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期刊信息/Journal information
地球物理学进展
地球物理学进展

刘光鼎

双月刊

1004-2903

prog@mail.igcas.ac.cn；geophys@163.com

010-82998113，010-62369620

100029

北京市9825信箱（朝阳区北土城西路19号中科院地质与地球物理研究所）质与地球物理研究所办公楼113号）

地球物理学进展/Journal Progress in GeophysicsCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是中国科学院主管，中国科学院地质与地球物理研究所和中国地球物理学会共同主办的地球物理学及相关领域的综合性学术刊物，国内外公开发行。主要报道国内外地球物理学研究的最新进展和成果，探讨地球物理学的发展战略，评价地球物理学科的现状和发展趋势。刊登有创新性或意义重大的研究论文、专论、综述、快报和其他文章。本刊为《中文核心期刊要目总览》2004版之地球物理类核心期刊，中国科技论文统计与引文分析数据库(CSTPC)核心期刊，中国科学引文数据库（CSCD)核心期刊。本刊影响因子和总被引频次等指标均居同类期刊前列。本刊内容新颖，信息量大，是迅速、准确反映我国地球物理学科整体发展水平的代表性刊物之一。面向从事地球物理、高空及大气科学等研究领域及油气勘探、固体矿产资源探查、环保、工程、国防等部门的广大读者和大专院校师生，是从事地球物理和相邻学科研究的案头必备刊物之一。投稿可进入本刊 登记注册后按指定路径投稿。
正式出版
收录年代

    基于希尔伯特-黄变换的地震加速度时频分析——以泸定Ms6.8级地震为例

    唐涛王运生刘世成冯卓...
    1-9页
    查看更多>>摘要：川西地区深切峡谷发育,地震频发,研究地震波在该地区高陡斜坡的振动能量分布情况意义重大,依据自建的泸定冷竹关地震监测站采集到的泸定Ms6.8级地震加速度数据,采用希尔伯特-黄变换的方法分析其时频信息,该方法突破了传统的傅里叶变换与小波变换等时频分析方法的局限性,可以对短时突变的非平稳信号进行有效的时频分析,揭示出:(1)此次地震的地震波振动能量具有明显的方向性,在水平向的地震振动能量强于竖直向,同时振动能量在特低频(0～5 Hz)范围内强于在中值低频(5～7 Hz)范围内;(2)冷竹关沟右岸单薄山梁的地震振动能量强于左岸的浑厚山体,而1#监测点由于地处半岛状山梁坡顶凸起地形处,受地形影响,其振动能量最强烈;(3)地形因素对地震波的振动能量影响较大,斜坡坡顶部位比坡折部位振动能量更强,坡折部位振动能量在频率范围上分布更广,同一高程时,山梁顶部凸起地形处比山体斜坡处振动能量更强.在地震发生时,高陡斜坡的坡顶、单薄山梁及微地形凸起处更容易发生同震地质灾害.

    泸定Ms6.8级地震希尔伯特-黄变换地震振动能量高陡斜坡

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    青藏高原北羌塘地块下泥盆统平沙沟组古地磁学研究

    李腾程鑫周亚楠卫弼天...
    10-25页
    查看更多>>摘要：泥盆纪时期各板块的古地理重建缺乏可靠古地磁数据,以至于古特提斯洋在泥盆纪的演化过程存在争议,而高质量的古地磁数据定量限定板块的古纬度位置是解决上述问题的关键.本文对北羌塘地块早泥盆世平沙沟组灰岩进行了古地磁学研究,提供了一个较为可靠的古地磁数据.镜下观察及岩石磁学实验结果表明平沙沟组灰岩样品中的主要载磁矿物为磁铁矿和赤铁矿,并且没有重磁化的特征.系统热退磁与混合退磁实验结果表明,样品的天然剩磁强度较低,从54块样品中获得了较为集中的特征剩磁分量,在样品水平下的平均方向为 Dg=358.5.,Ig=22.8°,kg=17.7,α95=4.6°,Ds=8.8°,Is=-0.9°,ks=18.1,α95=4.5°,通过了 C级倒转检验,对应的古地磁极为λp=54.8°N,φp=251.2°E,(dp/dm=2.3°/4.5°),这一极位置与石炭纪以来可靠的古地磁极位置存在差异,很可能代表了早泥盆世的原生剩磁方向.结合古生物学和地质证据,本文提出北羌塘地块早泥盆世位于古赤道附近(古纬度为0.5°S),此时北羌塘地块与华南板块位置接近,古特提斯洋可能已经存在.

