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2010年 第32卷 第3期    刊出日期：2010-09-30

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地震地质2010年第32卷第3期目录

2010, (3):  0-0. 

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科研简报

第九届中国国际地球电磁学术研讨会论文专辑序

赵国泽

2010, 32(3):  343. 

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第九届中国国际地球电磁学术研讨会于2009年11月26—29日在广西桂林举行,来自国内外的200多名专家和青年学者出席了会议,提交论文110多篇

大地电磁法研究与应用

鄂尔多斯断块地壳电性结构

赵国泽, 詹艳, 王立凤, 王继军, 汤吉, 陈小斌, 肖骑彬

2010, 32(3):  345-359.  DOI: 10.3969/j.issn.0253－4967.2010.03.001

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鄂尔多斯断块作为新生代以来的稳定块体,其中下地壳内是否存在低阻层一直受到关注。基于穿过鄂尔多斯断块大地电磁剖面的观测资料,利用新的数据处理和解释技术,对鄂尔多斯断块的地壳结构进行了整体研究,发现鄂尔多斯断块的地壳具有成层性结构特点,并在约20km深度存在低阻层,推测它是由流体引起的电阻率降低。在断块东、西两侧的构造活动区,其地壳内不存在成层性电性结构,其中的低阻带可能与地壳内的滑脱带(或韧性剪切带)有关。鄂尔多斯断块和周围地区地壳电性结构的不同特点,对于分析不同地块的变形和地震活动性等有一定价值。

用大地电磁测深法探测深圳断裂带的结构特征

陈庞龙, 肖骑彬, 赵国泽, 马浩明

2010, 32(3):  360-371.  DOI: 10.3969/j.issn.0253－4967.2010.03.002

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大地电磁测深方法应用于深圳城市活断层的探测,针对深圳断裂带进行了4条剖面的密集点距的大地电磁测量。采用远参考道数据观测与处理技术,尽可能地消除测点附近的电磁噪音影响,得到了较为光滑的视电阻率曲线。二维反演利用TM极化模式数据以及非线性共轭梯度法(NL-CG)获得了地下电性结构。结合已有的区域地层、岩体及断裂构造分布等地表地质成果,对2000m以上的电性剖面进行了分析,证实或发现了与电性分界带对应的2处区域性断裂(横岗-罗湖断裂与莲塘断裂)构造及7处局部断裂构造,并将测区分布的地层与电阻率变化相对应。通过5000m以上不同深度的电性水平切片,进一步反映了电性剖面所展示的局部断裂构造其实是测区主干断裂(横岗-罗湖断裂与莲塘断裂)在浅表的分支,它们在深部表现出趋于统一的展布特征。

剖面长度对大地电磁二维TM模式反演的影响

杨静, 陈小斌

2010, 32(3):  372-381.  DOI: 10.3969/j.issn.0253－4967.2010.03.003

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对于大地电磁有效探测深度的研究,以往主要从频率的角度进行讨论。通过大量二维直立断层模型的反演对比研究表明,剖面长度对有效探测深度也有着重要的影响。文中设计了一组不同断距的直立断层模型,对TM极化模式下反演剖面长度对有效探测深度的影响进行了细致的研究。结果表明,在频带足够宽、测点足够密集的情况下,对一定深度的目标区,剖面长度的选取直接影响着反演结果。当反演剖面长度较短时,反演结果不可靠,不能正确地反映目标层深度,而当反演剖面长度增加到一定长度后,反演结果就很好且几乎不再随长度的增加而变化。对直立断层而言,若要得到同样好的反演结果,随着断距的增加,反演剖面长度也需增长。通过对模型的大量反演结果进行分析,得到了一组量化的数据,对于文中所设定的模型,通过数据拟合,发现断距与所需反演剖面长度满足线性关系。该研究可在野外观测的剖面长度设计、反演结果的有效深度评价等方面有参考意义。

大地电磁二维自适应地形有限元正演模拟

刘云, 王绪本

2010, 32(3):  382-391.  DOI: 10.3969/j.issn.0253－4967.2010.03.004

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复杂地形对大地电磁测深法(MT)的影响非常大。文中在吸收和修正前人工作基础上,提出了一种自适应地形四边形网格剖分、单元内电磁场双二次插值数值模拟方法,能更好地模拟出复杂地形和场值分布,并推导出复杂地形条件下有限元数值模拟算法、单元辅助场的计算和TM模式视电阻率的局部定义法。模型计算表明,该数值模拟方法计算速度快,有较高的计算精度,能很好地模拟MT复杂地形影响和异常体影响。

