的和方根较小，仅为0.288×10−8 m/s2。精度最高的乌什站重力残差还表明了DDW/NHi模型的潮汐改正精度（±0.4×10−8—±1.0×10−8 m/s2）不及观测模型的（±0.1×10−8—±0.5×10−8 m/s2），但依然优于M2001模型（±0.7×10−8—±1.4×10−8 m/s2）；与传统的Molodensky全球潮汐模型的改正精度（±0.5×10−8—±1.5×10−8 m/s2）相比，DDW/NHi模型的改正精度提高了1×10−8—2×10−8 m/s2.
为评估全球潮汐模型在我国潮汐改正中的适用性，本文利用2016—2018年期间10套gPhone重力仪的观测资料进行了潮汐观测数据的精度评定，而后基于均方根、和方根、纬度依赖关系以及重力残差等指标进行了全球潮汐模型的精度评定。结果表明：gPhone重力仪潮汐观测的一些评价指标达到甚至超越了早期超导重力仪，例如M2波潮汐因子的中误差普遍小于0.000 70，最高精度达到了0.000 14，5个主要潮波的稳定度均≤0.0015；7个全球潮汐模型中，带有地球扁率影响的DDW/NHi和M2001模型的和方根较小，仅为0.288×10−8 m/s2。精度最高的乌什站重力残差还表明了DDW/NHi模型的潮汐改正精度（±0.4×10−8—±1.0×10−8 m/s2）不及观测模型的（±0.1×10−8—±0.5×10−8 m/s2），但依然优于M2001模型（±0.7×10−8—±1.4×10−8 m/s2）；与传统的Molodensky全球潮汐模型的改正精度（±0.5×10−8—±1.5×10−8 m/s2）相比，DDW/NHi模型的改正精度提高了1×10−8—2×10−8 m/s2.
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doi: 10.11939/jass.20200110
摘要:
本文利用2010年1月至2020年6月巧家地震和鲁甸地震震源区周围发生的地震事件的走时观测资料，应用双差层析成像方法获得了2014年MS6.5鲁甸地震和2020年5月18日巧家MS5.0地震周边区域中上地壳的P波速度结构。成像结果显示整个研究区域的速度结构存在很强的非均匀性：在鲁甸地震震源区附近，浅部存在速度高达6.4 km/s的显著高速异常，10 km以下存在速度低至约5.8 km/s的明显低速异常；鲁甸地震的初始破裂点位于高低速异常的过渡带；在2010年巧家MS4.8地震和2020年巧家MS5.0地震的震源区，尽管浅部没有显著的高速异常，但在主震的初始破裂点下方均存在明显的局部低速异常；巧家北部中上地壳存在明显低速异常。
本文利用2010年1月至2020年6月巧家地震和鲁甸地震震源区周围发生的地震事件的走时观测资料，应用双差层析成像方法获得了2014年MS6.5鲁甸地震和2020年5月18日巧家MS5.0地震周边区域中上地壳的P波速度结构。成像结果显示整个研究区域的速度结构存在很强的非均匀性：在鲁甸地震震源区附近，浅部存在速度高达6.4 km/s的显著高速异常，10 km以下存在速度低至约5.8 km/s的明显低速异常；鲁甸地震的初始破裂点位于高低速异常的过渡带；在2010年巧家MS4.8地震和2020年巧家MS5.0地震的震源区，尽管浅部没有显著的高速异常，但在主震的初始破裂点下方均存在明显的局部低速异常；巧家北部中上地壳存在明显低速异常。
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doi: 10.11939/jass.20200033
摘要:
基于震源动力学模型，采用曲线网格有限差分方法模拟了水平自由地表及实际地形条件下2010年玉树MS7.1地震的震源破裂过程及相应的地面地震动，获取了断层面上的破裂传播过程、最终滑移量分布及峰值地面速度分布，讨论了水平自由地表及实际地形对玉树地震破裂过程及相应地震动的影响。基于本文设定的动力学模型，模拟结果显示：断层面上的高应力降是玉树地震出现超剪切破裂传播现象的主要原因；计算区域的实际地形阻碍了由自由地表引起的超剪切破裂的产生，对断层面滑移量的分布特征及滑动速率影响较大，进而在一定程度上降低了地震动峰值，同时对地震动的分布特征产生影响，且地震动平行断层面的水平分量相对受影响更大。
