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doi: 10.11939/jass.20180072
摘要:
本文提出了一种基于L1范数正则化的基线校正新方法，即以拟合速度时程误差最小为目标，以基线漂移本身尽可能小为约束条件，经过凸优化多次迭代自动求解出满足条件的基线漂移，避免了人为选取基线漂移分段次数和基线漂移起止时刻的主观干扰；随后利用该方法分别对多组加入了基线漂移噪声模型的强震动加速度记录进行验证。结果表明：本文方法对于识别和处理单段式、两段式和多段式的基线漂移噪声具有普适性，能敏锐地捕捉到速度时程发生漂移的趋势（斜率变化），无需预先设定加速度基线漂移模型也可有效地识别出多种基线漂移噪声的起止位置和漂移程度；地震记录事前部分对本文方法处理结果影响较大，当记录事前部分足够长（如20 s）时，识别基线漂移噪声的准确性较高，位移时程可以较好地与原始位移匹配；而对于发生漂移的速度时程，本文方法可以不受地震事前部分长短的干扰，甚至在加速度记录出现明显丢头现象时，也能很好地实现峰值速度和整个速度时程的恢复。
本文提出了一种基于L1范数正则化的基线校正新方法，即以拟合速度时程误差最小为目标，以基线漂移本身尽可能小为约束条件，经过凸优化多次迭代自动求解出满足条件的基线漂移，避免了人为选取基线漂移分段次数和基线漂移起止时刻的主观干扰；随后利用该方法分别对多组加入了基线漂移噪声模型的强震动加速度记录进行验证。结果表明：本文方法对于识别和处理单段式、两段式和多段式的基线漂移噪声具有普适性，能敏锐地捕捉到速度时程发生漂移的趋势（斜率变化），无需预先设定加速度基线漂移模型也可有效地识别出多种基线漂移噪声的起止位置和漂移程度；地震记录事前部分对本文方法处理结果影响较大，当记录事前部分足够长（如20 s）时，识别基线漂移噪声的准确性较高，位移时程可以较好地与原始位移匹配；而对于发生漂移的速度时程，本文方法可以不受地震事前部分长短的干扰，甚至在加速度记录出现明显丢头现象时，也能很好地实现峰值速度和整个速度时程的恢复。
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doi: 10.11939/jass.20180068
摘要:
本文选取GS-15型、gPhone型、PET型和CG-5型等4种观测陆地重力常用的相对重力仪，对比几种仪器在不同背景观测环境下和不同测评时长的地震噪声等级计算结果。综合分析结果显示：金属弹簧（gPhone型、GS-15型、PET型）与石英弹簧型（CG-5型）重力仪对环境噪声的敏感性存在一定差异，但取测评时长中最平静5天和最平静1天的数据所计算地震噪声等级结果相近。因此，对于流动重力观测点，可以取最平静1天的数据来评价观测点的环境噪声水平和观测精度，为流动重力测点选址提供了方法支撑。
本文选取GS-15型、gPhone型、PET型和CG-5型等4种观测陆地重力常用的相对重力仪，对比几种仪器在不同背景观测环境下和不同测评时长的地震噪声等级计算结果。综合分析结果显示：金属弹簧（gPhone型、GS-15型、PET型）与石英弹簧型（CG-5型）重力仪对环境噪声的敏感性存在一定差异，但取测评时长中最平静5天和最平静1天的数据所计算地震噪声等级结果相近。因此，对于流动重力观测点，可以取最平静1天的数据来评价观测点的环境噪声水平和观测精度，为流动重力测点选址提供了方法支撑。
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doi: 10.11939/jass.20180058
摘要:
采用九寨沟MS7.0地震的余震直达P波、S波走时数据，通过体波走时层析成像方法，获得了震源区及其邻区的P波和S波速度结构，并利用成像结果对余震进行了重定位。结果显示：余震主要集中分布于高、低速异常交界处偏低速异常一侧，呈走向NNW，倾向SW，倾角较高的分布特征；余震序列两侧的P波、S波速度结构揭示了发震断层两侧介质性质的差异，即上盘为刚性较强的高地震波速度区，下盘为刚性较弱的低地震波速度区。由余震分布特征和地震波速度结构推断：九寨沟地震发生在上地壳底部，发震断层具有上盘地震波速度高、下盘地震波速度低的特征；主震引起的后续破裂在上地壳内部的剧烈形变区内传播，破裂能量终止于25 km深度附近。
采用九寨沟MS7.0地震的余震直达P波、S波走时数据，通过体波走时层析成像方法，获得了震源区及其邻区的P波和S波速度结构，并利用成像结果对余震进行了重定位。结果显示：余震主要集中分布于高、低速异常交界处偏低速异常一侧，呈走向NNW，倾向SW，倾角较高的分布特征；余震序列两侧的P波、S波速度结构揭示了发震断层两侧介质性质的差异，即上盘为刚性较强的高地震波速度区，下盘为刚性较弱的低地震波速度区。由余震分布特征和地震波速度结构推断：九寨沟地震发生在上地壳底部，发震断层具有上盘地震波速度高、下盘地震波速度低的特征；主震引起的后续破裂在上地壳内部的剧烈形变区内传播，破裂能量终止于25 km深度附近。
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doi: 10.11939/jass.20170161
摘要:
采用多井对多震的方式，选取山东省地下流体观测井网中同震响应较好的6口观测井作为研究对象，分别从水位变化形态和幅度对比分析2011年日本MW9.0地震、2012年苏门答腊MW8.6地震和2015年尼泊尔MW7.8地震引起的井水位变化特征，探讨引起该变化的可能机理。研究结果显示：水位同震变化形态以振荡为主；通过定量分析认为聊古一井井水位的阶升是由含水层渗透系数增大所致；位于同一断裂带上的聊古一井和鲁27井井水位在同一地震中所表现的变化形态不同，可能与两个观测井所处的地质构造条件和地震活动背景不同有关；区域应力场的变化会影响栖霞鲁07井的水位同震变化形态；水位同震变化幅度与震级、井震距存在一定关系，同时也取决于含水层水文地质条件的变化量。
采用多井对多震的方式，选取山东省地下流体观测井网中同震响应较好的6口观测井作为研究对象，分别从水位变化形态和幅度对比分析2011年日本MW9.0地震、2012年苏门答腊MW8.6地震和2015年尼泊尔MW7.8地震引起的井水位变化特征，探讨引起该变化的可能机理。研究结果显示：水位同震变化形态以振荡为主；通过定量分析认为聊古一井井水位的阶升是由含水层渗透系数增大所致；位于同一断裂带上的聊古一井和鲁27井井水位在同一地震中所表现的变化形态不同，可能与两个观测井所处的地质构造条件和地震活动背景不同有关；区域应力场的变化会影响栖霞鲁07井的水位同震变化形态；水位同震变化幅度与震级、井震距存在一定关系，同时也取决于含水层水文地质条件的变化量。
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doi: 10.11939/jass.20180027
摘要:
通过建立三维数值模型，对隐伏正断层在均匀错动和倾斜错动方式下土体的破裂过程进行研究。利用应力罗德参数和等效塑性应变分别对断层错动过程中上覆土体的应力状态和破坏形式进行分析，并提出土体破裂的判别方法。通过对数值模拟结果的分析得到以下结论：① 在断层错动过程中，下盘一侧受断层错动影响的上覆土体的应力状态经压剪→纯剪→拉剪逐渐变化，而上盘一侧上覆土体的应力状态变化较为复杂，经压剪→纯剪→拉剪→纯剪→压剪重复变化；② 在断层均匀错动过程中，断层下盘一侧土体的破裂率先出现在地表拉剪区内，随错动量的增大，破裂带向两侧、向深部扩展；同时，下盘一侧土体的底部产生破坏，并斜向上扩展，逐渐与顶部破裂相连；③ 在断层倾斜错动过程中，地表破裂出现的位置和上覆土体的厚度有关。对于厚度较大的土体，正断层倾斜错动能够在地表形成与断层走向有一定夹角、且与断层长度相比长度很短的地表破裂或地裂缝，而数值模拟可补充正断层错动导致的地表破裂的模式，为研究地裂缝的形成机理和分布形式提供依据。
