利用固定台站分析长江激发气枪信号特征

地学长江计划安徽实验是以气枪震源为核心的大型主动源探测实验。通过在长江安徽段20个固定点定点激发气枪震源,并结合由109个固定台站、11条流动测线组成的观测网络,首次利用主动源实现了对长江流域安徽段约6万km~2面积的三维地下结构探测。本文利用固定台站对长江激发气枪信号进行了分析,结果表明,长江中气枪信号激发效果良好,固定台记录中气枪信号可识别的最远距离达300km。对气枪信号绝对振幅的研究结果表明:150km处的气枪信号约为10nm量级,200km处的气枪信号小于1nm;2气枪信号强度的空间分布存在一定的方位各向异性,可能与长江的几何形状有关;3台站背景噪声对于提取气枪信号至关重要,高质量的固定台网为识别nm量级气枪信号提供了保障。     

云南地区背景噪声互相关函数中体波信号来源初探

利用云南地区43个宽频带地震台站记录的2008～2010年垂直分量数据,计算了台站对间的互相关函数并得到了5～40 s周期的瑞利面波信号。研究发现在5～10 s周期范围内,瑞利面波信号之前存在很强的前驱信号,该信号能量优势频段为0.1～0.2 Hz,其到时接近噪声互相关函数零点,视速度约为30 km/s。该信号到时随季节存在正负交替变化,进一步的质点分析表明该信号为出射角较小的P波信号。参考已有的研究,认为远场地脉动噪声源中的P波信号穿过地球深部到达云南地区,形成了噪声互相关函数中视速度较高的体波信号,并且相关的噪声源位置在冬季和夏季分别位于北太平洋和南印度洋,具有明显的季节性空间变化。     

如何把握《普通地质学》教学中的广度与深度

《普通地质学》作为地球科学类学生本科教育入门的专业启蒙和引导课程,不仅担负着专业知识体系引导而且还要培养学生正确的人生观和价值观的重任。因此,广度和深度就成为《普通地质学》课程教学改革的两个重要方面,课前准备需要把握知识点的广度,课堂教学需要把握知识点的深度,而广度与深度的相互交融是引导学生兴趣的关键,进而依托“趣味—科学—普适—经典”的教学方式,承担起大类人才培养模式下的素质教育职责。课程的改革任重道远,需要从多方面的努力和思考,方可达到预期的课程目标。     

应用河流阶地10Be深度剖面计算千年至十万年尺度流域平均古侵蚀速率

古侵蚀速率的时空变化规律是研究构造-气候-地表侵蚀之间耦合关系的重要线索。已有的研究多侧重于百万年(10⁶)或百年(10²)尺度上的侵蚀速率限定, 但对千年至十万年(10³~10⁵)尺度上的侵蚀速率限定较少。河流阶地的发育能够延续千年至十万年, 其沉积记录保留了大量流域侵蚀信号, 为建立该时间尺度上的流域古侵蚀速率记录提供了理想的数据支撑。本研究介绍了一种千年至十万年尺度上的流域平均古侵蚀速率计算方法。基于河流阶地¹⁰Be深度剖面, 约束阶地表面沉积物的¹⁰Be继承浓度和阶地面废弃年龄, 进而计算出多期阶地发育期间的流域平均古侵蚀速率。随后, 以青藏高原东北缘北祁连西段为例, 基于山前6条河流(自西向东分别为石油河、白杨河、北大河、洪水坝河、丰乐河和马营河)已发表的16个阶地¹⁰Be深度剖面数据(共81个¹⁰Be样品)和7个现代河道沉积物的¹⁰Be浓度数据, 建立了北祁连西段约200 ka以来的流域平均侵蚀速率记录(共23个侵蚀速率值)。结果表明, 北祁连西段千年至十万年尺度上的流域平均古侵蚀速率变化趋势与气候波动曲线之间存在较强的对应性, 揭示了气候变化是引起流域地表侵蚀的关键因素。上述实例证明, 应用河流阶地¹⁰Be深度剖面可有效地计算千年至十万年尺度上的流域平均古侵蚀速率, 并有助于深入剖析构造、气候和地表侵蚀过程三者之间的潜在关系, 进而推动活动造山带地区定量地貌学研究的发展。

