优先发表

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综述
宽角反射&折射剖面揭示的祁连造山带莫霍面深度
吴国炜, 熊小松, 高锐, 陈宣华, 李英康, 王冠, 任海东
, doi: 10.19975/j.dqyxx.2021-067
摘要:
祁连造山带位于青藏高原东北缘,距南侧的喜马拉雅碰撞带前缘1500 km,以一个宽阔的(东西长约1000 km,南北宽200~400 km)、NW走向的造山带的形式被夹持于北侧的河西走廊盆地与南侧的柴达木盆地之间,西侧被NEE走向的阿尔金左行走滑断裂带所截切,北缘以青藏高原北缘断裂带,祁连山北缘断裂带和祁连山东缘断裂带与河西走廊盆地相邻,南东方向与中生代早期的西秦岭造山带相接,东缘与鄂尔多斯地块相邻. 在印度板块和亚洲大陆板块碰撞以及新生代以来青藏高原造山过程中起着重要作用. 对其地壳深部结构的探测是研究青藏高原隆升和向北扩展,理解印度与欧亚大陆碰撞的大陆内部构造作用的关键手段. 自1980年代以来,前人在该区实施了多条宽角反射&折射剖面,以揭示祁连造山带及周缘的地壳深部结构. 本文通过对这些宽角反射&折射剖面的收集汇总、梳理分析,以探讨祁连造山带不同区段下方莫霍面起伏及深度差异,研究结果显示:祁连造山带莫霍面埋深整体自西向东变浅,最深的莫霍面位于北祁连造山带内的哈拉湖附近;结合其他地质与地球物理资料,本文推测莫霍面深度的起伏及变化状态揭示了祁连造山带由西向东不同的地壳缩短方式,其中西段最深的莫霍面可能由双向俯冲的“底垫作用”所引起;中段的壳内低速体和低阻体反映了该区在上下地壳解耦变形作用下产生的大型滑脱带调节印度板块向欧亚板块持续碰撞导致的远程效应;而莫霍面深度最浅的东段累积应力的调节主要依靠左行走滑的海原断裂和壳内发育的逆冲断裂调节.
极盖区等离子体云块近十年研究进展
王勇, 张清和, 邢赞扬, 马羽璋, 张端
, doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-050
摘要:
极盖区等离子体云块是一种经常出现在极区电离层F层的高密度块状结构,其电子密度一般是背景电子密度的两倍及以上,水平尺度约为100~1000 km. 极盖区等离子体云块的产生及演化过程可以示踪磁层-电离层/热层耦合过程中的能量及动量传输过程. 同时,这种电子密度不均匀体(尤其是其边沿区域)对跨极盖区的无线电波传播具有很强的干扰,经常影响无线电通讯导航定位等应用. 因而,极盖区等离子体云块研究不仅是空间物理领域的热点问题,而且也是空间天气监测及准确预报等应用的重要基础. 本文简述了近十年来极盖区等离子体云块的研究进展,主要内容包括:概括了极盖区等离子体云块几种可能的形成机制;提出了极盖区冷/热等离子体云块的分类研究;统计了极盖区等离子体云块的时空分布特征及其对外部条件的依赖性;追踪了极盖区等离子体云块的完整演化过程;最后,讨论了极盖区等离子体云块引起的离子上行现象及电离层闪烁效应.
中-下地幔散射体:探测方法、研究进展和展望
李娟, 陈思丹, 何小波, 王巍, 杨凡
, doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-039
摘要:
得益于地震波传播理论的快速发展、数据分析方法日新月异的变化以及地震观测覆盖区域的增加,我们对地球深部的探测能力从原有的百千米尺度提升到目前的千米尺度. 地震层析成像研究很早就揭示出体积庞大的下地幔存在数千千米尺度的不均匀体,而对下地幔更小尺度上(约十千米至百千米)的认识则来自于基于台阵分析的高频地震散射波探测技术. 大量证据表明整个下地幔分布着数千米至数千千米不同尺度的速度不均匀体,其形成可能与俯冲至下地幔的洋壳和俯冲板片的岩石圈地幔物质密切相关. 因此,对下地幔不均匀体的探测及其分布规律和形成机理的认识,将有助于理解地球内部物质构成及其矿物相变、热化学结构等,进而深化我们对地幔流变性、地幔对流模式和地幔混合效率等地球内部热化学、动力学过程的认识. 本文聚焦于分布在约700~2000 km中-下地幔深度的小尺度不均匀体/散射体,首先从散射体的定义和小尺度不均匀性的统计学描述出发,分别介绍探测下地幔小尺度散射体的地震波“探针”及探测方法的特点和局限性,简要回顾一些代表性研究;其后基于搜集到的200余个下地幔散射体数据,统计了散射体的深度部分布特点;最后针对下地幔散射体探测方法中的问题给出思考,并对该研究方向进行了展望.
太阳高能电子事件
王雯, 王玲华
, doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-040
摘要:
太阳高能粒子事件是行星际中观测到的最常见的太阳粒子加速现象之一. 太阳高能粒子事件根据主导粒子的不同可以分为质子主导的大太阳高能粒子事件和电子主导的富含3He/电子太阳高能粒子事件. 其主要区分为大太阳高能粒子事件中,3He/4He~5×10-4比率与日冕相同,而电子主导的富含3He/电子太阳高能粒子事件,3He/4He>0.01,远高于日冕. 太阳高能电子事件在太阳上的释放时间可以分为低能(~10 keV以下)电子和高能(~15 keV以上)电子两组,高能电子相较于低能电子延迟释放~20 min,对应此时日冕物质抛射高度距日心约2个太阳半径,而与之相关的富含3He离子的释放相较于电子释放延迟1小时左右,对应此时日冕物质抛射高度距日心约5.7个太阳半径. 太阳高能电子事件的能谱一般呈现为双幂律谱形式,低能谱指数1.9±0.3和高能谱指数3.6±0.7,弯折能量~60 keV,低能谱指数与高能谱指数呈现明显正相关,而低能高能谱指数与弯折能量没有明显相关;也有部分事件呈现单幂律谱的形式,谱指数为3.5±1.2. 前人统计研究发现,约有~45%的15 keV以上有观测的太阳高能电子事件与硬X射线耀斑相关,通过比较50 keV以上,太阳高能电子事件能谱以及相关联X射线耀斑的能谱发现,这些事件中的高能硬X射线谱指数与电子事件高能能谱指数呈现正相关,但与经典韧致辐射理论预测不符合;并且通过对高能电子事件电子总数的估算发现,高能电子事件的电子总数仅为耀斑中产生硬X射线的电子总数的~0.1%~1%. 本文更进一步地研究了16个同时具有良好电子观测(能量覆盖5~200 keV)和硬X射线观测(能量覆盖3~80 keV)的电子事件,根据电子通过相对论厚靶韧致辐射机制产生X射线可以反推出产生硬X射线的电子能谱,通过对比电子能谱指数和产生硬X射线的电子谱指数发现,低能电子谱指数与产生硬X射线的电子谱指数呈现正相关,但所有事件低能电子谱指数明显小于产生硬X射线的电子谱指数;而电子事件的高能电子谱指数与产生硬X射线的电子谱指数的对比发现,半数事件中,电子高能谱指数与产生硬X射线的电子谱指数一致,而另一半事件中,产生硬X射线的电子谱指数陡于实地观测到的电子高能谱指数. 这16个事件也伴随强3He的观测,有13个是明显3He/4He>0.01的富含3He电子事件,另外3个3He/4He<0.01. 16个事件中有15个事件日冕仪的观测并且其中14伴随日冕物质抛射. 通过将考虑行星际传播过程中能量损失的模拟电子事件能谱与观测对比,可以知道电子事件的源区应该处于高日冕(~1.3太阳半径),考虑密度模型的变化之后,源区位置也处于高日冕(约1.1~1.3太阳半径),并且基于这些结果,本文提出新的太阳高能电子事件加速物理图像.
“火山与地震形变反演最新进展”专刊
震形图APP:一种基于Android系统的地震形变模拟应用程序
倪瑞胜, 许文斌
, doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-037
摘要:
若能在短时间内了解发震区域的地表变形程度,对及时评估受灾程度、配合抗震救灾工作的开展具有重要意义. 空间大地测量技术具有监测精度高、空间分辨率高等优势,已广泛应用在地震形变监测相关领域. 通过处理空间大地测量数据得到的地震同震形变图能够直观地展现地震产生的地表形变、为判断发震区域受灾情况提供参考. 但是现实中,由于数据的获取存在滞后性,往往无法在地震发生后短时间内提供同震形变数据. 本文利用近实时USGS NEIC的震源机制解、地震弹性位错模型和地震经验公式,基于Java和Python语言开发了一种基于Android智能手机的地震形变模拟应用程序(简称:震形图APP). 该程序具有全球地震目录查询、主动获取USGS NEIC震源参数、显示震中位置、自动计算同震形变的功能,对于重要地震事件能够在一天内给出形变模拟结果,尤其适用于隐伏型震级较大的地震,可在一定程度上为判定潜在危险区域和早期抗震救灾提供参考依据.
基于时序InSAR分析的高精度同震形变监测方法
吴雄骁, 冯光财, 贺礼家, 卢昊
, doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-023
摘要:
合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术凭借全天时、全天候对地监测、高空间分辨率等特点,成为监测地表形变的重要手段,并广泛地应用到地震形变监测领域. 然而同震形变监测中最常用的D-InSAR技术在水域和植被覆盖严重等区域中容易受到时空失相关的影响,导致获取的同震形变场会受到严重的污染,此外还包含有大气延迟误差. 本文提出基于时序InSAR分析的高精度同震形变监测方法获取地震同震形变结果,主要是通过选择合适的干涉对和选择稳定点两步来提高形变场精度. 凭借充足的Sentinel-1A/B卫星SAR数据的支撑,利用大量震前和震后影像生成众多干涉图,按照一定标准挑选受误差影响较小的干涉图进行研究,减少大气延迟误差造成的影响;同时对震前影像的幅度图进行统计分析,从幅度值、相干性和幅度离散指数等方面设置阈值选择稳定点目标,削弱噪声干扰,提高形变场精度. 本文以2018年中国台湾花莲MW6.4地震为例,详细地介绍了高精度同震形变监测方法的数据处理流程,并与传统D-InSAR方法的结果进行了精度比较,结果表明本文方法能削弱形变场中的噪声误差,提高同震形变的信噪比. 应用本文方法获取了14个不同震级和位置的地震形变,结果表明通过选择稳定点的方式能提高形变场精度,且对于获取不同地震的同震形变场具有普遍适用性.
多种面波层析成像方法及其在青藏高原的应用与对比
李伦, 蔡晨, 付媛媛, 方洪健
, doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-019
摘要:
面波层析成像是一种广泛应用的获取地壳与上地幔地震波速度与各向异性结构的地球物理方法. 本论文综述了面波层析成像方法的简要历史,阐述了多种常用的面波层析成像方法(双台法、双平面波法、程函方程法、Helmholtz方程法、背景噪声成像法与直接面波层析成像法)的基本原理及其优缺点. 双台法的理论与实际使用简单,但该方法要求震源与两个台站需近似位于同一大圆弧路径,在台站较少且记录时间较短的区域,获取的相速度水平分辨率偏低. 双平面波法能一定程度克服地震波多路径传播与散射对频散的影响,但其对面波波形数据要求较为严格,且通常适用于区域地震台网. 程函方程法和Helmholtz方程法可直接从地震记录同时获取相速度与方位各向异性,计算方便快速,无需经过正演与反演过程,但这两种方法要求台站分布密度要高,不适用于台站间距大且分布稀疏的区域. 与程函方程法相比,Helmholtz方程法不仅考虑了波形的相位,还利用了其振幅,能获取更准确的相速度与方位各向异性信息. 背景噪声成像法的优点是无需震源就可获取高分辨率地壳尺度的成像结果,但通常缺乏长周期面波的信息,难以约束岩石圈深部与软流圈结构. 直接面波层析成像法能直接从台站间的面波频散数据通过反演获取三维剪切波(S波)速度结构与方位各向异性信息,省去了反演相速度图的中间步骤. 此外,我们对比了多种方法在青藏高原获取的相速度结果. 结果表明,多种面波层析成像方法获取的同一周期相速度结果高度吻合,主要特征表现在:在中长周期的相速度图中,青藏高原内部主要以低速为主,而周缘区域(如,柴达木盆地、四川盆地等)以相对高速为主,这表明青藏高原中下地壳与上地幔的流变强度均比其周缘区域要弱,青藏高原的岩石圈变形受控于周缘块体的阻挡. 在青藏高原东南缘,短中周期(20~40 s)的相速度图像指示受强度较大的川滇地块阻挡,青藏高原中下地壳物质以地壳流的方式沿地壳薄弱带(即红河断裂带与鲜水河断裂带)向南挤出逃逸. 此外,祁连山在短中周期(20~40 s)的相速度图中都表现为低速特征,可能与局部地幔物质上涌造成地壳的高温度异常有关. 地震面波层析成像方法(双台法、双平面波法、程函方程法、Helmholtz方程法)与背景噪声层析成像法结合可获取短长周期范围(如,4~200 s)的瑞利波与勒夫波相速度,用于同时构建壳幔速度与各向异性结构. 本文还提出开展地震高阶面波、伴随成像与联合反演等方法综合研究可望获取精度更高与更为可靠的壳幔结构.
深地震反射剖面探测技术发展现状
王光文, 卢占武, 李文辉, 王海燕, 程永志, 陈司, 蔡蔚
, doi: 10.19975/j.dqyxx.2021-055
摘要:
由石油地震勘探发展而来的深地震反射剖面探测技术,采用炸药震源、长排列、多次覆盖等方式接收来自地壳或上地幔的反射信号,经过去噪、校正、叠加、偏移等处理过程,可获得地壳尺度范围内的精细时间剖面,是研究深部构造特征、探讨构造演化过程的重要手段,发挥着其他地球物理方法不可替代的作用. 深地震反射探测技术自上世纪由美国率先提出以来,经过几十年的发展历程,依托一系列的深部探测计划,获得了多条重要的深反射剖面,解决了包括造山带演化过程、盆地构造模式、矿集区深部构造特征等众多地质问题,得到了众多地质学家和地球物理学家的认可. 目前深反射探测技术已经发展成为一种系统的、方法技术成熟的、结果可靠的深部结构探测方法,在关键地区也常常作为研究深部精细结构的先行军. 我们通过总结近些年深地震反射剖面探测的实例,从采集技术、数据处理、综合解释等方面概述了深地震反射剖面探测技术取得的一系列新进展及应用,包括高精度可控震源采集技术、线条图处理技术、全波形反演技术、联合解释等. 这些新技术的应用不仅有效提高了深地震反射剖面成像质量,也解决了深地震反射探测中面临的地形构造复杂、施工不便等问题,使得深地震反射探测在解决特定地区地质问题上发挥了越来越重要的作用.
