当期目录

《地球与行星物理论评》稿约
2021, 52(2)
摘要:
综述-固体地球物理
基于平面波模型重访地震背景噪声互相关及空间自相关(SPAC)
鲁来玉
2021, 52(2): 123-163. doi: 10.16738/j.dqyxx.2020-016
摘要:
Aki(1957)提出微震的空间自相关(SPatial AutoCorelation, SPAC)技术以来,SPAC技术一直独立发展,并在工程地震领域获得了广泛应用. 近20年来,地震干涉(Seisimic Interferometry, SI)在多个领域引起人们的关注,该技术的核心思想是连续地震背景噪声的互相关函数(Noise Crosscorrelation Function, NCF)可以重建系统的格林函数(Green's Function, GF),对该技术的回溯性研究建立了SPAC和NCF的关系:它们是对同一物理现象的不同描述,SPAC在频率域中描述随机平稳噪声的空间相干,NCF在时间域中描述扩散场的互相关. 理论上SAPC和NCF技术要求背景噪声源均匀分布,这样的噪声场可以用平面波叠加来模拟. 本文基于平面波模型重访地震背景噪声的互相关和空间自相关技术,从单色平面波的互相关表示出发,对地震背景噪声互相关及空间自相关技术进行评述,试图使这些概念更易于理解. 与之前众多研究地震干涉技术的理论相比,本文尤其关注以下几点:(1)基于简单的平面波模型,给出不同维度下,源或台站对方位均匀分布时,平面波互相关对入射波的方位平均和台阵对的方位平均结果,并对格林函数GF和时域互相关函数NCF的关系进行总结. (2)给出声源和(或)交叉台站方位分布不均匀时的互相关表示,指出这种非均匀性对方位的依赖关系,与弱各向异性介质中面波速度的方位依赖关系类似,因此,非均匀源的影响在反演时可能会映射到面波方位各向异性结果中. (3)互相关运算中,哪一个台站是虚拟源. NCF包含因果性和非因果性两部分,NCF的非对称性通常用于研究噪声源的方位分布,但由于源和接收的互易关系,及对互相关运算的不同定义和不同的傅里叶变换习惯,哪一个台站是虚拟源在目前的文献中并不明确. (4)方位平均和时间平均的关系. 在SPAC处理中,需要对不同方位分布的台站对进行方位平均,本文从理论上说明,单个平面波入射时,交叉台站互相关系数对台站对的方位平均,等价于单个台站对互相关系数对入射波的时间平均. (5)几种特定分布非均匀噪声源的SPAC表示. 包括单独的因果性噪声源和非因果性噪声源给出的互相关函数表示,及由此带来的相移问题. (6)利用SPAC、NCF和面波GF之间的关系,给出交叉分量的空间自相关系数表示. (7)衰减介质的空间相干表示. 虽然利用地震干涉技术研究介质衰减在理论上仍然存在一些争议,但人们正试图研究从连续背景噪声记录中提取介质衰减的可能性. 本文基于平面波模型,给出了不同坐标选择下,衰减介质的空间相干表示,这种表达的不同,指示了由地震干涉技术提取介质衰减的困难. 与众多研究地震干涉的理论相比,比如稳相近似理论、互易定理、时间反转声学等,本文主要考虑均匀介质,不涉及非均匀介质的散射,从最简单的平面波模型,理解背景噪声重建系统格林函数这一地震干涉的核心思想和相应的基本概念.
基于横波分裂的青藏高原多圈层各向异性研究进展
黄臣宇, 常利军
2021, 52(2): 164-181. doi: 10.16738/j.dqyxx.2020-017
摘要:
有关青藏高原横波分裂的各向异性研究已经开展了近30年,在理论方法和实际应用方面取得了重要进展,并获取了大量的横波分裂测量结果,为认识青藏高原壳幔各向异性变形特征和动力学机制提供了重要的依据. 本文首先介绍了地震各向异性的来源与应用,随后回顾了横波分裂分析方法的发展,简述了各种横波分裂方法的原理,最后通过总结近30年来青藏高原上地壳、整个地壳和上地幔横波分裂各向异性研究成果,系统分析了青藏高原壳幔各向异性变形特征. 基于各横波分裂结果的对比分析来看,XKS波分裂测量结果最为稳定,近震直达S波分裂测量结果次之,而Pms波分裂测量结果相对离散,往往相同区域内不同的研究结果差异较大,主要原因可能是相比XKS波和近震直达S波,Pms波的信噪比较低,次要原因可能是各研究在方法和处理分析等方面的差异.