     

噪声源的时空分布及其对噪声互相关函数的影响——以ChinArray二期数据为例

噪声源的空间分布和季节变化会对噪声互相关函数中的信号产生一定影响.本文选取了ChinArrry二期台阵南部的322个宽频带地震台,利用其2013年9月至2016年6月的垂直分量连续记录计算了台站间的互相关函数,进而通过背景噪声能量流的方法,分析了周期频段4~8 s,8~12 s和12~20 s的噪声能量随时间的演化规律.结果表明,在不同频段,背景噪声的强度及优势来源方向均具明显的季节变化,且不同周期频段的噪声能量变化规律有所差异.总体而言,噪声能量在北半球冬季较强,夏季较弱,与全球海洋活动的季节性变化一致,能量优势来源方向也与全球海浪波高分布相符.同时,在10~20 s频段范围内,噪声互相关函数中存在较强的异常信号.该信号在环形台阵路径上的到时呈现随方位角的规律变化,且冬季较强,夏季较弱.基于走时的分析表明,该信号是由大西洋北部的一个强噪声源激发产生的.在特定路径上,该信号可能对频散提取产生干扰.研究表明,噪声源分布的不均匀性以及季节变化会对噪声互相关函数中信号的细节形态产生影响,进而影响格林函数的收敛程度,相关精细化研究应对噪声源的特性予以关注.

     

祁连山构造地貌特征:青藏高原东北缘晚新生代构造变形和地貌演化过程的启示

祁连山地区作为青藏高原向北东方向扩展生长的前缘地区之一,对构造地貌发育特征及其控制因素研究是理解青藏高原东北缘晚新生代构造变形过程的重要内容之一。通过地形坡度、起伏度以及河流纵剖面分析,研究揭示出祁连山高坡度、高陡度的造山带边缘山系及高海拔、低起伏山间盆地发育地貌特征。结合区域隆升、侵蚀速率研究表明,祁连山山脉边缘部分山系发育接近平衡状态,而河流裂点的广泛发育进一步表明整个祁连山山脉地区的地貌特征,特别是河流地貌发育仍然处于瞬时(transient)状态。通过对比祁连山山脉10个不同背景下的流域盆地,发现无论是内流水系,还是外流水系,流域上游地区均发育有低起伏、低坡度的山间盆地,这一特征表明控制祁连山内部发育平坦地形的因素并非取决于是内流还是外流水系,而可能主要受控于河流水系搬运能力的强弱。除此之外,通过对比祁连山地区盆地形态研究表明,西北侧的狭长、平行盆地主要受控于阿尔金断裂走滑应变在祁连山地区的缩短吸收,而东南侧的菱形盆地则受控于海原、东昆仑左旋走滑断裂带及其次级鄂拉山、日月山右旋走滑断裂所夹持的块体。以现有流域盆地宽度与面积之间的关系为基础,我们初步推测了祁连山造山带西北侧的构造缩短量大致为61km,对应整个祁连山的缩短率大致为17%,与祁连山南侧区域结果相当。当然,考虑到祁连山东南侧大通河流域区的缩短量与周边研究的差异,我们不能排除祁连山造山带早期的构造缝合线或先存断裂对部分流域的线性排列也起到了一定的控制作用。     