热等离子体影响嘶声波的色散特性和电子散射效应研究
马新, 顾旭东, 朱琪, 焦鹿怀, 王敬之, 倪彬彬
, doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-045
摘要:
由等离子体层嘶声波引起的电子散射效应是地球内磁层电子损失的重要机制,也是地球内外辐射带间槽区形成的主要原因. 在量化嘶声波对高能电子散射效应的研究过程中,冷等离子体近似下的嘶声波色散关系被广泛应用. 然而在实际磁层等离子体环境中,热等离子体成分的存在会修正嘶声波的色散特性,进而也会影响嘶声波对高能电子的散射效应. 本文主要介绍了热等离子体影响嘶声波色散特性及其对电子散射效应的相关研究. 基于卫星波动观测数据的统计分析结果证实了热等离子体效应对嘶声波色散特性的修正作用;通过典型事例分析以及基于准线性理论的数值计算,分析了嘶声波散射高能电子对地磁活动条件和热等离子体参数(电子温度各向异性、热电子温度以及热电子占比)的依赖性. 结果表明,冷等离子体假设会高估100 keV以下能量电子以及较大投掷角范围内100 keV以上能量电子的散射系数,而低估较低投掷角范围内100 keV以上能量电子的散射系数. 此外,冷等离子体假设下共振区间会扩展到更低能量的电子,而基于观测的色散曲线结果则使100 keV以上电子与嘶声波的共振范围扩展到更小的投掷角区间. 随着热等离子体参数的增大,冷等离子体近似与热等离子体环境下的散射系数差异也逐渐增大. 相关研究结果对于模拟实际等离子体环境中嘶声波对电子的散射过程以及辐射带的动态演化具有重要意义.
主动源及被动源地震探测专刊
地幔顶部Pn波成像方法的发展与应用
贺羽慧, 关玉蕊, 孔华, 吕彦
, doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-052
摘要:
地震Pn波的射线路径集中在地幔顶部有限深度范围内,在射线横向覆盖密度方面具有独特优势,因而Pn震相是研究地幔顶部这一重要层面速度和各向异性结构的优势震相. Pn波速度的横向变化可以反映上地幔温度及成分差异,Pn波各向异性能够反映地幔物质的运动及形变特征,高精度的地幔顶部Pn波速度和各向异性结构可以提供关于岩石圈结构、板块运动和深部热物质运移过程等的关键信息. Pn波成像方法经过发展和改进,已经成为研究地幔顶部结构的成熟技术,并被应用于全球范围获取地壳厚度、上地幔速度和各向异性等结构信息,精细刻画了全球上地幔结构的横向不均匀性,进一步认识了地球内部结构和板块俯冲、大陆碰撞变形、火山活动等动力学过程. 随着全球地震台站覆盖的日益密集和观测数据的不断增加,大量高质量的Pn数据为地幔顶部精细结构的研究提供了有利条件. 本文围绕Pn波成像方法的发展及在全球范围的应用进行综述.
分布式光纤地震传感技术在成像研究中的应用进展
张丽娜, 谢军, 迟本鑫, 刘红平, 包丰
, doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-049
摘要:
分布式光纤地震传感技术是新一代密集台阵观测技术,其利用光纤在地震波场作用下产生的光时程变化,探测地下介质的动态应变信号. 其具有空间采样率高、恶劣条件耐受性强、运维成本低等优势,适用于城市、海洋、深井、冰川等传统地震学观测手段较难开展工作的环境. 本文围绕该技术在地球内部结构成像研究中的应用,调研了从浅表数米到莫霍面深度等不同尺度成像的研究进展,其利用信号为从地脉动到高频交通噪声等多频段被动源和不同级别的主动源. 文章同时分析了该技术面临的一些挑战,包括信号质量和信号保真度、海量数据处理和波场信息挖掘、海量数据存储和共享分析等,由此建议,须开展主被动源高分辨率动态成像、仪器传递函数计算及其校正方法、大数据有效信息挖掘等研究,从而更好地服务于高密度、高精度的光纤传感地震成像研究.
被动源反射地震勘探研究进展
阮小敏, 陈明春, 刘振东, 王志辉, 陈淼, 张新港
, doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-046
摘要:
被动源反射地震勘探作为一种低成本且环保的方法,能够获得比被动源面波勘探方法更高分辨率的反射地震剖面,近年来越来越受到人们的关注. 被动源反射成像技术面临着诸多挑战,例如背景噪声场主要受控于面波能量,反射体波信号弱且不易提取;地下实际震源数量有限且分布不均匀,地震干涉重构的虚拟炮集信噪比低;大量检波器长时间观测的海量数据计算和存储瓶颈等. 随着便携式节点地震仪和高性能计算的快速发展,被动源反射地震勘探不仅在方法研究方面取得不少进展,而且在地下矿产勘查、碳封存动态监测等方面都有实际应用. 本文首先简要回顾地震干涉法的发展历程和不同地震干涉方法构建虚拟炮集,然后较为详细地介绍如何从面波主导的背景噪声记录中甄别和提取有效反射信号,以及被动源原始数据预处理、虚拟炮集多次波压制和直接偏移成像等方面的进展,最后通过几个实例了解被动源反射地震勘探的应用现状,并对将来的研究前景进行简单展望.