基于MPI的二维大地电磁正演的并行计算

李焱, 胡祥云, 吴桂桔, 叶益信, 廖国忠

2010, 32(3):  392-401.  DOI: 10.3969/j.issn.0253－4967.2010.03.005

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大地电磁二维正演对每一个频率分别进行计算,各频率对应的电磁场值间相互独立,根据这一特点可以将程序按频率划分粒度,将每个频点计算分配到各个进程同时进行计算,并行执行。文中给出了大地电磁二维有限元正演的并行算法,它结合了MPI的优点,采用主从并行模式、分频并行计算的并行方案来执行。为了检验编写的并行程序,对设计的2个模型进行试算,并与串行程序对比验证了该算法的可行性、正确性,为二维反演、三维正反演的并行计算提供了研究基础。

大地电磁与地震正则化同步联合反演

陈晓, 于鹏, 张罗磊, 李洋, 王家林

2010, 32(3):  402-408.  DOI: 10.3969/j.issn.0253－4967.2010.03.006

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文中在于鹏等提出的电阻率和速度随机分布的大地电磁与地震联合反演方法的基础上,将Tikhonov正则化思想引入到联合反演中,加入先验信息进行模型约束,以最小模型为稳定器,采用L曲线方法来确定近似最佳的正则化因子。考虑到线性寻优算法容易陷入局部极小,文中采用非线性的模拟退火方法来实现大地电磁与地震的同步联合反演。通过模型试验的对比分析,我们认为加入有效模型约束的正则化联合反演可以比单纯考虑数据拟合的联合反演和单独反演方法更有效地提高解的稳定性和计算效率,获得更接近实际而且稳定的解。

地震电磁监测

2008年汶川M_S8.0地震与青岛台地电阻率异常变化的关系

张继红, 赵国泽, 王晋生, 唐廷梅, 齐丽杰

2010, 32(3):  409-416.  DOI: 10.3969/j.issn.0253－4967.2010.03.007

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分析了2008年5月12日汶川M_S8.0地震前山东省青岛地震台地电阻率和地下水位的异常变化。对比发现,地电阻率与地下水的异常起始时间一致,其中,地下水位下降,地电阻率上升,推测产生异常的原因是,该观测区位于断裂破碎带附近,构造变形引起地下水或含水度变化的响应敏感,进而引起地电阻率的变化。此外,文中对地震前应力场的变化与电阻率的变化之间的关系也进行了探讨。

智利8.8级地震前后高能粒子数据变化分析

黄建平, 刘静, 欧阳新艳, 李文静

2010, 32(3):  417-423.  DOI: 10.3969/j.issn.0253－4967.2010.03.008

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利用法国DEMETER卫星IDP载荷观测的高能粒子通量数据,首先研究了其全球表现特征,即极区沉降带、中高纬沉降带和南大西洋沉降区。进而以2010年2月27日发生的智利8.8级地震为例,通过重访轨道的对比,发现高能粒子通量在2月26日出现了比较显著的变化:即南纬L=2.1～2.7一直增强,而其共轭区,即北纬L=2.1～2.7时,在26日白天无显著变化,只是在接近地震发生时才出现共轭效应。同时,在26日白天震中上空靠近赤道地区粒子通量显著降低,而到夜晚在震中区上空及附近地区粒子通量显著增强。在震后粒子通量恢复正常水平。

利用DEMETER卫星LANGMIUR探针观测数据研究强震前的电离层扰动

泽仁志玛, 张学民, 刘静, 欧阳新艳, 熊攀, 申旭辉

2010, 32(3):  424-433.  DOI: 10.3969/j.issn.0253－4967.2010.03.009

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文中介绍了Langmiur探针的观测原理,并利用电子浓度(Ne)和电子温度(Te)数据研究了2006年5月3日M_W7.9汤加地震和2006年12月16日M_W7.1台湾地震。结果发现汤加地震前2～5d电子浓度连续4d降低,电子温度变化不明显。台湾地震前后电子浓度的变化不明显,但电子温度在地震当天及后续3d出现了低值。目前没有直接的证据表明这些变化是由地震活动引发的,但在数据处理过程中选择了当地22时至次日3时的观测数据,并且剔除了Dst≤-30nT,Kp≥3,AE≥200nT时的记录数据,在一定程度上排除了太阳、地磁等因素引起的电离层异常情况。