利用气枪地震资料研究燕山隆起带南部地区地壳S波速度及泊松比结构

泊松比是了解地球内部介质的一个重要参数,在地震学上可以通过P波和S波速度的比值来确定.但是传统人工地震测深采用的炸药等爆破源产生的S波较弱,难以用来研究泊松比结构.对2006年河北省遵化市上关湖水库大容量气枪试验产生的地震数据进行研究,发现气枪震源能够有效地产生S波.根据偏振分析,认为S波主要是气枪产生的P波在水库底部固液界面转换产生的.波形拟合能够充分利用波形和走时信息,是研究地下结构的一种有效的方法.对气枪产生的S波进行波形拟合,获得了燕山隆起带南部地区地壳的S波速度模型,并对比修正后的P波速度模型,进一步得到了该地区的泊松比结构.研究表明:1)该地区的地壳厚度约为33km.2)该地区地壳整体泊松比值偏低,上(0～14km)中(14～28km)下(28～33km)地壳以及上地幔顶部(33km附近)的泊松比平均值分别为0.25,0.25,0.27,0.27.上地壳和中地壳可能以长英质的酸性岩石为主,下地壳和上地幔顶部可能以铁镁质的基性岩石和中性岩石为主.3)该地区上下地壳各存在一个低速层,它们可能主要是流体作用的结果.     

四川龙泉山断裂带变形特征及其活动性初步研究

文中通过野外调查和地震反射剖面研究,获取了龙泉山断裂带的变形特征。龙泉山断裂带主逆冲断层位于龙泉山背斜的西翼,具有明显的分段性特征,北段与南段断层面倾向NW,断续分布;中段断层面倾向SE,形成典型的断层传播褶皱,并且断层已经沿背斜前翼膝折带的轴突破,形成贯通的突破断层。因此,中段构成了龙泉山断裂的主体。地貌对断裂活动性的响应表明龙泉山断裂早更新世—晚更新世有过一定的活动,晚更新世以来活动速率较低,且活动性具有从南向北逐渐减弱的趋势     

熊坡背斜构造变形与蒲江-新津断裂活动特征

熊坡背斜位于龙门山构造带东南端的成都盆地内,是龙门山逆冲推覆构造向前推挤进入盆地内部的一个主要变形区域,与其配套发育的断裂为蒲江-新津断裂,断裂与背斜褶皱之间在构造变形模式上表现出明显的一致性。在褶皱和断裂的构造变形和活动特征上,熊坡背斜南段表现为一种不对称的褶皱,向NE方向发展表现为较为宽缓的对称褶皱形态,卷入的地层主要是中生代及其以前的地层,对蒲江-新津断裂的地貌调查结果表明,断裂没有对该区域内广泛发育的冲沟Ⅰ级阶地产生影响,而对山前发育的相当于南河(岷江Ⅰ级支流)Ⅳ级阶地的洪积台地有明显的控制作用,说明断裂活动时间应该为第四纪早期,到第四纪晚期活动减弱或是趋于静止     

甲烷气爆震源性能研究及其在粤港澳大湾区化龙断层探测中的应用

针对近年兴起的甲烷气爆主动震源,设计了不同尺寸震源装置,分别在不同激发环境下,通过比较激发信号能量及频带分布进行了震源性能研究,实现了震源参数优化.同点甲烷气爆和炸药震源成像结果研究表明,甲烷气爆震源引起的地表振动速度更小,更符合安全环保的需求.将优化后的甲烷气爆震源用于粤港澳大湾区的化龙断裂浅部结构勘查,单炮记录结果可见高信噪比初至信号.对10炮激发记录进行初至走时拾取后进行走时层析成像发现,化龙断裂推测位置附近纵波速度在第四系下方200~400 m深度范围明显错断.基于横波/纵波波谱比分析结果（HVSR）,根据经验关系推断了该地区沉积层厚度分布,发现与走时层析成像结果中的第四系沉积底界面位置吻合良好.以上成像结果与该地区已有钻孔及早期反射地震结果高度吻合,证明了此次采用的甲烷气爆主动震源作为炸药震源的替代品,在未来城市地下结构浅勘工作中有广泛的应用前景.