研究论文
张衡一号电磁卫星在轨情况及主要的科学成果
泽仁志玛, 刘大鹏, 孙晓英, 杨艳艳, 赵庶凡, 颜蕊, 张振霞, 黄河, 杨德贺, 王婕, 楚伟, 王桥, 许嵩, 胡云鹏, 林剑, 谭巧, 黄建平, 鲁恒新, 郭峰, 周娜, 李文静, 申旭辉
, doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-043
摘要:
张衡一号电磁卫星是中国地震立体观测体系的天基观测平台,其科学目标是获取全球电磁场、电离层等离子体、高能粒子数据,对中国及其周边开展电离层动态实时监测和地震前兆跟踪,弥补地面观测的不足,探索地震监测预测新途径. 张衡一号电磁卫星系列的第一颗试验卫星于2018年2月成功发射,现已在轨稳定运行4年多;第二颗同类电磁卫星将于2023年初发射. 在轨测试、交叉定标工作表明张衡一号电磁卫星具备良好数据质量. 在科学产出方面,张衡一号卫星全球地磁场参考模型是全球地磁场参考模型(IGRF)构建一个多世纪以来,唯一由中国科学家牵头且唯一采用中国数据制作的全球地磁场参考模型;基于张衡一号的电离层电子密度3D模型很好地重现了电离层结构特征;张衡一号电磁卫星在地震等自然灾害、空间天气事件监测方面显示出了良好的响应能力;在圈层耦合机理方面,关于地震电磁波跨圈层传播全波计算方法能够计算出岩石圈-电离层波导及电离层中的电磁场变化,证实了张衡一号卫星电磁场载荷探测地震低频电磁异常的能力. 张衡一号卫星能够反映岩石圈的地震、甚低频发射站、岩石圈磁异常、大气层的闪电等活动. 科学研究结果表明张衡一号电磁卫星与其它观测结果一致,具备良好的数据质量,将为地球物理、空间物理等相关领域持续提供数据支撑.
低高度极尖区位形的经验模式
刘子谦, 李晖, 王赤, 韩金鹏, 王江燕
, doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-044
摘要:
地球极尖区是太阳风等离子体进入内磁层和电离层的一个重要“窗口”,但其总体结构长期以来尚未确定. 2008年3月8日两个连续亚暴期间,太阳风的整体变化范围较大,基于全球三维数值模拟我们建立了一个由行星际磁场(interplanetary magnetic field, IMF)BYBZ控制的低高度(1.1个地球半径高度)极尖区的预报模式. 该模式由椭圆函数构造而成,拟合函数由极尖区位置和宽度控制并取决于IMF BYBZ. 极尖区地磁纬度(geomagnetic latitude, MLAT)随着向北IMF BZ的增加而增加,随着向南IMF BZ的增加而明显降低. 当BY=0时,磁地方时(magnetic local time, MLT)接近12,当IMF为东向(西向)时,极尖区中心将位于北半球下午(上午)侧. MLAT宽度随IMF BZ从北转南而减小,MLT宽度随IMF BZ从北转南而增大. 通过与DMSP卫星观测结果的比较分析,验证了该模型的有效性. 基于低高度极尖区预报模式,将进一步建立极尖区三维预报模式,这将有助于空间天气预报.