    古地磁北羌塘地块泥盆纪平沙沟组

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    长江中下游成矿带中段构造格架与岩体分布:来自重磁多尺度边缘检测的认识

    佘京瑾严加永祁光王栩...
    26-37页
    查看更多>>摘要：长江中下游成矿带中段是我国东部重要的矿产资源基地,已经发现了九瑞、庐枞、铜陵、安庆—贵池等多个矿集区,找矿潜力巨大,但区域断裂等构造格架和岩体分布还不是很清楚,制约了进一步的找矿工作.重磁场蕴涵了地下各类不同密度、磁性地质体信息,并具有覆盖范围广的特点,是研究构造格架和岩体分布的主要数据.本文采用多尺度边缘检测方法,对长江中下游中段的区域重力和航磁数据进行边缘检测,获得了不同埋深不同尺度磁性体和密度体的边界,识别出断裂和火山岩盆地边界,圈定不同基性程度岩体分布范围,建立了区域构造格架.在此基础上,结合地质资料分析了成矿前景,研究成果为长江中下游成矿带中段新一轮找矿工作提供了依据.

    重磁场多尺度边缘检测长江中下游中段构造格架岩体分布

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    融合无人机DEM的SBAS-InSAR矿区沉陷监测研究——以武安某矿区为例

    杨旭海牛玉芬张兆江张磐...
    38-47页
    查看更多>>摘要：小基线集合成孔径雷达干涉测量技术(Small Baseline Subset Interferometric Synthetic Aperture Radar,SBAS-InSAR)因其能够减弱时空失相干、大气延迟效应的影响而在矿区监测中应用广泛.然该技术仍需用到外部参考数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)来去除地形相位,故DEM的精度会直接影响其监测结果的精度,而大范围高精度DEM往往获得困难,且成本较高.为在控制成本的同时得到精度更高的监测结果,本文以武安市某矿区为例,将局部高精度无人机点云生成DEM与大范围的航天飞机雷达地形测绘任务DEM(Shuttle Radar Topography Mission DEM,SRTM DEM)相融合,结合融合结果并利用SBAS-InSAR技术和Sentinel-1 A数据进行监测和分析.结果表明:(1)使用融合DEM作为外部参考DEM所得SBAS-InSAR局部矿区监测结果较原始DEM提高了 2～3 mm的监测精度;(2)在使用融合DEM所得的监测结果中,不同地物类别上的点有着不同的监测精度,其中农田土路上的点监测精度最高,灌木上的点精度最低;(3)矿区的沉陷特征变化与工作面的推进息息相关,且多个开采时间相近或重合相邻工作面的共同作用会产生不规则的矿区沉陷盆地.

    SBAS-InSAR无人机DEM矿区沉陷监测

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    鄂尔多斯及邻区地壳S波速度和各向异性结构的全波形层析成像研究