通过建立三维数值模型，对隐伏正断层在均匀错动和倾斜错动方式下土体的破裂过程进行研究。利用应力罗德参数和等效塑性应变分别对断层错动过程中上覆土体的应力状态和破坏形式进行分析，并提出土体破裂的判别方法。通过对数值模拟结果的分析得到以下结论：① 在断层错动过程中，下盘一侧受断层错动影响的上覆土体的应力状态经压剪→纯剪→拉剪逐渐变化，而上盘一侧上覆土体的应力状态变化较为复杂，经压剪→纯剪→拉剪→纯剪→压剪重复变化；② 在断层均匀错动过程中，断层下盘一侧土体的破裂率先出现在地表拉剪区内，随错动量的增大，破裂带向两侧、向深部扩展；同时，下盘一侧土体的底部产生破坏，并斜向上扩展，逐渐与顶部破裂相连；③ 在断层倾斜错动过程中，地表破裂出现的位置和上覆土体的厚度有关。对于厚度较大的土体，正断层倾斜错动能够在地表形成与断层走向有一定夹角、且与断层长度相比长度很短的地表破裂或地裂缝，而数值模拟可补充正断层错动导致的地表破裂的模式，为研究地裂缝的形成机理和分布形式提供依据。
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doi: 10.11939/jass.20170133
摘要:
为更好地应用形变观测数据、挖掘观测数据的物理含义，本文以黔江台为例，基于台址资料建立有限元模型，并结合仪器工作原理进一步分析观测数据。黔江台的台址构造环境较复杂，长期受到NW向压力的作用，发育大量NE向断层和褶皱，这些对该台站的观测数据均会产生一定影响。关于黔江台形变观测数据的有限元模型分析结果显示，志留纪页岩在压力作用下发生上隆弯曲变形，形成背斜，岩层整体朝SE倾斜，上覆岩层垂向变形大于水平变形，断层和褶皱轴的倾向影响着应力的传递。结合黔江台长期形变观测数据分析，本文认为模型结果合理地解释了压性构造背景下伸缩仪观测结果显示为张性的成因机理，垂直摆倾斜观测数据的长期趋势与模型结果一致，也得到了统一的机理解释，表明台址构造环境的有限元分析，有助于更好地认识和应用形变观测数据，可增强对观测数据物理本质的理解。
为更好地应用形变观测数据、挖掘观测数据的物理含义，本文以黔江台为例，基于台址资料建立有限元模型，并结合仪器工作原理进一步分析观测数据。黔江台的台址构造环境较复杂，长期受到NW向压力的作用，发育大量NE向断层和褶皱，这些对该台站的观测数据均会产生一定影响。关于黔江台形变观测数据的有限元模型分析结果显示，志留纪页岩在压力作用下发生上隆弯曲变形，形成背斜，岩层整体朝SE倾斜，上覆岩层垂向变形大于水平变形，断层和褶皱轴的倾向影响着应力的传递。结合黔江台长期形变观测数据分析，本文认为模型结果合理地解释了压性构造背景下伸缩仪观测结果显示为张性的成因机理，垂直摆倾斜观测数据的长期趋势与模型结果一致，也得到了统一的机理解释，表明台址构造环境的有限元分析，有助于更好地认识和应用形变观测数据，可增强对观测数据物理本质的理解。
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doi: 10.11939/jass.20180043
摘要:
本文讨论了2017年8月8日九寨沟MS7.0地震之后震源区的地震活动性，并针对震后九寨沟地区架设的4个流动地震台站记录到的地震波形数据进行了剪切波分裂参数的计算，分析了震源区地壳应力场的特征性变化。九寨沟MS7.0地震的地震活动性表现为：8月8日主震后震源区地震活动明显增强；直至8月22日之后才有所下降，余震震级整体也呈降低趋势，震级多集中在MS2.0以下。震源区4个流动台站的剪切波分裂结果表明：快波偏振方向近似为东西向，揭示了九寨沟地区的区域应力场方向为近似东西向；区域内慢波延迟时间的平均值为5.04 ms/km，慢波延迟时间在九寨沟MS7.0地震之后降低，反映了随着余震的发生，地壳应力不断调整，应力释放，直至8月底地壳应力场逐渐趋于稳定状态。