地震学成像专刊
地幔过渡带间断面结构地震学成像研究进展
俞春泉, 李娟, 杨凡, 张炎
, doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-034
摘要:
地幔过渡带位于410-km和660-km两个地震学间断面之间,是深入认识地球内部温度结构、物质组成以及动力学演化过程的关键区域. 地幔过渡带的上下界面分别对应橄榄石到瓦兹利石和林伍德石到布里奇曼石和铁方镁石的矿物相变. 本文总结了地幔过渡带间断面结构的主要地震学研究方法以及研究进展. 这些方法包括SS和PP前驱波方法、接收函数方法、ScS多次反射波方法、P'P'前驱波方法、三重震相波形模拟方法、背景噪声体波干涉成像方法等. 总体而言,地幔过渡带的厚度与地幔过渡带速度在大尺度结构上存在正相关性,表明两者都主要受控于温度结构,与橄榄石矿物相变预测一致. 然而,地震学观测得到的410-km和660-km间断面的绝对深度和几何形态则缺乏相关性,可能是由于地幔过渡带上下界面处的横向温度变化特征并不一致或者由于水含量和化学成分等差异所导致. 410-km和660-km间断面的强度(包括速度、密度和波阻抗跳跃值)和宽度主要受到地幔过渡带化学成分和水含量的影响. 一些地震学研究还探测到了地幔过渡带内部的520-km和560-km间断面,前者被认为由瓦兹利石到林伍德石的相变所导致,而后者可能与钙-钙钛矿从超硅石榴子石中出溶有关. 地幔过渡带附近的低速层可能与过渡带物质进入上下地幔发生脱水熔融存在一定联系. 尽管地幔过渡带研究取得了长足进展,但仍有许多重要科学问题悬而未决. 精确可靠的地幔过渡带地震学成像结果可以为这些问题提供关键信息,但同时也需要与矿物物理学、地球动力学、地球化学等学科交叉融合. 本文最后对未来的地幔过渡带地震学研究方向进行了展望.
地震学全波形反演进展
祝贺君, 刘沁雅, 杨继东
, doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-031
摘要:
全波形反演是一种基于声波/弹性/黏弹性波动方程来反演三维地球模型的高分辨率成像方法. 目前该方法已经被广泛应用于油气勘探、地壳与上地幔结构以及地幔对流的研究当中. 使用该方法,可以建立一个统一的理论和算法框架来反演地球内部的多个地震学参数模型,主要包括P波和S波速度、各向异性、黏滞性衰减、密度以及反射系数等. 通过联合解释这些地震学多参数结果,可以更好地约束地球内部的温度变化、物质构成、地幔对流以及水和挥发成分的分布. 目前,关于全波形反演的研究前沿主要包括目标函数的选取、多参数联合反演、模型正则化约束、分辨率和不确定性分析,以及其在新型地震数据,例如背景噪声和线性密集台阵中的应用. 此外,为了更好地解释反演所得到的地震学多参数模型以及探讨相关的地球科学问题,需要多学科之间的交叉合作,包括结合地震学以及岩石矿物实验和地球动力学模拟等的结果. 相关的成果对更好地认识油气储层构造、盆地结构、断层分布以及地幔对流具有重要的科学意义.
从太阳风暴到行星磁暴亚暴专刊
热层大气密度反演与建模研究进展
雷久侯, 李若曦, 任德馨, 翁利斌, 阮海炳
, doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-047
摘要:
热层是位于地球表面大约90 km到近1000 km的大气圈层,它与电离层和低层大气都存在着复杂的耦合关系;同时热层作为人类航天器空间活动的主要区域,其大气直接影响着各类低轨航天器的运行轨迹. 近年来,热层大气观测资料的逐步增加推动了热层大气变化特性的研究和大气模式的发展. 本文首先综述了基于多源卫星观测数据的热层大气密度反演算法. 着重介绍了基于精密轨道数据以及加速度计数据反演密度的主要算法,以及各种反演策略的优缺点. 总结了当前工程常用的MSIS、Jacchia以及DTM热层大气模式在数据源、算法实现过程及其适用范围等方面的异同. 接着介绍了基于当前最新大气密度观测数据结合已有大气模式,应用多项式、稀疏矩阵拟合以及数据同化等技术的大气模式优化研究进展. 最后概述了基于观测数据研究热层大气响应磁暴、耀斑以及日食等空间事件方面的科学进展.