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2015年 46卷 第5-6期
2015, 46(5-6): 355-403.
doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.2015Z1001
摘要
PDF 2497KB
摘要:
地球物理成像为交代作用的研究提供了独特的视角,因其能够描绘地壳和上地幔现今流体的分布。这与地质学的研究形成对照。地质学研究出露于地表的中地壳岩石,在交代作用过程中流体的作用没有得到体现。用于探测地壳上地幔流体分布的主要地球物理方法有(a)电阻率成像的电磁方法和(b)探测地震波速和相关参数如泊松比、地震各向异性的地震方法。对于深度超过几千米的研究,最有效的电磁方法是大地电磁(MT),它使用天然电磁信号作为场源。地壳岩石的电阻率对水溶液流体的数量、盐度和连通程度很敏感。部分熔融和氢的扩散作用也可导致低电阻率。流体和/或水对地震观测的影响可由岩石和矿物物理方面的研究来评估。这些研究表明水的存在一般会降低岩石和矿物的地震波速度。水在含水矿物中以流体的形式存在,或者在名义上无水矿物中作为氢的点缺陷。水可以进一步改变地震属性,如泊松比、品质因子和各向异性。多种地震分析方法被用来测量地壳和岩石层地幔中水溶液流体的原位作用,包括地震层析成像、地震反射、被动震源转换、散射波成像和横波分裂分析等。将大地电磁和地震数据联合起来已被证明是研究活动构造区如卡斯凯迪亚俯冲带流体分布的有效手段。在这个地点,可探测到流体从俯冲板块向上扩散并形成水化地幔楔。在陆-陆碰撞带,如青藏高原,在其一重要区域的中地壳深度处探测到广泛存在部分熔融和水溶液流体。这些地球物理的方法也被用来研究保存于太古代和元古代岩石层中的古老板块边界曾经发生的交代作用。
地球物理成像为交代作用的研究提供了独特的视角,因其能够描绘地壳和上地幔现今流体的分布。这与地质学的研究形成对照。地质学研究出露于地表的中地壳岩石,在交代作用过程中流体的作用没有得到体现。用于探测地壳上地幔流体分布的主要地球物理方法有(a)电阻率成像的电磁方法和(b)探测地震波速和相关参数如泊松比、地震各向异性的地震方法。对于深度超过几千米的研究,最有效的电磁方法是大地电磁(MT),它使用天然电磁信号作为场源。地壳岩石的电阻率对水溶液流体的数量、盐度和连通程度很敏感。部分熔融和氢的扩散作用也可导致低电阻率。流体和/或水对地震观测的影响可由岩石和矿物物理方面的研究来评估。这些研究表明水的存在一般会降低岩石和矿物的地震波速度。水在含水矿物中以流体的形式存在,或者在名义上无水矿物中作为氢的点缺陷。水可以进一步改变地震属性,如泊松比、品质因子和各向异性。多种地震分析方法被用来测量地壳和岩石层地幔中水溶液流体的原位作用,包括地震层析成像、地震反射、被动震源转换、散射波成像和横波分裂分析等。将大地电磁和地震数据联合起来已被证明是研究活动构造区如卡斯凯迪亚俯冲带流体分布的有效手段。在这个地点,可探测到流体从俯冲板块向上扩散并形成水化地幔楔。在陆-陆碰撞带,如青藏高原,在其一重要区域的中地壳深度处探测到广泛存在部分熔融和水溶液流体。这些地球物理的方法也被用来研究保存于太古代和元古代岩石层中的古老板块边界曾经发生的交代作用。
2015, 46(5-6): 404-412.
doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.2015Z1002
摘要:
地球固态内核有很强的地震波各向异性(Moreli et al,1986;Woodhouse et al,1986;Creager,1992;Tromp,1993;Song,1997),这通常认为是由于铁晶体的优势定向排列造成的(Brown and Mcqueen,1986)。而各向异性结构在横向和深度方向上的变化(Shearer,1994;Song and Helmberger,1995;Tanaka and Hamaguchi,1997;Niu and Wen,2001;Sun and Song,2008)为研究内核的超速旋转提供了依据(Song and Richards,1996),并为研究内核的形成和动力过程(Deguen and Cardin,2009;Alboussiere et al,2010)提供了重要的线索和约束。过去的所有研究均认为内核的各向异性可以近似为轴对称模型,而其快轴方向平行于地球自转轴。现已有人认为地球内核最中心部分的各向异性可能有显著不同(Ishii and Dziewonski,2002),但是目前对其特征甚至是存在性的认识仍然有很大的不确定性(Beghein and Trampert,2003;Cormier and Stroujkova,2005;Sun and Song,2008;Lythgeo et al,2014)。本文通过分析1992年到2012年全球宽频带地震台阵的大地震尾波自相关,发现两个穿过内核的震相在低纬度台阵的相对走时有非常大的差异,甚至可以达到10秒。进一步,我们发现地核内部的各向异性快轴是两端分别穿过西半球的中美洲与东半球的东南亚的靠近赤道面方向的一条轴线,这与外内核南北向的快轴方向显著不同。这种各向异性的方向和形态的显著差异可能意味着固态内核在形成和演化过程中发生过重大变化。
地球固态内核有很强的地震波各向异性(Moreli et al,1986;Woodhouse et al,1986;Creager,1992;Tromp,1993;Song,1997),这通常认为是由于铁晶体的优势定向排列造成的(Brown and Mcqueen,1986)。而各向异性结构在横向和深度方向上的变化(Shearer,1994;Song and Helmberger,1995;Tanaka and Hamaguchi,1997;Niu and Wen,2001;Sun and Song,2008)为研究内核的超速旋转提供了依据(Song and Richards,1996),并为研究内核的形成和动力过程(Deguen and Cardin,2009;Alboussiere et al,2010)提供了重要的线索和约束。过去的所有研究均认为内核的各向异性可以近似为轴对称模型,而其快轴方向平行于地球自转轴。现已有人认为地球内核最中心部分的各向异性可能有显著不同(Ishii and Dziewonski,2002),但是目前对其特征甚至是存在性的认识仍然有很大的不确定性(Beghein and Trampert,2003;Cormier and Stroujkova,2005;Sun and Song,2008;Lythgeo et al,2014)。本文通过分析1992年到2012年全球宽频带地震台阵的大地震尾波自相关,发现两个穿过内核的震相在低纬度台阵的相对走时有非常大的差异,甚至可以达到10秒。进一步,我们发现地核内部的各向异性快轴是两端分别穿过西半球的中美洲与东半球的东南亚的靠近赤道面方向的一条轴线,这与外内核南北向的快轴方向显著不同。这种各向异性的方向和形态的显著差异可能意味着固态内核在形成和演化过程中发生过重大变化。
2015, 46(5-6): 413-431.
doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.2015Z1003
摘要:
所有50个州和哥伦比亚特区的许多部分很容易遭受地震灾害,但全国各地和各州内部灾害风险大不相同。在美国西部地震危险性最大,特别是在加利福尼亚州、华盛顿州、俄勒冈州、阿拉斯加州和夏威夷州。由于频繁的地震活动,加之庞大的人口数量和发达的基础设施,使得加州与其他州相比有更多的公民和基础设施处于地震灾害风险之中。
美国面临着由于地震损坏的建筑物和基础设施所带来的巨大经济损失的可能性。美国联邦紧急事务管理局估计,地震耗费了美国年均50亿美元的经济损失。加利福尼亚州、俄勒冈州和华盛顿州年均损失42亿,占美国总估计的77%。其中加州就占了全国大部分的年度估计地震损失。
然而,一个单一的大地震就能带来比一般年估计更大的伤害。例如1994年的加州北岭地震在破坏中造成了260亿美元(按2005年的美元价值)的损失,是对美国打击最大的自然灾害之一。假设沿着圣安德烈斯断层在加利福尼亚州南部发生一个7.8级地震,研究预计能造成1 800人丧生和超过2 000亿美元的经济损失。
不像其他的自然灾害,如飓风,其预测的登陆位置和时间变得越来越准确,然而地震的科学认识还没有允许精确的地震预测。替代的作法是,在震后发出通知和警告,这通常涉及在震后尽快地将地震的位置和震级通知那些可提供应急响应的人员以及需要这些信息的其他人员。
防震减灾措施、联邦政府与地震有关的活动(诸如地震调研)和实际地震损失的减少之间不可能有精确的关系。然而,随着更准确的地震灾害地图的演化以及人们对地壳运动和建筑物安全性能理解的加深,代表减灾战略和地震研究及其他活动有效性的趋势变得更加清晰。在没有能力精确预测地震的情况下,为提高国家抵御可能性最小但会产生最大影响的主要地震的能力,在确定联邦政府最有效行动方式方面,国会很可能面临持续的挑战。
所有50个州和哥伦比亚特区的许多部分很容易遭受地震灾害,但全国各地和各州内部灾害风险大不相同。在美国西部地震危险性最大,特别是在加利福尼亚州、华盛顿州、俄勒冈州、阿拉斯加州和夏威夷州。由于频繁的地震活动,加之庞大的人口数量和发达的基础设施,使得加州与其他州相比有更多的公民和基础设施处于地震灾害风险之中。
美国面临着由于地震损坏的建筑物和基础设施所带来的巨大经济损失的可能性。美国联邦紧急事务管理局估计,地震耗费了美国年均50亿美元的经济损失。加利福尼亚州、俄勒冈州和华盛顿州年均损失42亿,占美国总估计的77%。其中加州就占了全国大部分的年度估计地震损失。
然而,一个单一的大地震就能带来比一般年估计更大的伤害。例如1994年的加州北岭地震在破坏中造成了260亿美元(按2005年的美元价值)的损失,是对美国打击最大的自然灾害之一。假设沿着圣安德烈斯断层在加利福尼亚州南部发生一个7.8级地震,研究预计能造成1 800人丧生和超过2 000亿美元的经济损失。
不像其他的自然灾害,如飓风,其预测的登陆位置和时间变得越来越准确,然而地震的科学认识还没有允许精确的地震预测。替代的作法是,在震后发出通知和警告,这通常涉及在震后尽快地将地震的位置和震级通知那些可提供应急响应的人员以及需要这些信息的其他人员。
防震减灾措施、联邦政府与地震有关的活动(诸如地震调研)和实际地震损失的减少之间不可能有精确的关系。然而,随着更准确的地震灾害地图的演化以及人们对地壳运动和建筑物安全性能理解的加深,代表减灾战略和地震研究及其他活动有效性的趋势变得更加清晰。在没有能力精确预测地震的情况下,为提高国家抵御可能性最小但会产生最大影响的主要地震的能力,在确定联邦政府最有效行动方式方面,国会很可能面临持续的挑战。
2015, 46(5-6): 432-442.
doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.2015Z1004
摘要:
提供了评价假想地震预警系统,降低潜在灾害风险值的范围研究的成果。本研究根据的是对人口和基础设施降低灾害风险可采取的行动、采取每个行动需要多少时间和给定所采取行动的性质情况下虚报的潜在后果的分析。范围分析结果表明,可通过改进现有的事件通知系统、对通知的个体响应和为当地规划绘制并利用更详细灾害风险图来降低灾害风险。根据地质条件和过程的现有知识所制定的详细地图和培训计划,将减少灾害风险分析结果部分的不确定性。地震的发震时间、震级和震中位置的不确定性以及虚报的潜在影响将对预警系统的价值提出重大的挑战。
提供了评价假想地震预警系统,降低潜在灾害风险值的范围研究的成果。本研究根据的是对人口和基础设施降低灾害风险可采取的行动、采取每个行动需要多少时间和给定所采取行动的性质情况下虚报的潜在后果的分析。范围分析结果表明,可通过改进现有的事件通知系统、对通知的个体响应和为当地规划绘制并利用更详细灾害风险图来降低灾害风险。根据地质条件和过程的现有知识所制定的详细地图和培训计划,将减少灾害风险分析结果部分的不确定性。地震的发震时间、震级和震中位置的不确定性以及虚报的潜在影响将对预警系统的价值提出重大的挑战。
2015, 46(5-6): 443-453.
doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.2015Z1005
摘要:
2008年5月12日MW7.9汶川地震近5年之后,在距汶川地表破裂南端西南约45km处,发生了4月20日MW6.6芦山地震(Han et al,2014;Zhang et al,2014;图1)。
2008年5月12日MW7.9汶川地震近5年之后,在距汶川地表破裂南端西南约45km处,发生了4月20日MW6.6芦山地震(Han et al,2014;Zhang et al,2014;图1)。
2015, 46(5-6): 454-469.
doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.2015Z1006
摘要:
新近建成的中国地震台阵(CEArray)由中国国家数字地震台网(CNDSN)、31个区域地震台网以及几个小孔径台阵构成,台站总数逾千,其中宽频带台站850多个。这一巨大台阵的建成为日常的地震活动监测及窥探地球内部结构提供了前所未有的契机。许多现代地震学研究都要进行垂向和水平分量的旋转,用以分离不同类型的地震波。因此两个水平分量的方位信息构成了正确旋转的关键。我们分析了CEArray台阵记录到的远场P波质点运动,并用以估测每个台站的BHN分量方位角。我们提出了一种基于信噪比的多事件方法来获取最佳方位角,可以很好地解释台站记录的P波质点运动特征。该方法可以给出方位角的稳健估值,包括基于背景噪声水平的误差。我们发现近1/3台站存在不同程度的方位角相关问题,包括水平分量方位角偏差、分量命名错误、以及单个或多个分量的极性反转等。这些问题在基于旋转的地震学分析中必须要慎重考虑。
新近建成的中国地震台阵(CEArray)由中国国家数字地震台网(CNDSN)、31个区域地震台网以及几个小孔径台阵构成,台站总数逾千,其中宽频带台站850多个。这一巨大台阵的建成为日常的地震活动监测及窥探地球内部结构提供了前所未有的契机。许多现代地震学研究都要进行垂向和水平分量的旋转,用以分离不同类型的地震波。因此两个水平分量的方位信息构成了正确旋转的关键。我们分析了CEArray台阵记录到的远场P波质点运动,并用以估测每个台站的BHN分量方位角。我们提出了一种基于信噪比的多事件方法来获取最佳方位角,可以很好地解释台站记录的P波质点运动特征。该方法可以给出方位角的稳健估值,包括基于背景噪声水平的误差。我们发现近1/3台站存在不同程度的方位角相关问题,包括水平分量方位角偏差、分量命名错误、以及单个或多个分量的极性反转等。这些问题在基于旋转的地震学分析中必须要慎重考虑。