本文讨论了2017年8月8日九寨沟MS7.0地震之后震源区的地震活动性，并针对震后九寨沟地区架设的4个流动地震台站记录到的地震波形数据进行了剪切波分裂参数的计算，分析了震源区地壳应力场的特征性变化。九寨沟MS7.0地震的地震活动性表现为：8月8日主震后震源区地震活动明显增强；直至8月22日之后才有所下降，余震震级整体也呈降低趋势，震级多集中在MS2.0以下。震源区4个流动台站的剪切波分裂结果表明：快波偏振方向近似为东西向，揭示了九寨沟地区的区域应力场方向为近似东西向；区域内慢波延迟时间的平均值为5.04 ms/km，慢波延迟时间在九寨沟MS7.0地震之后降低，反映了随着余震的发生，地壳应力不断调整，应力释放，直至8月底地壳应力场逐渐趋于稳定状态。
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doi: 10.11939/jass.20180074
摘要:
为了分析总谐波失真度和互调失真度这两个非线性指标的测试方法、输入信号幅值等变化对其测试结果的影响，本文从总谐波失真信号、互调失真信号的产生原理出发，详细给出了两种指标的测试方法、数据处理方法及相关影响分析，并通过实际应用中不同类型的输入信号进行了总谐波失真度和互调失真度试验。测试结果表明：信号模式和信号幅值对总谐波失真度的影响显著；输入信号幅值对互调失真度的影响较大；输入信号的频率变化对两指标的测试结果无影响。本研究进一步细化了地震数据采集器性能指标的标准化测试方法，该方法可广泛应用于地震数据采集器的非线性指标测试。
为了分析总谐波失真度和互调失真度这两个非线性指标的测试方法、输入信号幅值等变化对其测试结果的影响，本文从总谐波失真信号、互调失真信号的产生原理出发，详细给出了两种指标的测试方法、数据处理方法及相关影响分析，并通过实际应用中不同类型的输入信号进行了总谐波失真度和互调失真度试验。测试结果表明：信号模式和信号幅值对总谐波失真度的影响显著；输入信号幅值对互调失真度的影响较大；输入信号的频率变化对两指标的测试结果无影响。本研究进一步细化了地震数据采集器性能指标的标准化测试方法，该方法可广泛应用于地震数据采集器的非线性指标测试。
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doi: 10.11939/jass.20180064
摘要:
基于2009年1月至2017年11月首都圈地区发生的8 061次地震事件的23 293个P波初动极性数据，采用改进的格点尝试法计算了首都圈地区单次地震的震源机制解和小震综合断层面解。在对这些数据初步分析的基础上，利用计算得到的单次地震的震源机制解和搜集到的已有历史地震的震源机制解数据，运用线性反演法对首都圈地区构造应力场的时空变化特征进行了研究。结果显示：① 研究区的地震震源机制解类型以走滑型为主，正断型次之，这些地震震源机制解的P轴方位大都为ENE向和近EW向，与该地区的构造应力场特征基本一致，仅有个别地震的P轴方位为NNW向. ② Michael线性反演算法的结果呈现出首都圈地区的构造应力场具有较好的一致性和连续性，最大主应力（主压应力）轴方位由西部的ENE向至东部的近EW向，呈现顺时针旋转的趋势，整体上，应力类型为走滑型，这与以往的研究结果相一致. ③ 通过与已有研究结果相比认为：京西北地区现今构造应力场是相对比较稳定的，最大主应力轴未呈现明显变化；唐山地区和北京地区的构造应力场（最大主应力轴）在1976年唐山地震前后可能发生了变化，唐山地震后一年至今（1977—2017年）是否发生变化，依据现有的计算结果尚不得而知，需要有更多的研究来进一步验证.
