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2021年 52卷 第1期
PDF 15123KB
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2021, 52(1): 1-10.
doi: 10.19975/j.dqyxx.2020-010
摘要
摘要:
地球内核是地球最中心的圈层，它的一个很重要的特性是在几年至十年的尺度上存在着明显的时变性. 利用重复地震经过内核的波随时间的变化给内核的时变性提供了最有力的且毫无争议的证据. 然而时变信号的来源仍有待商榷. 一般解释认为与内核的差速旋转有关；另一个解释为内核边界的快速变化. 最新的研究表明，内核的时变信号主要来源于内核的内部而非边界. 这一新发现排除了内核边界作为时变唯一信号来源的可能性. 最简单而合理的解释依然是内核的差速旋转：内核以每年0.05°～0.1°的速率相对于地幔超速旋转，并有变速旋转的可能性，使得内核浅部不均一的横向结构发生位移，重复地震的体波沿着固定路径传播时会采样到不同的内核结构而产生时变信号. 这一模型可以解释此前研究观测到的所有时变信号. 内核时变现象和其成因的探究对于我们认识地球深部的运行方式，尤其是磁场的运行机制，有着重要的启发意义.
地球内核是地球最中心的圈层，它的一个很重要的特性是在几年至十年的尺度上存在着明显的时变性. 利用重复地震经过内核的波随时间的变化给内核的时变性提供了最有力的且毫无争议的证据. 然而时变信号的来源仍有待商榷. 一般解释认为与内核的差速旋转有关；另一个解释为内核边界的快速变化. 最新的研究表明，内核的时变信号主要来源于内核的内部而非边界. 这一新发现排除了内核边界作为时变唯一信号来源的可能性. 最简单而合理的解释依然是内核的差速旋转：内核以每年0.05°～0.1°的速率相对于地幔超速旋转，并有变速旋转的可能性，使得内核浅部不均一的横向结构发生位移，重复地震的体波沿着固定路径传播时会采样到不同的内核结构而产生时变信号. 这一模型可以解释此前研究观测到的所有时变信号. 内核时变现象和其成因的探究对于我们认识地球深部的运行方式，尤其是磁场的运行机制，有着重要的启发意义.
2021, 52(1): 11-26.
doi: 10.19975/j.dqyxx.2020-005
摘要:
自Love（1911） 研究了自重球体的弹性变形后，基于不同的黏弹性地球模型，许多科学家都对地震变形问题进行了深入研究，主要发展了基于半无限空间和球形地球模型的黏弹地球地震变形理论. 地震变形问题通常经积分变换、基函数展开等技术处理后，简化为求解满足特定震源和地表边界条件的常微分方程组问题. 针对这一独特的数学物理边值问题，本文以全解析、半解析和数值积分解等求解形式概述了近几十年发展的基于规则几何形态地球模型的黏弹地球地震变形理论，并讨论了各种方法的特点. 此外，针对三维地球模型，本文也简单回顾了目前的研究进展和存在问题. 总之，本文综述了过去半个多世纪以来的黏弹地球地震变形理论的发展历史、研究现状和最新进展，并讨论目前存在的问题和未来的发展趋势.
自
2021, 52(1): 27-44.
doi: 10.19975/j.dqyxx.2020-008
摘要:
随着油气勘探领域逐渐向深层、复杂型、隐蔽性油气藏转移，油气资源的勘探难度越来越大，传统反射地震勘探技术难以满足日益增长的油气勘探需求，亟需发展适合复杂地质构造的地震波偏移反演新技术. 针对地球深部非均匀结构体引起的地震散射波，发展地震逆散射偏移反演理论和技术将有可能解决复杂构造成像反演的技术难题. 本文回顾地震波逆散射偏移反演理论的发展历史和基本原理，以逆广义Radon变换求解线性化逆散射问题为基础，介绍逆散射理论在介质结构成像、物性参数反演、多次波衰减等方面的技术延伸，同时将其应用到合成数据和实际数据资料，探讨地震勘探逆散射方法的技术优势和应用潜力.