嘉黎断裂带活动性研究进展
李鸿儒, 白玲, 詹慧丽
2021, 52(2): 182-193. doi: 10.16738/j.dqyxx.2020-019
摘要:
嘉黎断裂是一条横贯青藏高原东南部的大型走滑断裂,在印度和欧亚板块碰撞前后通过调整应力平衡发挥着重要作用. 本文根据前人对嘉黎断裂的研究成果,从地质学和地球物理学的角度,系统地总结分析嘉黎断裂带构造背景、壳幔结构、晚第四纪和现今的活动性质和速率. 基于地质学方法,搜集前人在测年方面的研究结果,限定断裂的活动年限以及活动速率. 同时在东段的北侧分支嘎龙寺附近,采用光释光测年法增加两个测年点,完善活动速度资料,并对断裂自西向东不同部位的走滑速率和错动断距进行对比分析. 基于地球物理学观测资料,分析地震活动性和壳幔物质的速度结构、各向异性等参数,利用波形拟合方法,新增18个3~5级地震的震源机制解. 结果表明,嘉黎断裂现今的构造变形主要表现为右旋走滑运动,但是在不同的分段具有显著的差异性,新生的西兴拉—达木分支是地震最活跃的区域. 在此基础上,探讨青藏高原的构造演化过程,分析东构造结地区构造运动的稳定性,为川藏铁路雅安—林芝段工程建设地质灾害风险评估提供必要参考资料.
地震动空间变化随机描述及相干函数模型研究进展
俞瑞芳, 王少卿, 俞言祥
2021, 52(2): 194-204. doi: 10.16738/j.dqyxx.2020-012
摘要:
本研究主要讨论地震动空间变化的随机描述. 首先给出了基于密集地震台阵记录估计相干函数的方法,并对计算中需要关注的问题给出了相应的解释;然后对现有的经验和半经验相干函数模型的建立进行了详细的梳理,并对模型在工程应用中的适用性、有效性和局限性进行了讨论;最后通过对比分析不同相干函数模型对场址地震动空间相关性的模拟结果,对相干函数模型的选择提出了建议.
综述-行星物理
行星内部地震波及其对卫星轨道的影响
郑应才, 田源
2021, 52(2): 205-210. doi: 10.16738/j.dqyxx.2020-014
摘要:
本文指出地震学在天文和行星学科里的重要作用. 我们主要介绍最近提出的“潮汐—地震波共振”(tidal-seismic resonance)效应,并且讨论它对卫星轨道演化的作用. 当在同步轨道以下周期运动的卫星引起的引潮力的频率和行星内部自由震荡频率吻合时,就会发生潮汐—地震波共振. 此时,行星内部的地震波将被激发并引起行星表面的显著位移. 升高和下降的地面会对卫星产生一个力矩从而使得卫星轨道下降. 因为潮汐共振引起的动态地面位移可以比单纯引潮力引起的位移大两个数量级,所以潮汐共振会显著加速卫星下降速率. 我们用我们开发的三维地震波场模拟程序AstroSeis数值计算了潮汐—地震波共振对轨道的影响,进而推测这一共振效应可能对行星早期吸积速度有显著影响. 另外,因为行星内部的Q值和S波的波速对潮汐共振影响很大,未来研究微重力环境下的小行星或陨石内部地震波的速度和Q值对研究行星演化和太阳系的形成至关重要.
“洞察”号火星表面地震探测中的发现
肖万博, 王彦宾
2021, 52(2): 211-226. doi: 10.16738/j.dqyxx.2020-022
摘要:
“洞察”号任务是火星探测历史上一次巨大的飞跃. 本文从介绍“洞察”号的科学目标和火星表面地震观测实验出发,展示“洞察”号地震数据中的发现. 受益于“维京”2号的火星探测经验,“洞察”号首次成功监测到了火星震信号,并由此得到了火星壳结构的衰减特征. 火星的地震数据中检测到了由气压引起的地表形变和HP3打孔信号,并用于约束登陆点附近表面土层的物理性质和地下结构的反演. 此外,使用在2.4 Hz处出现的结构响应能够辨别自然响应和登陆器自振等机械振动. 火星的地震数据中也检测出了Glitch和Donk等噪声信号,我们总结了其特征和形成原因. “洞察”号对火星壳的探测比较成功,但是由于缺乏大震级的火星震和陨石撞击事件的记录,对火星深部的了解依然比较有限.
科研快报-固体地球物理
2020年10月22日四川北川MS4.7地震强震动特征分析
江鹏, 李萍萍, 李同林, 温瑞智
2021, 52(2): 227-233. doi: 10.16738/j.dqyxx.2020-025
摘要:
2020年10月22日11时03分37秒四川省绵阳市北川县发生MS4.7地震,四川强震动台网与预警烈度速报台网在震区建成较密集的台站,获取了532组三分量加速度记录,有助于开展区域地震动衰减和地震动特征研究. 本文对强震记录进行常规处理后计算出强震动记录的相关参数,利用克里金插值方法得到地震动峰值加速度PGA和峰值速度PGV的空间分布图,长轴呈北西—南东方向. 分析强震动记录PGA、PGV 随距离的衰减规律,与常用衰减关系预测值进行对比,此次地震 PGA 的衰减特性与俞言祥和汪素云(2006)提出的中国西部地区水平向基岩加速度衰减关系有较好的一致性. 北川MS4.7地震获得的密集强震动记录为建立区域衰减关系,以及开展基于经验格林函数方法(EGFM)再现大震强地震动场展布等研究提供了重要的数据支撑.
新闻信息-固体地球物理
中国地震科学实验场:历史与未来
吴忠良, 丁志峰, 张晓东, 李丽, 邵志刚, 李营, 胡春峰, 车时
2021, 52(2): 234-238. doi: 10.16738/j.dqyxx.2020-023
摘要: