重视和加强岩矿物性的测量研究

本文从物探科学技术的进步,勘查任务的发展变化、物探方法应用范畴的扩大和物性勘探等几个方面,论述了岩石和矿物物理性质测量、研究的重要性,指出：物性工作不可能毕其功于一役,并提出了五点建议：１．深入研究各类矿藏及其围岩（直至地面）物性的空间变化规律,为选择、研究合适的物探方法,提高物探效果,进一步探讨“直接”找矿问题,提供依据;２．这项工作可专门进行,但最好尽可能利用为其他目的而设计的钻井进行;３．物     

地磁总场测量阵列对磁性目标定位的方法

提出了用地磁总场对磁性目标定位的方法.以远场磁偶极子原理构建了地磁总场的测量阵列,设计了阵列对目标的定位算法,求解中采用二重梯度算法消除了地磁总场随时间变化和空间分布不均匀对目标定位的影响.实验验证了这种二重梯度算法的有效性.利用MATHCAD对定位算法中的非线性方程组进行了仿真,采用LINGO软件求解了阵列方程组.在松花江沿岸某地,用光泵磁传感器阵列对航行中的目标船进行了定位实验,所测磁场数据曲线与理论曲线完全吻合,证明了定位算法物理模型的正确性.提出了改进的磁场梯度偏置定位算法,进一步提高了目标定位精度.实验证明了这种地磁总场目标定位方法的可行性.

     

强震前地磁总场F02测值的空间相关特征研究

收集全国102个地磁台站2008年至2015年数字化地磁资料, 运用地磁空间相关法计算每日凌晨02时各台站地磁总场F之间的空间相关系数。 在使用相同的异常判别标准的情况下, 研究时段的17个中强地震中发现在2009年9月19日陕西宁强5.1级地震, 2011年11月1日四川青川5.4级地震, 2013年1月23日辽宁灯塔5.1级地震, 2013年7月22日甘肃岷县6.6级地震和2013年10月31日吉林前郭5.5级地震前均具有较为明显的空间相关低值异常现象。 通过总结5个震例的异常特征, 笔者发现其异常形态极其相似, 且平均的异常持续时间为20天, 而地震就发生在异常开始后3个月内; 同时, 地震发生在异常集中区中心附近, 且这个异常区域大小在500 km左右。 这一研究结果对于进一步分析地震前地磁空间相关异常特征积累了丰富的资料。     

我国宇宙线空间物理学的进展

本文介绍了宇宙线空间物理学在我国的形成和主要研究内容,包括:(1)空间探测,有火箭探测、卫星探测;地面宇宙线台站观测;宇宙线的水下测量;(2)宇宙线空间物理学研究,有宇宙线的日地传输;宇宙线强度变化与CME事件;宇宙线的源物质与加速过程;宇宙线的地球物理效应.最后提到宇宙线与人体健康,特别是流行性感冒、大的太阳质子事件与地震现象、太阳宇宙线事件与天气和气候等的统计研究.     

地球变化磁场的分形和混沌特征

将北京地区地球变化磁场的水平分量作为一无规时间序列,利用谱分析方法求出了１９５９,１９６５,１９７０和１９７６年时间段的分数维布朗运动（ＦＢＭ）的维数Ｄｂ。结果表明Ｄｂ值与太阳活动性呈负相关。进而利用时间延迟方法来重建该序列在相空间的吸引子,计算得到吸引子的维数Ｄ＝４．２±０．４,最大Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数总是正值。这表明地球变化磁场可能是混沌的。还利用一简单模型说明太阳活动性对地球变化磁场Ｄｂ值的影响。     

论“偶层面上磁化强度的空间梯度”问题

本文指出B.K.Bhattacharyya和K.C.Chan在文献[1]中基本公式（9）的错误,从而“μ是磁化强度分布沿总磁场的方向u的空间梯度”也是错误的。     

地球横向不均匀结构对地表以及空间固定点同震重力变化的影响

本文提出一个新算法,用来高精度计算三维不均匀地球模型中地震位错引起的地表以及空间固定点同震重力变化.具体地说,我们首先把实际三维不均匀地球分解成球对称地球模型和对应的横向不均匀增量,分别进行计算,二者对应的计算结果分别称为球对称解和三维响应.由于球对称解可直接利用球对称地球模型位错理论计算得到,本文的目标是计算三维响应即地球的横向不均匀结构对同震重力变化的影响.然后,我们把三维响应再分为震源的响应和地球横向不均匀结构的响应,它们可分别借助对震源函数的扰动以及对平衡方程式的变分求解.本文推导出六个特殊点源位错引起的地表以及空间固定点同震重力变化计算公式(一个垂直走滑位错,两个相互垂直的倾滑位错,三个开裂位错),对这些公式进行适当组合就可以计算任意位置任意类型位错产生的同震重力变化,对应的计算公式同步给出.接着,依据36阶P波速度模型,我们利用岩石试验经验关系式推导出三维S波速度模型,密度模型,位场模型以及重力模型.最后,利用上述三维模型,本文计算出三种典型类型的点源位错产生的同震重力变化,结果显示三维响应与位错类型,震源深度都有关系,其最大响应占球对称解的0.5%左右,且在所有影响因素中S波速度模型影响最大.数值结果同时表明,三维响应中震源的响应与地球横向不均匀构造的响应处于同一量级.本文给出的地表和空间固定点同震重力变化计算公式可分别高精度解析地表重力和卫星重力观测数据(GRACE、GOCE等),提高大地测量数据理论解析水平.     

海洋地磁场的垂直空间变化分析

将海洋磁力测量数据归算到统一的基准面上可以提高测量和成图的精度.由于归算方法本身存在误差,并不是所有的测量数据都必须归算到统一的基准面上.本文首先理论分析地磁异常的垂直空间变化,然后采用曲面向上延拓技术,利用两个典型海洋磁场数据分析海洋地磁异常的垂直空间变化,研究了海洋地磁异常随高度变化的规律.最后得出海洋磁力测量数据进行归算的阈值条件.     

地球横向不均匀结构对地表以及空间固定点同震重力变化的影响

本文提出一个新算法,用来高精度计算三维不均匀地球模型中地震位错引起的地表以及空间固定点同震重力变化.具体地说,我们首先把实际三维不均匀地球分解成球对称地球模型和对应的横向不均匀增量,分别进行计算,二者对应的计算结果分别称为球对称解和三维响应.由于球对称解可直接利用球对称地球模型位错理论计算得到,本文的目标是计算三维响应即地球的横向不均匀结构对同震重力变化的影响.然后,我们把三维响应再分为震源的响应和地球横向不均匀结构的响应,它们可分别借助对震源函数的扰动以及对平衡方程式的变分求解.本文推导出六个特殊点源位错引起的地表以及空间固定点同震重力变化计算公式(一个垂直走滑位错,两个相互垂直的倾滑位错,三个开裂位错),对这些公式进行适当组合就可以计算任意位置任意类型位错产生的同震重力变化,对应的计算公式同步给出.接着,依据36阶P波速度模型,我们利用岩石试验经验关系式推导出三维S波速度模型,密度模型,位场模型以及重力模型.最后,利用上述三维模型,本文计算出三种典型类型的点源位错产生的同震重力变化,结果显示三维响应与位错类型,震源深度都有关系,其最大响应占球对称解的0.5%左右,且在所有影响因素中S波速度模型影响最大.数值结果同时表明,三维响应中震源的响应与地球横向不均匀构造的响应处于同一量级.本文给出的地表和空间固定点同震重力变化计算公式可分别高精度解析地表重力和卫星重力观测数据(GRACE、GOCE等),提高大地测量数据理论解析水平.     

主磁场梯度的空间分布和长期变化特征

根据GUFM1和IGRF11模型,计算1590—2010年主磁场总强度F、水平分量H和磁倾角I三个要素的水平梯度和垂直梯度,分析了它们的空间分布和长期变化特点.结果表明:F和H的垂直梯度与其磁场的空间分布类似,水平方向的梯度以及磁倾角I在3个方向的梯度都与其磁场分布有明显差异.H的3个方向的梯度分布清楚地指示出南磁极的位置.梯度的长期变化表明,北半球磁场梯度漂移缓慢,南半球磁场梯度变化较快.磁倾角的垂直梯度显示,中太平洋负异常周围的正异常在围绕该负异常旋转.近赤道的梯度异常带在60°W附近的转折是由印度洋异常向非洲方向移动所致.     

中国近期土地利用变化的空间格局分析

在全球环境变化研究中, 土地利用和土地覆被动态越来越被认为是一个关键而迫切的研究课题. 依据覆盖中国1990年代末期5 a时间间隔的陆地卫星数据资料, 研究了土地利用变化的特征和空间分布规律. 依据土地利用动态度的概念, 在1 km格网土地利用变化数据基础上, 根据区域近期土地利用动态特点与社会、自然环境综合特 征, 设计了全国土地利用动态区划图, 揭示了土地利用变化过程的空间格局. 总体上, 传统农作区(包括黄淮海平原、长江三角洲地区和四川盆地等)城镇居民建设用地的扩张侵占了大面积的耕地, 而北方农牧交错带与西北绿洲农业区由于生产条件、经济利益和气候变化等方面的原因, 耕地开垦现象最为突出. 国家退耕还林还草政策的实施效果在局部地区有所体现, 但截至2000年, 尚未对土地覆被变化产生区域性的影响, 此5 a期间森林砍伐现象依然比较严峻. 本项研究, 实现了中国现代土地利用动态区域单元的划分, 揭示了中国现代土地利用变化的时间-空间属性并为其特征分析提供了区域格局框架. 该项研究是地理科学对研究对象的“空间格局”与“时间过程”特征进行集成研究, 揭示研究对象“变化过程的格局”, 以及“格局的变化过程”的一次有益的尝试.     

地面和卫星接收的甚低频信号揭示的可能地震——电离层扰动

给出了俄罗斯彼得罗巴甫洛夫斯克观测站接收的3种甚低频／低频信号和法国DEMETER卫星接收台收集的一种甚低频信号的监测结果。研究了2004年11～12月、2005年7～9月期间在日本一堪察加地区发生的2个地震活动期,考虑了位于该地区内3条无线电波路径的第三菲涅耳区里一个或多个区内的M≥6．0地震。用振相dP或振幅dA的残差信号分析地面数据,其中dP和dA定义为观测信号与震前或紧随震后几个静日（±5天）的平均值的差值。同样卫星数据也用基于真实数据与参考数据之间差异的方法来处理。为了得到这种信号,必须在选定区域预先建立信号分布模型。这个方法包括：（a）不考虑全球性扰动,特别是地磁活动性,在具有低地震活动性的一个时段内,计算在相关区域所有可得数据的平均值。（b）计算参考面作为经度和纬度的函数多项式表达式。这个模型很好地描述了完全情况下和没有地震与磁暴活动时的真实数据。在选取的地震活动性周期内,地面与卫星数据二者都显示出了明显的异常。当然这种异常不能排除地磁活动的影响,但似乎地震力的可能性更大些。     

地球变化磁场的分形和混沌特征

将北京地区地球变化磁场的水平分量作为一无规时间序列，利用谱分析方法求出了１９５９，１９６５，１９７０和１９７６年时间段的分数维布朗运动（ＦＢＭ）的维数Ｄｂ。结果表明Ｄｂ值与太阳活动性呈负相关。进而利用时间延迟方法来重建该序列在相空间的吸引子，计算得到吸引子的维数Ｄ＝４．２±０．４，最大Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数总是正值。这表明地球变化磁场可能是混沌的。还利用一简单模型说明太阳活动性对地球变化磁场Ｄｂ值的影响。     

地球物理反演的相邻算法：搜索参数空间

提出了一种新的非导数搜索方法，用于在多维参数空间中寻找可较好地拟合观测数据的模型，该方法与模拟退火和遗传算法同属一类，一般情况下，模拟退火和遗传算法是用于解决全局最优问题的。这里的目是寻找参数空间中对数据拟合较好域进行优先采样的模型集合，而不是寻找单一的最优模型（相关的文章涉及集合的定量评价）。新的搜索算法利用Voronoi单元的几何建造在参数空间引导搜索，这些单元是根据适当的距离标准定义的最临近区域，算法的概念是简单的，仅需两个调节参数，并且只使用数据的秩拟合准则，而不是数据值，这样避免了与数据失配函数缩放比例相关的一些困难，并能使用任意组合的数据拟合标准，通过不时地使用最相邻的计算代替正演模拟计算，也显示出了Voronoi单元是如何能增强任何现有直接搜索方法的性能的。通过对理论模型的地壳地震结构接收函数反演的应用，对新的直接搜索算法进行了解释，众所周知，这是一个非线性问题，线性化反演技术强烈地依赖于初始解，新的算法生成复杂的自适应搜索行为，据我们所知以前的算法不具有这种功能。     

加尔姆实验场地下水位变化和地震预报的可能性

本文研究了实验场６口钻孔地下水位从几到几年的变化。结果表明,位于山间高原上的钻孔,明确地观测到能级Ｋ〉１３的地震前钻孔中流体地球动力短期和中期前兆,并且同样明显地出现了日－月影响的水位潮汐波。一般说来,对于河温滩 阶地下的钻孔有小幅度的潮汐波,而没有流体地球动力前兆,但观测到强烈远震作用的钻孔地下水位低频系列波的变化。     

主磁场梯度的空间分布和长期变化特征

根据GUFM1和IGRF11模型,计算1590—2010年主磁场总强度F、水平分量H和磁倾角I三个要素的水平梯度和垂直梯度,分析了它们的空间分布和长期变化特点.结果表明:F和H的垂直梯度与其磁场的空间分布类似,水平方向的梯度以及磁倾角I在3个方向的梯度都与其磁场分布有明显差异.H的3个方向的梯度分布清楚地指示出南磁极的位置.梯度的长期变化表明,北半球磁场梯度漂移缓慢,南半球磁场梯度变化较快.磁倾角的垂直梯度显示,中太平洋负异常周围的正异常在围绕该负异常旋转.近赤道的梯度异常带在60°W附近的转折是由印度洋异常向非洲方向移动所致.     

论“偶层面上磁化强度的空间梯度”问题

本文指出B.K.Bhattacharyya和K.C.Chan在文献[1]中基本公式（9）的错误,从而“μ是磁化强度分布沿总磁场的方向u的空间梯度”也是错误的。     

皮纳图博火山地震震级-频度分布的空间变化

对菲律宾皮纳图博火山区直到山顶以下14km深度通过b值测定的地震震级频度分布绘制成二维和三维图。我们采用最大似然法，分析了1991年6月下旬至8月记录的1406次MD≥0．73的定位较好的地震。我们发现b值高于正常值(b=1．0)，其范围在6=1.0至b=1．8之间。在邻近火山口西南方偏西地区计算出较低b值，而又发现两个显著高b值的异常区(b～1．7)，一个位于火山口东北2km处，深度为0～4km，第二个位于火山口东南5km处，深度在8km以下。所选的低b值和高b值区域之间的统计学差异其置信水平确定为99％。高b值异常与早期从P波走时层析成像法研究得出的低速异常具有较好的空间相关性。我们的数据配置不适合把b值作为时间的函数的变化分析。我们推断，皮纳图博火山周围的高b值异常为裂纹密度增加的区，和／或高孔隙压力区，与邻近存在的岩浆体有关。