基于震源动力学模型，采用曲线网格有限差分方法模拟了水平自由地表及实际地形条件下2010年玉树MS7.1地震的震源破裂过程及相应的地面地震动，获取了断层面上的破裂传播过程、最终滑移量分布及峰值地面速度分布，讨论了水平自由地表及实际地形对玉树地震破裂过程及相应地震动的影响。基于本文设定的动力学模型，模拟结果显示：断层面上的高应力降是玉树地震出现超剪切破裂传播现象的主要原因；计算区域的实际地形阻碍了由自由地表引起的超剪切破裂的产生，对断层面滑移量的分布特征及滑动速率影响较大，进而在一定程度上降低了地震动峰值，同时对地震动的分布特征产生影响，且地震动平行断层面的水平分量相对受影响更大。
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doi: 10.11939/jass.20200043
摘要:
本文采用基于数据驱动的深度降噪自编码网络构建了瑞雷面波群速度、相速度频散特性与地壳厚度正反演函数的关系，并利用最新频散模型反演了中国大陆的地壳厚度。对于神经网络架构体系的评价，除了考虑传统意义上的测试误差、训练误差之外，本文还用已知物理原理的正演结果与网络预测结果进行比较；在设计网络构架时，同时考虑地球模型和面波频散的正反演问题，即解码过程对应正演过程，编码过程对应反演过程。另外，针对观测频散数据具有噪声的特点，对训练样本加噪声，使解码器解码出无噪声输入，以达到对观测数据降噪的目的。对网络各种参数多次调试、分析再优化组合，最终获得稳健的神经网络，并据此反演出中国大陆地壳厚度。本研究结果与已有的不同手段得到的地壳厚度模型相比，吻合度较高，表明深度降噪自编码神经网络能很好地揭示面波频散与地壳厚度之间的非线性关系，是利用面波频散反演地壳厚度的一种可行的和可信的方法。
本文采用基于数据驱动的深度降噪自编码网络构建了瑞雷面波群速度、相速度频散特性与地壳厚度正反演函数的关系，并利用最新频散模型反演了中国大陆的地壳厚度。对于神经网络架构体系的评价，除了考虑传统意义上的测试误差、训练误差之外，本文还用已知物理原理的正演结果与网络预测结果进行比较；在设计网络构架时，同时考虑地球模型和面波频散的正反演问题，即解码过程对应正演过程，编码过程对应反演过程。另外，针对观测频散数据具有噪声的特点，对训练样本加噪声，使解码器解码出无噪声输入，以达到对观测数据降噪的目的。对网络各种参数多次调试、分析再优化组合，最终获得稳健的神经网络，并据此反演出中国大陆地壳厚度。本研究结果与已有的不同手段得到的地壳厚度模型相比，吻合度较高，表明深度降噪自编码神经网络能很好地揭示面波频散与地壳厚度之间的非线性关系，是利用面波频散反演地壳厚度的一种可行的和可信的方法。
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doi: 10.11939/jass.20200087
摘要:
基于DONET海底观测网的直达S波地震记录，采用波形旋转互相关方法和最小特征值最小化方法求得了横波分裂快轴方向和分裂时间，获得了日本南海海域俯冲带地震波的各向异性结果。结果显示：该俯冲带地震波的各向异性快轴方向基本平行于南海海槽走向，分裂时间为0.1—0.96 s。这表明：日本南海海域俯冲带各向异性来源于太平洋俯冲板块上覆地幔楔和菲律宾海俯冲板块；地幔楔各向异性产生于二维地幔楔拐角流致使各向异性矿物晶体发生定向排列；菲律宾海俯冲板块的各向异性则产生于板块扩张时期形成的“化石各向异性”和俯冲过程中板块挠曲产生的断层；南海海域俯冲带大范围变化的分裂时间反映了该地区各向异性强度和/或厚度的不均匀性。