基于2009年1月至2017年11月首都圈地区发生的8 061次地震事件的23 293个P波初动极性数据，采用改进的格点尝试法计算了首都圈地区单次地震的震源机制解和小震综合断层面解。在对这些数据初步分析的基础上，利用计算得到的单次地震的震源机制解和搜集到的已有历史地震的震源机制解数据，运用线性反演法对首都圈地区构造应力场的时空变化特征进行了研究。结果显示：① 研究区的地震震源机制解类型以走滑型为主，正断型次之，这些地震震源机制解的P轴方位大都为ENE向和近EW向，与该地区的构造应力场特征基本一致，仅有个别地震的P轴方位为NNW向. ② Michael线性反演算法的结果呈现出首都圈地区的构造应力场具有较好的一致性和连续性，最大主应力（主压应力）轴方位由西部的ENE向至东部的近EW向，呈现顺时针旋转的趋势，整体上，应力类型为走滑型，这与以往的研究结果相一致. ③ 通过与已有研究结果相比认为：京西北地区现今构造应力场是相对比较稳定的，最大主应力轴未呈现明显变化；唐山地区和北京地区的构造应力场（最大主应力轴）在1976年唐山地震前后可能发生了变化，唐山地震后一年至今（1977—2017年）是否发生变化，依据现有的计算结果尚不得而知，需要有更多的研究来进一步验证.
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doi: 10.11939/jass.20170229
摘要:
速率和状态相依赖的摩擦定律（简称RSF定律）是通过大量岩石力学实验总结得到的经验定律，用以定量化描述断层内部复杂的摩擦过程，现已成为研究地震成因和断层演化机制的理论基础，也是本文采用的重要定律。结合Chester-Higgs摩擦模型和McKenzie-Brune摩擦生热模型，在1D弹簧-滑块-断层近似模型下，利用四阶变步长的Dormand-Prince算法，研究探讨了断层摩擦生热对断层演化的影响。结果表明：与忽略温度影响的情形相比，摩擦生热造成的温度上升可导致断层滑移时刻的略微提前，并伴随着摩擦系数和状态变量的下降，同时也使得断层的滑移量和应力降略有减小，而滑移速率有所增大；另外，在考虑温度影响时，有效正应力和临界滑移距离也会影响断层的演化过程，断层上的有效正应力越大，断层失稳时刻越提前，温度上升越明显；断层的临界滑移距离越大，断层失稳时刻则越迟，温度上升越显著，但当临界滑移距离超过5 cm时，具有不同临界滑移距离的断层，失稳时的温度则基本保持一致。
速率和状态相依赖的摩擦定律（简称RSF定律）是通过大量岩石力学实验总结得到的经验定律，用以定量化描述断层内部复杂的摩擦过程，现已成为研究地震成因和断层演化机制的理论基础，也是本文采用的重要定律。结合Chester-Higgs摩擦模型和McKenzie-Brune摩擦生热模型，在1D弹簧-滑块-断层近似模型下，利用四阶变步长的Dormand-Prince算法，研究探讨了断层摩擦生热对断层演化的影响。结果表明：与忽略温度影响的情形相比，摩擦生热造成的温度上升可导致断层滑移时刻的略微提前，并伴随着摩擦系数和状态变量的下降，同时也使得断层的滑移量和应力降略有减小，而滑移速率有所增大；另外，在考虑温度影响时，有效正应力和临界滑移距离也会影响断层的演化过程，断层上的有效正应力越大，断层失稳时刻越提前，温度上升越明显；断层的临界滑移距离越大，断层失稳时刻则越迟，温度上升越显著，但当临界滑移距离超过5 cm时，具有不同临界滑移距离的断层，失稳时的温度则基本保持一致。