    杨镓文侯卫生陈九辉李俊毅...
    48-62页
    查看更多>>摘要：鄂尔多斯及邻区一直是研究活动地块间相互作用和物质运移的热点区域.青藏高原的扩展与鄂尔多斯地块内部及周缘的变形之间的耦合关系仍有待厘定.基于"中国地震科学台阵探测"项 目的密集台阵和固定台网数据,本文利用区域地震全波形层析成像方法获得了研究区三维S波速度和径向各向异性结构,结果表明:鄂尔多斯地块存在以37°N为界的南北速度结构差异,南部的相对低速反映了较厚的地壳,与地形地貌相对应;鄂尔多斯西南缘在中、上地壳表现为负径向各向异性结构特征,S波速度扰动在中地壳呈显著的低速异常,延伸到鄂尔多斯西南部,该区域作为青藏高原扩展的前缘,速度结构特征反映了中地壳滑脱,上地壳缩短变形的地壳增厚模式;具有扩展早期构造变形特征的阿拉善地块南部呈相对低速,在上地壳表现为明显的负径向各向异性;鄂尔多斯东缘的山西断陷带存在南北速度结构差异,断陷带北部下地壳为低速异常,反映受地幔热物质改造的软弱物质堆积,断陷带中部则呈相对高速结构特征,推测其深部构造应力、应变环境比较稳定;负径向各向异性结构在南北地震带北段和山西断陷带浅部均有分布,为深入研究地震活动性与地壳速度结构的关系提供了波形成像证据.

    鄂尔多斯地块全波形层析成像径向各向异性三维地壳速度结构

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    超短时线性台阵背景噪声成像技术在浅层地质结构探测中的应用

    敬嘉良陈国雄程飞丹阳...
    63-76页
    查看更多>>摘要：背景噪声地震成像方法已被广泛应用于探测壳幔深部结构;近些年来,该方法在浅地表结构成像中的应用研究也在蓬勃发展,然而近地表场源不均匀等因素导致高频面波信号往往难以准确恢复,以牺牲时间来提高信噪比的观测方式会极大限制其在工程勘查中的应用.本文尝试讨论超短时背景噪声成像技术在浅层地质结构探测中的应用效果.笔者利用湖北应城地区超短时(1 h)线性台阵地震背景噪声记录,使用被动源面波多道分析法从虚拟炮集中提取相速度频散曲线,通过反演获取了浅地表二维横波速度结构.结果表明,利用本文方案可以恢复高信噪比面波信号、获取高信噪比的频散能量以及拾取高精度相速度;反演速度结构与实际测井数据吻合度好,成像结果有效揭示了测区150 m以浅的地层结构,证明了超短时背景噪声成像技术在浅层地质结构调查中具有很大的应用潜力.

    背景噪声超短时频散曲线浅层地质结构横波速度反演

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    区域实时对流层网格模型构建及在精密单点定位中的应用

    卢有勋
    77-86页
    查看更多>>摘要：受制于对流层延迟建模方法和建模背景场精度及时空分辨率的影响,目前实时对流层延迟模型的精度和稳定性都有待进一步改善.本文利用甘肃及周围地基共计 184 个 GNSS(Global Navigation Satellite System)站估算的 ZTD(Zenith Troposphere Delay),构建了空间分辨率为0.25° ×0.25°的甘肃地区实时ZTD网格模型.针对传统的高程归化模型及水平内插模型精度低的问题,本文提出了利用高斯指数函数模型将不同高程的GNSS/ZTD归化到统一的高度,再基于BP神经网络模型从网格顶点周围统一高度后的GNSS/ZTD中内插出网格顶点处的ZTD.为了验证甘肃ZTD网格模型的精度,选取2022年甘肃地区8个未参与建模的陆态网GNSS测站的数据进行了实验.统计结果显示:与事后 PPP(Precise Point Positioning)处理 GNSS估算的ZTD相比,甘肃ZTD网格模型与真值偏差的RMS优于1.52 cm.此外,将构建的实时ZTD格网模型用于约束PPP处理,对于PPP浮点解施加ZTD约束后U方向精度提升22.9％,U方向收敛时间缩短26.4％.