基于DONET海底观测网的直达S波地震记录，采用波形旋转互相关方法和最小特征值最小化方法求得了横波分裂快轴方向和分裂时间，获得了日本南海海域俯冲带地震波的各向异性结果。结果显示：该俯冲带地震波的各向异性快轴方向基本平行于南海海槽走向，分裂时间为0.1—0.96 s。这表明：日本南海海域俯冲带各向异性来源于太平洋俯冲板块上覆地幔楔和菲律宾海俯冲板块；地幔楔各向异性产生于二维地幔楔拐角流致使各向异性矿物晶体发生定向排列；菲律宾海俯冲板块的各向异性则产生于板块扩张时期形成的“化石各向异性”和俯冲过程中板块挠曲产生的断层；南海海域俯冲带大范围变化的分裂时间反映了该地区各向异性强度和/或厚度的不均匀性。
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doi: 10.11939/jass.20200046
摘要:
为了重构或恢复存在严重干扰或数据缺失的台站观测数据，本文基于周边已有台站的高质量观测数据采用XGBoost机器学习方法重构地磁日变。仿真试验的结果显示，无论是磁静日还是磁扰日，地磁场分量重构的绝对残差均低于0.1 nT。试验统计数据及重构结果残差曲线的对比分析表明，地磁日变重构精度与地磁活动性和待重构信号的时变剧烈程度有关；相较于反向传播神经网络，XGBoost方法的重构精度更高。本文研究表明，基于XGBoost机器学习的重构方法在处理非线性复杂问题方面具有优势，能够用于高精度重构存在严重干扰或数据缺失的地磁台站观测数据。
为了重构或恢复存在严重干扰或数据缺失的台站观测数据，本文基于周边已有台站的高质量观测数据采用XGBoost机器学习方法重构地磁日变。仿真试验的结果显示，无论是磁静日还是磁扰日，地磁场分量重构的绝对残差均低于0.1 nT。试验统计数据及重构结果残差曲线的对比分析表明，地磁日变重构精度与地磁活动性和待重构信号的时变剧烈程度有关；相较于反向传播神经网络，XGBoost方法的重构精度更高。本文研究表明，基于XGBoost机器学习的重构方法在处理非线性复杂问题方面具有优势，能够用于高精度重构存在严重干扰或数据缺失的地磁台站观测数据。
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doi: 10.11939/jass.20200103
摘要:
本文对大西洋中北部两侧5个地震台站2015年记录到的地震数据进行处理，计算噪声功率谱密度和概率密度函数，并通过极化分析对双频微地动频段不同周期的主导源区方位角分布进行了分析。研究结果显示：大西洋中北部台站双频微地动发生显著分裂，各台站峰值周期各不同，且来自相同方向和不同方向的源区都有可能造成双频微地动的分裂；大西洋中北部噪声功率谱密度随季节变化复杂，部分台站的功率谱密度的振幅冬季比夏季强，部分台站的夏季比冬季强；而大西洋中北部台站源区方位受季节影响不大，台站主要源区方位不变，且两季的源区方位角呈大范围的重合；大西洋东岸中北部台站，夏季受台站以南大西洋源区影响更多，冬季受台站以北大西洋源区影响更多；靠近加勒比海位于大西洋西岸的台站，其双频微地动源区方向在冬季和夏季都更多指向加勒比海；大西洋西岸纬度最低的台站MPG，其双频微地动冬季主要受台站以北大西洋源区的影响，而夏季则同时受到台站以北大西洋源区和台站西南方位很可能源于太平洋源区的共同影响。
本文对大西洋中北部两侧5个地震台站2015年记录到的地震数据进行处理，计算噪声功率谱密度和概率密度函数，并通过极化分析对双频微地动频段不同周期的主导源区方位角分布进行了分析。研究结果显示：大西洋中北部台站双频微地动发生显著分裂，各台站峰值周期各不同，且来自相同方向和不同方向的源区都有可能造成双频微地动的分裂；大西洋中北部噪声功率谱密度随季节变化复杂，部分台站的功率谱密度的振幅冬季比夏季强，部分台站的夏季比冬季强；而大西洋中北部台站源区方位受季节影响不大，台站主要源区方位不变，且两季的源区方位角呈大范围的重合；大西洋东岸中北部台站，夏季受台站以南大西洋源区影响更多，冬季受台站以北大西洋源区影响更多；靠近加勒比海位于大西洋西岸的台站，其双频微地动源区方向在冬季和夏季都更多指向加勒比海；大西洋西岸纬度最低的台站MPG，其双频微地动冬季主要受台站以北大西洋源区的影响，而夏季则同时受到台站以北大西洋源区和台站西南方位很可能源于太平洋源区的共同影响。
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