随着油气勘探领域逐渐向深层、复杂型、隐蔽性油气藏转移，油气资源的勘探难度越来越大，传统反射地震勘探技术难以满足日益增长的油气勘探需求，亟需发展适合复杂地质构造的地震波偏移反演新技术. 针对地球深部非均匀结构体引起的地震散射波，发展地震逆散射偏移反演理论和技术将有可能解决复杂构造成像反演的技术难题. 本文回顾地震波逆散射偏移反演理论的发展历史和基本原理，以逆广义Radon变换求解线性化逆散射问题为基础，介绍逆散射理论在介质结构成像、物性参数反演、多次波衰减等方面的技术延伸，同时将其应用到合成数据和实际数据资料，探讨地震勘探逆散射方法的技术优势和应用潜力.
2021, 52(1): 45-53.
doi: 10.19975/j.dqyxx.2020-003
摘要:
假象识别是正确解释地震剖面的前提，也是描述地震成像保真度（精准度）的主要标准之一. 本文通过分析反射地震剖面实例，对几种常见的、易被误解的地震成像假象的特征进行了分类阐述，提出基于成因识别地震成像假象的思路. 从地震剖面成像过程来看，假象的成因包括信号误判、成像畸变和波速模型误差这三个主要因素. 许多不易被识别的假象起源于地震数据处理成像过程中对信号的误判，犹如“张冠李戴”；成像畸变假象的根源包括成像照明度、资料频宽和方法假设等方面的缺陷，造成抹痕等成像结果畸变假象；当地震波速度模型误差较大时，地震成像结果不仅会出现成像位置错误，还可能在波阻抗不连续点出现散射拖尾假象. 因此，衡量地震成像精准度的标准应包括成像结果的分辨率、位置准确度和假象识别三个要素. 这些要素相互影响，因此应该根据研究目标和实际情况，综合评判地震成像中假象的影响.
假象识别是正确解释地震剖面的前提，也是描述地震成像保真度（精准度）的主要标准之一. 本文通过分析反射地震剖面实例，对几种常见的、易被误解的地震成像假象的特征进行了分类阐述，提出基于成因识别地震成像假象的思路. 从地震剖面成像过程来看，假象的成因包括信号误判、成像畸变和波速模型误差这三个主要因素. 许多不易被识别的假象起源于地震数据处理成像过程中对信号的误判，犹如“张冠李戴”；成像畸变假象的根源包括成像照明度、资料频宽和方法假设等方面的缺陷，造成抹痕等成像结果畸变假象；当地震波速度模型误差较大时，地震成像结果不仅会出现成像位置错误，还可能在波阻抗不连续点出现散射拖尾假象. 因此，衡量地震成像精准度的标准应包括成像结果的分辨率、位置准确度和假象识别三个要素. 这些要素相互影响，因此应该根据研究目标和实际情况，综合评判地震成像中假象的影响.
2021, 52(1): 54-60.
doi: 10.19975/j.dqyxx.2020-002
摘要:
对未来1年内发生强震的预测在做好备灾应急准备和防震减灾工作上具有重要的现实需求.为反映近年来国际上关于1年尺度地震预测模型研究的进展，本文系统地整理了地震的统计概率预测模型、物理预测模型和混合预测模型，并从方法原理、预测效能评价、部署应用等角度进行了梳理.研究表明，目前国际上发展的1年尺度地震预测模型及其效能评价使用的参考模型的总体数量较少、建模原理主要基于G-R关系等统计学基本定律，显示该领域在基础理论架构、关键技术体系上并未足够成熟，这可能与相应的地震发生机理解释尚不完善、建立数理化的预测模型尚有困难等因素有关.