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doi: 10.11939/jass.20180101
摘要:
近年来吉林松原地区中强地震活跃，研究松原地区地震序列的断层结构及应力场特征对科学地认识东北地区孕震环境及开展防震减灾工作具有重要意义。利用双差定位方法对2018年松原MS5.7地震序列中ML≥1.0地震重新定位，之后使用CAP方法求解松原MS5.7地震序列中强地震的震源机制解，再借助MSATSI软件包反演得到松原地区的区域应力场。综合分析以上研究结果得到如下结论：① 松原MS5.7地震序列发生在NW走向的第二松花江断裂与NE走向的扶余—肇东断裂交汇处。将小震精定位结果沿两条断层走向作剖面分析，NW向剖面主轴长度约为5 km，震源分布均匀，NE向剖面主轴长度亦约为5 km，震源呈倾向NE的高倾角分布；② 4个ML≥3.7地震的震源机制解具有良好的一致性：节面Ⅰ走向为NE向，节面Ⅱ走向为NW向，均为高倾角走滑断层。中强地震的震源机制与第二松花江断裂性质基本一致，由此推断第二松花江断裂是本次松原地震的发震断层；③ 松原地区的主压应力方位角为N86°E，倾角为7°，主张应力方位角为N24°E，倾角为71°。松原地区的区域应力场既受到大尺度的板块构造运动的控制，又受到区域构造运动的影响。在太平洋板块对北东亚板块向西俯冲作用下，东北地区产生了近EW向的主压应力，受周边地质构造控制，松辽盆地内NE向断裂与NW向断裂交汇处易发生走滑型地震，2018年松原MS5.7地震序列的主震正是在这种构造作用控制下发生的中强地震。
近年来吉林松原地区中强地震活跃，研究松原地区地震序列的断层结构及应力场特征对科学地认识东北地区孕震环境及开展防震减灾工作具有重要意义。利用双差定位方法对2018年松原MS5.7地震序列中ML≥1.0地震重新定位，之后使用CAP方法求解松原MS5.7地震序列中强地震的震源机制解，再借助MSATSI软件包反演得到松原地区的区域应力场。综合分析以上研究结果得到如下结论：① 松原MS5.7地震序列发生在NW走向的第二松花江断裂与NE走向的扶余—肇东断裂交汇处。将小震精定位结果沿两条断层走向作剖面分析，NW向剖面主轴长度约为5 km，震源分布均匀，NE向剖面主轴长度亦约为5 km，震源呈倾向NE的高倾角分布；② 4个ML≥3.7地震的震源机制解具有良好的一致性：节面Ⅰ走向为NE向，节面Ⅱ走向为NW向，均为高倾角走滑断层。中强地震的震源机制与第二松花江断裂性质基本一致，由此推断第二松花江断裂是本次松原地震的发震断层；③ 松原地区的主压应力方位角为N86°E，倾角为7°，主张应力方位角为N24°E，倾角为71°。松原地区的区域应力场既受到大尺度的板块构造运动的控制，又受到区域构造运动的影响。在太平洋板块对北东亚板块向西俯冲作用下，东北地区产生了近EW向的主压应力，受周边地质构造控制，松辽盆地内NE向断裂与NW向断裂交汇处易发生走滑型地震，2018年松原MS5.7地震序列的主震正是在这种构造作用控制下发生的中强地震。
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