高压直流输电对地电场观测的影响

方炜, 张国强, 邵辉成

2010, 32(3):  434-441.  DOI: 10.3969/j.issn.0253－4967.2010.03.010

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高压直流输电是解决长距离输送电的一种重要手段,近年来,随着中国高压直流输电骨架网的建设,在地震地电场观测中出现了一种新的干扰异常。以关中地区宝鸡、乾陵和周至地电场观测受宝鸡-德阳±500kV直流输电工程影响为例,分析了此类干扰异常的变化形态和特征,并结合高压直流输电的基本原理,对异常的形成机理进行了探讨,定量的计算了不同距离、影响区电导率和高压直流输电入地电流等对地电场观测的可能影响。结果表明,在理想状态下,电导率γ取0.01时理论值与实际观测值基本相符。

声频大地电磁法研究与应用

可控源音频大地电磁法在隐伏活动断裂探测中的应用

董泽义, 汤吉, 周志明

2010, 32(3):  442-452.  DOI: 10.3969/j.issn.0253－4967.2010.03.011

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根据已有地质和地球物理研究结果,北京东部平原地区存在多条第四纪隐伏活动断裂。为了查明该区基岩面的起伏情况、断裂的空间展布以及深部断面的延伸情况,2010年初,在北京顺义区庙卷村和朝阳区孙河地区附近完成了2条可控源音频大地电磁测深剖面。文中介绍了可控源音频大地电磁法(CSAMT)隐伏活动断裂勘探的特点、资料采集过程及数据处理方法,结合区域地质资料对研究区域进行了综合地质解释。结果表明:CSAMT法在隐伏活动断裂探测中能给出工区内断裂的构造位置、倾向、断距以及发育规模,为地质分析工作提供可靠的基础资料。CSAMT法已经成为隐伏活动断裂探测中一种重要的地球物理手段,在城市活动断裂探测中发挥着重要的作用。

具有干预机制的CSAMT数据一维最优化反演

周俊杰, 强建科, 汤井田, 王海青

2010, 32(3):  453-464.  DOI: 10.3969/j.issn.0253－4967.2010.03.012

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在CSAMT测深中,测深曲线往往受到电偶极源的影响而出现畸变,这给CSAMT数据的反演解释带来很大的困惑。文中依据CSAMT法在波区与MT理论相似的原理,提出用Bostick半定量结果作为CSAMT一维反演的初始模型,采用传统最小二乘算法,结合多种常识性物性变化特点,优化层参数并控制反演过程的迭代方向,使纯粹的数值迭代转化为按地球物理特征自动迭代,其结果可更好地满足物探解释需要。算例和实测数据反演表明,优化后的CSAMT一维反演方法,反演精度较高、计算速度较快,其反演结果的正演响应曲线和实测曲线拟合得很好。

频率域线源近区(过渡区)测深理论初步研究

周磊, 严良俊, 何展翔, 陈小斌

2010, 32(3):  465-472.  DOI: 10.3969/j.issn.0253－4967.2010.03.013

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对频率域无限长线源近区(过渡区)测深的理论基础进行了探索性研究。通过计算均匀半空间、层状介质等多个模型的线源响应,进而定义并计算全区视电阻率。结果发现,利用水平电场、垂直磁场分别计算的全区视电阻率均能较好地反映地下电性结构的变化。把水平磁场与水平电场联合通过二分搜索算法计算的全区视电阻率也能较好地反映地下电性结构的变化。在近区通过单分量定义的全区视电阻率与一维MT曲线吻合得很好,因此可以用成熟的MT反演技术来进行线源近区电磁资料的反演,从而把有源的问题转化到无源的问题。这初步表明频率域线源近区(过渡区)测深是可行的,但还有一些问题需要解决。

线源时间域电测深全期全区视电阻率求解

赵福元, 严良俊, 何展翔, 陈小斌

2010, 32(3):  473-481.  DOI: 10.3969/j.issn.0253－4967.2010.03.014

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由于线源一维的正演国内外研究尚少,文中主要利用水平电场分量求取全区视电阻率。通过计算发现水平电场与电阻率之间是一一对应的关系,这使得定义全区视电阻率具有惟一性和可靠性。文中以水平电场定义视电阻率,然后利用二分搜索算法进行全区视电阻率求解。模型计算表明,该方法定义的全区视电阻率能较准确地反映地下电阻率信息。进一步研究发现:对时间域线源而言,在近区算不好晚期的数据,因为电磁波的传播、衰减很快,同样在极远区算不好早期的数据,而且探测深度是随收发距的增加而增大。最后,加入5%的随机噪声后与理论结果进行对比,得到了收发距与最大探测深度的关系。