    对流层延迟模型PPP高程归化因子模型ERA5

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    GRACE-FO卫星星敏感器/加速度计安装矩阵校准

    黄志勇李姗姗李世忠王傲明...
    87-99页
    查看更多>>摘要：为了对GRACE-FO卫星入轨后的星敏感器安装矩阵进行校准,本文从相对安装矩阵校准和星敏感器/加速度计绝对安装矩阵校准两方面来实现星敏感器定标.通过统计卫星自发射以来的星敏间的四元数观测值,估计了星敏感器间的相对安装矩阵偏差.将相对安装矩阵偏差应用于星敏主光轴夹角计算和融合定姿,均表明本文采用的相对安装矩阵估计算法的正确性.利用卫星在KBR天线相位中心定标期间的俯仰和偏航机动信号,以星敏感器计算的卫星角加速度为观测值,以加速度计角加速度作为基准值,基于最小二乘算法估计星敏感器/加速度计绝对安装矩阵偏差,在估计时考虑加速度计轴间非正交性因子.获得的星敏感器/加速度计安装矩阵绝对偏差在横滚、俯仰、偏航三个方向分别为0.07.、0.19.、-0.07°,估计精度为 0.01°、0.04°、0.04°.同时,研究表明星敏感器/加速度计安装矩阵偏差量与加速度计轴间非正交因子具有很强的耦合特性,同时估计两种参数可以避免参数估计时的耦合效应.

    星敏感器加速度计GRACE-FOGRACE定标校准

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    GRACE/GRACE-FO重力卫星揭示近20年河西走廊陆地水储量时空变化

    禤键豪张兴福陈秋杰
    100-110页
    查看更多>>摘要：河西走廊由疏勒河流域、黑河流域和石羊河流域组成,水资源保护对河西走廊生态平衡和经济发展有着重要意义.本文利用JPL GRACE/GRACE-FO Mascon模型反演该区域陆地水储量的时空变化,结合GLDAS模型、实测地下水位和冰川水模型等数据对陆地水储量进行水平衡分析及时空特征变化分析,结果表明:(1)2002-04-2020-01间由于降水和冰川融水的补充,疏勒河流域南部和黑河大部分区域陆地水储量空间变化呈上升趋势,而蒸散消耗与农业扩张则导致疏勒河流域北部和石羊河流域陆地水储量下降;(2)通过水平衡研究发现人类耗水是疏勒河流域、黑河流域和石羊河流域陆地水储量变化的重要因素,平均贡献率分别为-24.49％、-47.20％和-43.29％;(3)河西走廊水资源治理政策的实施减少了农业灌溉耗水量、控制了耕地面积的扩张、抑制了地下水储量的消耗.

    河西走廊GRACE/GRACE-FO水储量变化水平衡

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    速率-状态依赖摩擦定律引入连续-非连续方法的检验及断层倾角的影响

    王学滨张钦杰李继翔白雪元...
    111-118页
    查看更多>>摘要：断层黏滑是一种摩擦失稳,能够诱发地震、矿震等诸多地质灾害.目前,断层黏滑(包括断层亚失稳)研究,主要集中在实验方面和基于连续方法或非连续方法的数值模拟方面.为了弥补连续方法和非连续方法各自的不足,一些兼具二者优势的连续-非连续方法应运而生.为了检验引入速率-状态依赖摩擦定律的 自主开发的拉格朗 日元与离散元耦合连续-非连续方法的正确性并探究断层倾角对断层黏滑的影响,首先,模拟了滑块-底板模型的滑动-保持-滑动实验;然后,模拟了双轴压缩岩样的断层倾角的影响,重点考察了断层黏滑过程中亚失稳阶段摩擦系数的演化规律.研究发现,随着断层倾角的增大,岩样上表面平均差应力的绝对值-时步数目曲线的锯齿形由规则向不规则变化;初次黏滑发生时的时步数目、平均应力降、平均黏滑周期和平均峰值应力均减小.当断层处于黏滑前阶段时,断层面各处的摩擦系数和剪应力相差较小.当断层进入亚失稳阶段后,断层面上摩擦系数的平均值下降速度加快,这可作为断层进入亚失稳阶段的特征之一.引入速率-状态依赖摩擦定律后的拉格朗 日元与离散元耦合连续-非连续方法的断层黏滑结果能与现有结果(例如,断层黏滑实验结果)基本吻合,但更加丰富,这在一定程度上体现了数值模拟研究的优越性.

    断层黏滑断层倾角速率-状态依赖摩擦定律亚失稳数值模拟

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