利用前临界PcP-PKiKP约束ICB＂马赛克＂结构

地球内核缓慢结晶于高度均匀的液态外核,长期被视为简单的均质铁镍合金球体。然而,近年的地震观测揭示了内核各尺度不均匀结构的存在。其中大到（约1000km）全球尺度的准东西半球分划,     

地球内核及其边界的结构特征和动力学过程

现代地震学展现出了一个复杂的地球内核内部和表面结构.地球内核内部结构的主要特征表现为其地震波速度和衰减呈现各向异性,且各种结构（速度、衰减和各向异性）均呈现东西半球差异,而内核表面的新发现则包括其局部区域存在起伏的地形和固液并存的糊状层.地球内核压缩波速度和衰减均呈现以地球旋转轴为轴的柱对称各向异性,沿地球旋转轴方向传播的压缩波比沿赤道方向传播的压缩波传播更快且衰减更强烈.同时,内核各向异性结构随深度而变化：内核顶部约100~400 km接近各向同性,而在内核最深处300~600 km内则可能存在一个具有不同各向异性特征的内内核.地球内核的东西半球差异表现在多方面：在内核顶部~100 km厚度内,东半球的各向同性速度比西半球快约0.8%,东半球具有较强的衰减（Q=250）,而西半球则具有较弱的衰减（Q=600）;西半球的顶部各向同性层厚度约为100 km,而东半球顶部各向同性层厚度则约为400 km;在各向同性层底下,西半球具有较强的各向异性（~4%）,而东半球则具有较弱的各向异性（~0.7%）.地球内核边界在菲律宾海、黄海、西太平洋以及中美洲下方存在1~14 km高的地形起伏,在鄂霍次克海西南部下方存在4~8 km厚的糊状层.地球内核的这些新发现引发了对许多可能的新物理机制的探讨,也促使我们重新评估我们对外核成分、外核热化学对流、内核凝固过程和地球磁场驱动力的认识.这些结果表明内核凝固过程和地球磁场的热和化学驱动力远比传统观念认为的横向均匀分布复杂得多.内核西半球可能不断凝固并释放潜热和轻元素,而东半球则可能不断熔化并吸收潜热和轻元素,外核对流的驱动力在东西半球可能截然不同,甚至呈现相反方向.这些凝固与熔化交替过程也发生在局部地形起伏区域.在糊状层区域,地球内核凝固释放潜热和化学能,而在大部分无糊状地区,内核凝固只释放潜热.

     

内核地球的自转运动和地球固定参考系的研究

本文研究了内核地球模型下的地球表面的旋转运动和地球形变场的复数矢量球函数表示,以及外壳固定参考架、地球参考系的理论定义和它们之间等价性的理论证明.同时给出了液体外核（FOC）、固体内核（SIC）和整体地球的转动惯量张量和角动量的具体表达式.在考虑到引潮力位对地球形变场的影响下,研究了地幔相对角动量的具体表述.本文的工作是对前人有关理论的扩展和改进,对进一步研究内核地球自转的动力学理论是非常重要的.     

利用区域地震台网、振幅比资料测定小震震源参数

本文提出一种利用区域地震台网垂直向位移记录中和最大振幅的比值,由计算层状介质中点源位错的、综合地震图测定小震震源参数的方法。用人工数据检验该测定方法的可行性;并用此方法测定了海城地震（1975年2月4日,Ms=7.3）前震序列震源参数,与其他方法得到的结果作了对比分析。结果表明,本文提出的方法具有需用记录资料少的优点。     

利用区域地震台网、振幅比资料测定小震震源参数

本文提出一种利用区域地震台网垂直向位移记录中和最大振幅的比值,由计算层状介质中点源位错的、综合地震图测定小震震源参数的方法。用人工数据检验该测定方法的可行性;并用此方法测定了海城地震（1975年2月4日,M_s=7.3）前震序列震源参数,与其他方法得到的结果作了对比分析。结果表明,本文提出的方法具有需用记录资料少的优点。     

静水压下矿物颗粒边界力学性质的数值模拟研究

随着地球科学研究的深入以及计算机技术的飞速发展,有限元数值模拟正成为地震机理研究中的一种强有力的技术方法。从震源物理力学过程、断层类型及力学机制、区域构造应力场、波速比及地下水位变化、温度效应与应力触发等方面模拟研究地震孕育机理取得了很大的进展。但是,目前的地震机理有限元模拟研究中尚存在一些关键的问题,如模型中块体之间的界面效应往往被忽视,参数（弹性模量、粘滞系数）的选取不确定。     

鲜水河断裂带地震破裂段落的边界特征研究

作为“位于亚洲大陆东南部强烈变形场中的左旋剪切破裂带,撕裂了高耸的青藏高原的东南部边缘,在中国大陆内部新构造格局中占据着突出位置”的青藏高原东缘一条重要的左旋走滑断裂带,鲜水河断裂带有着丰富的历史地震记录、较清晰的地貌特征和地表破裂形迹,是开展活动断裂定量研究、检验地震破裂分段模型——独立破裂模型和级联破裂模型的理想场所,     

中国大陆活动地块边界带强震趋势研究

已有研究表明, 中国大陆活动地块边界带是我国大陆强震的主体带和集中区, 因此有必要对各边界带开展强震危险性的跟踪分析。本文分别从加卸载响应比时序演化特征、 基于对数正态分布的概率方法和b值变化特征3个方面对各边界带未来强震趋势进行了分析; 并分别根据加卸载响应比时序演化特征、 综合累积概率与条件概率、 b值下降判断了各边界带未来发生强震的危险程度。最后, 根据3种方法的分析结果, 探讨了中国大陆未来5年发生强震的可能区域。     

中国东部六省 Lg 波振幅比 H/Z 和台站项/

根据中国东部六省80个台的约1Hz Lg 波振幅资料得出,Lg 波水平与竖直分量之比1g H/Z 值平均为0.13.对于松散沉积、花岗岩和沉积岩类台基,1g H/Z 值分别平均为0.55,0.04和0.10对此三类台基,水平向振幅台站项 Ch,分别平均为0.65,-0.09和0.00;竖直向振幅台站项 C2分别为0.32-0.04和0.00.Ch,CZ 和1gH/Z 间存在关系 Ch=0.01+2.10Cz和 Ch=-0.15+1.46 1gH/Z.     

Tomographic inversion for three-dimensional anisotropy of Earth’s inner core

Seismological studies generally suggest that the Earth’s inner core is anisotropic and the anisotropic structure changes significantly both laterally and with depth. Previous body-wave studies of the inner core have relied on ray tracing or waveform modeling using one-dimensional (1D) models. Here we present non-linear tomographic inversions of the inner core anisotropy using three-dimensional (3D) ray tracing, spline parameterization, and a large collection of PKP differential travel times. We adapt a pseudo-bending ray tracing (PBR) method in spherical coordinates for seismic rays that traverse the inner core (PKP(DF) phase). The method iteratively perturbs each discontinuity point and continuous segment of the ray through 3D earth structure so that its travel time is minimum. The 3D anisotropic structure of the inner core is approximated to the first order as 3D heterogeneous (but isotropic) structure for a given ray. The data are corrected using a scaled mantle tomographic model. The inner core anisotropy model obtained has the following major features. (1) The model has strong hemispherical and depth variation. The isotropic velocity in the topmost inner core is greater in quasi-eastern hemisphere (QEH) (40–160°E) than in quasi-western hemisphere (QWH) (other longitudes). The anisotropy is weak in QEH to the depth of 600–700 km below the inner core boundary (ICB), while in QWH, the anisotropy increases at much shallower depth (about 100–200 km below the ICB) to about 3–4%, then remains at about 2–4% throughout the rest of the inner core. (2) The anisotropy form changes abruptly (over a depth range of about 150 km) at the radius of about 600 km, slightly less than half of the inner core radius, forming a distinct inner inner core (IIC). The velocity in the IIC has maximums at equatorial and polar directions and minimum at an angle of about 40° from the equatorial plane. The velocity in the outer inner core (OIC), however, changes little for ray directions 0–40° from the equatorial plane. (3) Despite large variation of the anisotropy, the isotropic velocity (Voigt average) throughout the inner core is nearly uniform. The results suggest that the OIC is likely composed of the same type of iron crystals with uniform chemistry, but the IIC may be composed of a different type of crystal alignment, a different iron phase, or a different chemical composition. Our tests on model parameterization, mantle correction, and linear and non-linear inversion suggest the main features of our model are very robust. However, fine scale structures are likely to differ, particularly in the major transition zones, e.g., in the topmost QWH (isotropy to anisotropy), between OIC and IIC (change in the form of anisotropy), and between QEH and QWH in OIC (difference in anisotropy strength). Searches for possible waveform complications from these boundaries need to be aware of the directional dependence and geographical variation to be successful.     

地球内核平动振荡的地震激发

本文利用球对称、非自转、弹性和各向同性地球模型(SNREI)理论模拟计算了地球内核平动振荡的地震激发.以2004年12月26日苏门答腊大地震为例,讨论震源机制解(标量地震矩、走向、倾角、滑动角和深度)对内核平动振荡振幅激发的影响;基于全球21个Mw8.0级以上的大地震,分别计算10个数据资料较好的超导重力台站理论上可以接收到的内核平动振荡信号的频率域振幅.结果表明标量地震矩对内核平动振荡振幅的影响最大,走向、倾角、滑动角和深度对内核平动振荡振幅也有一定影响,但是影响相对较小;不同区域获得的由大地震引起的内核平动振荡信号的幅度存在显著差异,此结果为频率域多台站加权迭积提供了计算基础.另外,只有武汉台站接收到的2011年日本Tohoku Mw9.1地震激发的内核平动振荡的振幅值达到了地球表面高精度、高灵敏度的超导重力仪检测水平,振幅值为0.0103 nm·s-2.结果说明地震激发的内核平动振荡的信号极其微弱,信号几乎淹没在背景噪声中,必须利用多台站迭积法才有可能将信号提取出来.     

Check of Earth’s free oscillations excited by Sumatra-Andaman Large Earthquake and discussions on the anisotropy of inner core

Sumatra-Andaman Large Earthquake on Dec. 26, 2004 generated not only the Indian Ocean Tsunami but also the Earth’s free oscillations (EFO). The signals of Earth’s free oscillations were perfectly recorded by the superconducting gravimeter C0-32 at Wuhan station in China. After the pre-treatment and spectral analysis on the observational data from Wuhan station, we obtained more than ninety EFO modes including 42 fundamental modes, 2 radial modes and 49 harmonic modes. On the basis of the discussions on some observed harmonic modes and abnormal splitting phenomena, we considered that the real rigidity might be lower than the theoretical prediction of PREM model in the inner core and however the anisotropy of compressive wave was brightly higher than the present estimations in the inner core. This suggested that the anisotropy of the inner core could be much more complicated than our present understanding, and there might be some new geophysical phenomena in the formation process of the inner core. Supported jointly by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 40404005 and 40374029) and the Excellent Prize of President Scholarship and Hundred Talents Program of the Chinese Academy of Sciences     

暴时内辐射带高能质子的损失和恢复机制探究

我们利用NOAA17卫星对内辐射带高能质子的观测结果研究了大磁暴期间内辐射带质子通量的变化过程.我们发现内辐射带质子出现两种不同的暴时损失事件.在大磁暴发生时,内辐射带外边界质子通量会迅速减小,然后缓慢恢复;而在内辐射带中心区的质子通量(即南大西洋异常区(SAA)质子通量最大值)的暴时变化表现为质子通量的一个迅速的减小和迅速恢复.内辐射带外边界的损失事件主要发生在较低能量质子能档,而内辐射带中心处的损失事件发生在所有质子能档.两种损失事件中质子通量的不同变化意味着内辐射带质子可能有不同的损失和产生机制.通过分析,我们认为内辐射带外边界处质子通量损失事件主要由磁场曲率散射机制造成,而其恢复机制主要是宇宙线反照中子衰变(CRAND).内辐射带中心区(即南大西洋异常区质子通量最大处)质子通量损失事件可能与Dst效应有关.     

含型钢边缘构件混合连肢墙结构抗震性能试验研究

为研究含型钢边缘构件混合连肢墙结构的抗震性能,进行了1个5层1/3缩尺模型试件低周反复加载试验.模型试件的耦连比为30％,根据底部剪力法采用三质点倒三角形加载形式.通过分析试件在循环荷载作用下的破坏形态、滞回曲线、刚度退化、延性及结构的耗能能力等,得到结构的破坏机理,并对结构抗震性能进行了评价.试验结果表明:该结构体系通过钢连梁的剪切变形和墙肢底部的塑性铰变形来耗散能量,能够明显改善钢筋混凝土双肢剪力墙的抗震性能;但是耦连比为30％时,墙肢混凝土裂缝较为集中,破坏主要出现在底部两层,建议提高耦连比进行进一步研究.     

温州珊溪水库地震S波分裂研究

通过对温州珊溪水库地震序列开展了近一年的近场源剪切波分裂参数研究,在进行精确定位并确保所用资料满足剪切波窗要求的基础上,采用互相关系数法,借助遗传算法与人工判读相结合,测量了地震序列的快剪切波偏振方向和快慢剪切波的时间延迟.结果表明,地震序列的S波分裂现象明显,台站记录到的地震快剪切波平均偏振方向与区域最大水平主压应力方向基本一致;温州珊溪水库地区快剪切波平均偏振方向在近N-S向;S波分裂快剪切波偏振方向所表现出的离散和空间差异性,认为可能是由于局部构造影响;目前库区应力场稳定,应力调整已经结束,未来发生强余震的可能性较小.     

用近场余震观测资料研究张北地震的发震构造

本文对张北近场地震资料进行了重新定位,并通过网格化处理得到震源空间分布图像、发震时间图像和定位残差图像.震源空间分布图像和发震时间图像细致地显示了极震区周围的发震构造时空特征为明显的北西方向,另外还存在断续的北东向特征.该震区在中新生代以来有过多期岩浆活动,极震区米家沟附近有一个火山口并且地壳内存在低速带和深断裂,复杂的地壳构造为孕震提供了必要的深部环境.     

华北克拉通东部地壳和上地幔结构的接收函数研究

利用北京大学和早期中国科学院地质与地球物理研究所在华北克拉通东部地区布设的共34台宽频带地震仪记录的远震体波资料,获取P波接收函数和S波接收函数,再分别通过偏移成像和共转换点叠加(CCP)和倾斜叠加得到了华北克拉通东部横跨郯庐断裂带地区沿剖面的地壳和上地幔速度间断面分布.研究结果表明,鲁西隆起下方的莫霍面的深度要比华北盆地和青岛地区浅约5 km,形成类似屋顶状的莫霍面隆起.郯庐断裂带和聊考断裂带下方的莫霍面有明显的错断.岩石圈与软流圈的分界面(以下简称LAB)的深度从太行山山前的约100 km深度上升到鲁西隆起下方约60 km深,向东在青岛地区下方LAB深度进一步变浅.我们利用倾斜叠加计算台站下方波速比得到地壳内的泊松比变化,结果显示鲁西隆起泊松比值分布相对均匀,而青岛地区内泊松比变化剧烈,可能反应了该地区作为苏鲁大别超高压变质带的北缘经历了较为复杂的地质演化过程.     

中国东部地区中强以上地震与日本海域地区强震的相关性研究

本文对中国东部中强以上地震与日本海域强震的相关性进行了专门研究。结果表明，中国华东沿海地区中强震与日本板缘强震（Ｍｓ≥７．０）有很好的相关性其滞后时间多在一年以内；而中国大华北（包括东北）的中强以上地震与日本海强震（Ｍｓ≥６．０）有很好的相关性，其滞后时间多在一年半之内。本文根据相关性还概括了相关模式。这说明中国东部中强以上地震主要受相邻的太平洋板块俯冲运动的控制。因此本项目的研究结果可直接用于中