综合研究

SLF/ELF电磁接收机研究及观测试验

王兰炜, 赵家骝, 张世中

2010, 32(3):  482-491.  DOI: 10.3969/j.issn.0253－4967.2010.03.015

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大功率、人工源的超低频/极低频电磁波技术已经成为当今国际地球物理学界瞩目的一个新兴研究领域,采用此方法计算获得的地下介质电性结构具有很高的精度和稳定性,特别适用于地震预测等需要精确观测数据的研究。在中国,从20世纪90年代末开始,开展了基于大功率人工源超低频/极低频技术的方法研究,也开展了该方法在地震监测领域的应用研究,然而对于适用于地震监测应用的观测系统的研究进展比较缓慢。文中介绍了专门用于地震监测应用的超低频/极低频电磁接收机的研发,详细说明了仪器的硬件系统组成、主要技术指标及其关键技术。试验观测结果表明该仪器能满足目前0.1～300Hz频段人工源电磁信号观测的需求。

磁激电方法技术试验研究

李建华, 林品荣, 郭鹏

2010, 32(3):  492-499.  DOI: 10.3969/j.issn.0253－4967.2010.03.016

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激电法是矿产勘查的主要方法技术,其中应用最多的是电激电法,但电激电法在接地条件困难区(倒石堆、沙漠、戈壁、永久冻土)难以发挥效果,为了发展不接地的磁激电技术,在对磁激电法的基本原理、方法技术、数据处理等方面进行研究的基础上,开展了磁激电法与电激电法的对比试验,并对试验结果进行了分析。

劣质地下水区地球物理勘查技术模式探讨

武毅, 朱庆俊, 李凤哲, 李国占

2010, 32(3):  500-507.  DOI: 10.3969/j.issn.0253－4967.2010.03.017

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在自然界,高氟、高砷、高矿化度劣质地下水(简称"三高地下水")一般多为伴生关系,且多赋存于以黏土、亚黏土等细颗粒为主的沉积岩地层中,细颗粒岩性及高矿化度地下水表现为低电阻率的地球物理特征。因此,通过圈定低电阻率值的分布范围划分出细颗粒岩性地层与高矿化度地下水的分布范围,从而达到在劣质地下水区中圈定出可饮用地下水分布范围的目的。文中通过对地层电阻率、地下水电阻率与地下水孔隙度、地下水矿化度之间数学关系的研究,建立了以高分辨率电法为主的在劣质地下水区勘查可饮用地下水的地球物理勘查模式,并在新疆等地进行了应用,取得了较好的效果,为在劣质地下水区勘查可饮用地下水提供了一种新的技术思路。

利用重复地震估算北京平原地区隐伏断裂深部的活动速率

李乐, 陈棋福

2010, 32(3):  508-519.  DOI: 10.3969/j.issn.0253－4967.2010.03.018

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利用首都圈数字化地震台网2001—2006年的波形资料分析北京平原地区隐伏断裂的深部滑动速率。通过波形互相关分析,识别出35组相似地震对和20组多重相似对,大部分相似地震活动表现为非周期性,重复间隔从数分钟到数百天不等。针对研究区内台站分布稀疏和低信噪比波形记录的现状,在波形相似的基础上,提出了采用在子采样条件下的S-P相对到时差(dSmP)和相对到时拾取误差来对相似地震震源位置的一致性进行强约束,进一步探索和完善波形意义上重复地震的识别方法。基于4组"重复地震"估算北京平原区黄庄-高丽营断裂和南口-孙河断裂在不同孕震深度处的滑动速率为1.0～1.2mm/a,怀安镇盆地南缘断裂地表以下9.4km处的滑动速率估计值为1.5mm/a,这一结果和地质资料结果相符。

二维地震勘探方法在南通区调工作中的应用

缪卫东, 周国兴, 冯金顺, 高立, 鄂建

2010, 32(3):  520-531.  DOI: 10.3969/j.issn.0253－4967.2010.03.019

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通过二维地震勘探方法在南通地区松散沉积层中的运用,发现了5个较明显的反射波组,可与地层中的5个沉积界面较好地对应,对区内松散沉积层的展布有了较直观的揭示。根据对波组连续性的分析,揭示了5条断裂及一些古河谷的存在,并对以往推测的可能存在的长江沿江断裂有了进一步的验证。二维地震勘探方法对区内基底的揭示效果也很好,发现在小海镇一带有较明显的潜山存在。结果表明,在松散层深覆盖区运用二维地震勘探方法完成区域地质调查的一些任务是可行的。