对未来1年内发生强震的预测在做好备灾应急准备和防震减灾工作上具有重要的现实需求.为反映近年来国际上关于1年尺度地震预测模型研究的进展，本文系统地整理了地震的统计概率预测模型、物理预测模型和混合预测模型，并从方法原理、预测效能评价、部署应用等角度进行了梳理.研究表明，目前国际上发展的1年尺度地震预测模型及其效能评价使用的参考模型的总体数量较少、建模原理主要基于G-R关系等统计学基本定律，显示该领域在基础理论架构、关键技术体系上并未足够成熟，这可能与相应的地震发生机理解释尚不完善、建立数理化的预测模型尚有困难等因素有关.
2021, 52(1): 61-75.
doi: 10.19975/j.dqyxx.2020-007
摘要:
准确的地震预报是减轻地震灾害的有效手段之一. 地电阻率是一种被证实了的、有效的地震前兆参量，在我国自1966年以来的地震监测预报工作中发挥了且正在发挥着重要的作用. 伴随着地电阻率在地震监测预报中的应用，关于电阻率变化特征和规律及其机理的实/试验从上世纪60年代以来从未间断. 在实/试验中，主要采用了单极距观测系统. 它的测量值代表了其探测深度到地表的整个深度层的综合效应，无法确定地下各层的贡献. 为此，一些研究者探索新的地电阻率观测系统，进行了地电阻率多极距和电阻率层析成像观测的实/试验研究. 本文对单极距观测系统的实/试验结果进行了简述，详细介绍、总结了多极距和电阻率层析成像观测的实/试验研究状况，最后提出了进一步研究的可能方向.
准确的地震预报是减轻地震灾害的有效手段之一. 地电阻率是一种被证实了的、有效的地震前兆参量，在我国自1966年以来的地震监测预报工作中发挥了且正在发挥着重要的作用. 伴随着地电阻率在地震监测预报中的应用，关于电阻率变化特征和规律及其机理的实/试验从上世纪60年代以来从未间断. 在实/试验中，主要采用了单极距观测系统. 它的测量值代表了其探测深度到地表的整个深度层的综合效应，无法确定地下各层的贡献. 为此，一些研究者探索新的地电阻率观测系统，进行了地电阻率多极距和电阻率层析成像观测的实/试验研究. 本文对单极距观测系统的实/试验结果进行了简述，详细介绍、总结了多极距和电阻率层析成像观测的实/试验研究状况，最后提出了进一步研究的可能方向.
2021, 52(1): 76-88.
doi: 10.19975/j.dqyxx.2020-006
摘要:
理解并预测多尺度、高维度和非线性的地震学现象是一个极具挑战性的科学任务. 与日俱增的海量观测数据降低了信息收集和信息解读之间的耦合程度，增加了信息解读的抽象性和不确定性. 然而，伴随大数据一同来临的还有人工智能计算机技术——机器学习. 机器学习突出的隐式关系提取和复杂任务处理能力推动着研究学者们不断将机器学习的应用推向更广阔的领域. 本文介绍了地震学中常用的机器学习算法及其应用范围，讨论了人工智能与地震数据相结合的发展方向.
理解并预测多尺度、高维度和非线性的地震学现象是一个极具挑战性的科学任务. 与日俱增的海量观测数据降低了信息收集和信息解读之间的耦合程度，增加了信息解读的抽象性和不确定性. 然而，伴随大数据一同来临的还有人工智能计算机技术——机器学习. 机器学习突出的隐式关系提取和复杂任务处理能力推动着研究学者们不断将机器学习的应用推向更广阔的领域. 本文介绍了地震学中常用的机器学习算法及其应用范围，讨论了人工智能与地震数据相结合的发展方向.
2021, 52(1): 89-105.
doi: 10.19975/j.dqyxx.2020-004
摘要:
随着大数据时代的到来，计算地球动力学数值计算方法体系更加完善. 本文系统地回顾了传统数值模拟方法在计算地球动力学领域的应用进展，包括：有限差分法、有限单元法、谱方法和谱元法；并对近年来一些新发展的算法和应用前景进行了综述，如：不连续Galerkin法、小波方法和格子玻尔兹曼方法等. 本综述有助于读者以整体视角了解地球动力学数值计算方法的发展脉络，并对大数据时代下研究适应日益丰富的数据和新算法提供有益参考.
随着大数据时代的到来，计算地球动力学数值计算方法体系更加完善. 本文系统地回顾了传统数值模拟方法在计算地球动力学领域的应用进展，包括：有限差分法、有限单元法、谱方法和谱元法；并对近年来一些新发展的算法和应用前景进行了综述，如：不连续Galerkin法、小波方法和格子玻尔兹曼方法等. 本综述有助于读者以整体视角了解地球动力学数值计算方法的发展脉络，并对大数据时代下研究适应日益丰富的数据和新算法提供有益参考.
2021, 52(1): 106-114.
doi: 10.19975/j.dqyxx.2020-001
摘要:
地震动持时作为表征地震动的三要素之一，其对震害的影响逐渐被人们所认识. 然而，在地震动持时的定义方面，目前没有统一且明确的概念，文中给出了广义的地震动总持时和强震持时的定义，研究者们根据各自领域的研究特点选择更适合的持时. 持时大致可以分为两个大类：一是绝对持时，即基于加速度绝对值阈值的括号持时；二是相对持时，也就是反映地震动过程强度或能量变化趋势的持时，比如能量控制的相对持时等. 持时的定义有很多种，文章简单地回顾了地震动持时的五种定义，同时，细致地分析了五种持时定义所表现的特点，并介绍了持时预测模型的研究成果，最后针对目前应用持时存在的问题提出了几点认识.
地震动持时作为表征地震动的三要素之一，其对震害的影响逐渐被人们所认识. 然而，在地震动持时的定义方面，目前没有统一且明确的概念，文中给出了广义的地震动总持时和强震持时的定义，研究者们根据各自领域的研究特点选择更适合的持时. 持时大致可以分为两个大类：一是绝对持时，即基于加速度绝对值阈值的括号持时；二是相对持时，也就是反映地震动过程强度或能量变化趋势的持时，比如能量控制的相对持时等. 持时的定义有很多种，文章简单地回顾了地震动持时的五种定义，同时，细致地分析了五种持时定义所表现的特点，并介绍了持时预测模型的研究成果，最后针对目前应用持时存在的问题提出了几点认识.
2021, 52(1): 115-122.
doi: 10.19975/j.dqyxx.2020-015
摘要:
本文聚焦于“洞察”号（InSight）的SEIS项目，介绍它的主要科研目标，以及已有的初步探测与解释成果. 作者试图就“洞察”号能在什么程度上实现对火星内部结构探测的科研目标作出评论. 评论从三个方面展开：即它能够基本回答的问题，部分回答的问题，及基本上不可能回答的问题. 基于到目前为止的观测事实，可以说SEIS的数据分析结果对“洞察”号着陆点附近的浅地表结构会有精细的描述；对火星壳层的局部结构会有相当的了解. 有可能会对火星上部幔层结构提供一些比以前更为严密的约束. 但是，到目前为止SEIS数据对人类加深对于火星核结构了解的贡献应该是相对有限的. 主要原因是缺乏能量足够大的震源来产生传播于整个火星的波动场.
本文聚焦于“洞察”号（InSight）的SEIS项目，介绍它的主要科研目标，以及已有的初步探测与解释成果. 作者试图就“洞察”号能在什么程度上实现对火星内部结构探测的科研目标作出评论. 评论从三个方面展开：即它能够基本回答的问题，部分回答的问题，及基本上不可能回答的问题. 基于到目前为止的观测事实，可以说SEIS的数据分析结果对“洞察”号着陆点附近的浅地表结构会有精细的描述；对火星壳层的局部结构会有相当的了解. 有可能会对火星上部幔层结构提供一些比以前更为严密的约束. 但是，到目前为止SEIS数据对人类加深对于火星核结构了解的贡献应该是相对有限的. 主要原因是缺乏能量足够大的震源来产生传播于整个火星的波动场.
