应力张量反演的遗传算法及其在青藏高原东北缘的应用
发布时间：2021-11-17 07:20
为准确而快速地求解区域构造应力张量,构建了基于震源机制解反演应力张量的遗传算法策略,详细介绍了计算原理,分析了以断层面上剪应力方向和滑动方向的偏差为约束反演应力张量而忽略剪应力大小偏差对反演结果的影响,表明仅考虑剪应力方向和滑动方向的偏差就可以得到正确结果.利用不同应力状态下人工合成的包含不同噪声水平的震源机制数据对该方法进行检验,并与网格搜索法得到的结果比较.表明本文方法所得结果的拟合差均小于网格搜索法结果的拟合差,并且二者相差较小,体现了本文方法的稳健性.将该方法应用于青藏高原东北缘（103—106°E,34.5—37.5°N）应力张量的估计,结果显示,该区域主要受控于青藏高原近东西向的挤压,从而导致阿拉善块体以及华南块体方向的拉张,并且向华南块体方向的拉张作用强于向阿拉善块体的拉张作用.
【文章来源】：地球物理学报. 2020,63(02)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
二进制编码个体
交叉和变异是种群中引入新个体不可或缺的手段，期望通过交叉和变异得到更优秀的个体，这方面有一定的相似性．交叉和变异都是以一定概率进行的，若概率太大，可能会导致已有的优秀个体被破坏，若概率太小，种群则不能有效进化，过早收敛，使得搜索陷入局部最优．不同之处在于，交叉是通过两个个体交换一部分基因产生新个体，变异是通过改变个体的某个基因产生新个体（如图2所示），所以交叉产生新个体是隐含方向性的，变异产生新个体则是随机的．本文交叉方式为单点交叉，交叉点范围为第二个基因到倒数第二个基因；变异为单点变异，变异点范围为所有基因．(4）种群大小、交叉和变异概率以及进化终止条件的设置
给定应力张量和震源断层的空间取向正演震源机制，基于这些震源机制，通过改变种群大小和交叉概率反演应力张量，综合考虑反演结果的拟合差、种群的收敛情况和计算速度，以确定这两个参数合适的值．选择操作不一定每次都能选出当代最优个体，交叉和变异也有可能破坏最优秀的个体．因此，在算法中需要对最优个体进行保护：保存当前最优个体，若下一代进化结果中出现更好的个体，将其替换为最优个体，把最后一代的最优个体作为结果输出．多次进行上述实验，最终确定种群大小为1500，交叉概率为0.7.2 滑动方向和剪应力大小的偏差在反演应力张量中的表现
【参考文献】：
期刊论文
[1]青藏高原东北横向扩展运动研究[J]. 李煜航. 国际地震动态. 2018(05)
[2]鄂尔多斯块体周缘中小地震震源机制及应力场特征[J]. 郭祥云,蒋长胜,王晓山,田鑫. 大地测量与地球动力学. 2017(07)
[3]The Grid Search Algorithm of Tectonic Stress Tensor Based on Focal Mechanism Data and Its Application in the Boundary Zone of China, Vietnam and Laos[J]. Yongge Wan,Shuzhong Sheng,Jichao Huang,Xiang Li,Xin Chen. Journal of Earth Science. 2016(05)
[4]由地震释放的地震矩叠加推导平均应力场[J]. 盛书中,万永革,徐志国,卜玉菲,武晔,李迎秋. 地震地质. 2013(01)
[5]不同应力状态和摩擦系数对综合P波辐射花样影响的模拟研究[J]. 万永革,盛书中,许雅儒,吴逸民. 地球物理学报. 2011(04)
[6]Contemporary tectonic stress field in China[J]. Yongge Wan 1,2,1 Institute of Disaster-Prevention Science and Technology,Yanjiao,Sanhe 065201,China 2 Institute of Geophysics,China Earthquake Administration,Beijing 100081,China. Earthquake Science. 2010(04)
[7]由多个地震震源机制解求川滇地区平均应力场方向[J]. 钟继茂,程万正. 地震学报. 2006(04)
[8]东亚地区现今构造应力图的编制[J]. 许忠淮. 地震学报. 2001(05)
[9]遗传算法在确定震源位置中的应用[J]. 万永革,李鸿吉. 地震地磁观测与研究. 1995(06)
[10]面波频散反演地球内部构造的遗传算法[J]. 石耀霖,金文. 地球物理学报. 1995(02)
本文编号：3500447
【文章来源】：地球物理学报. 2020,63(02)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
二进制编码个体
交叉和变异是种群中引入新个体不可或缺的手段，期望通过交叉和变异得到更优秀的个体，这方面有一定的相似性．交叉和变异都是以一定概率进行的，若概率太大，可能会导致已有的优秀个体被破坏，若概率太小，种群则不能有效进化，过早收敛，使得搜索陷入局部最优．不同之处在于，交叉是通过两个个体交换一部分基因产生新个体，变异是通过改变个体的某个基因产生新个体（如图2所示），所以交叉产生新个体是隐含方向性的，变异产生新个体则是随机的．本文交叉方式为单点交叉，交叉点范围为第二个基因到倒数第二个基因；变异为单点变异，变异点范围为所有基因．(4）种群大小、交叉和变异概率以及进化终止条件的设置
给定应力张量和震源断层的空间取向正演震源机制，基于这些震源机制，通过改变种群大小和交叉概率反演应力张量，综合考虑反演结果的拟合差、种群的收敛情况和计算速度，以确定这两个参数合适的值．选择操作不一定每次都能选出当代最优个体，交叉和变异也有可能破坏最优秀的个体．因此，在算法中需要对最优个体进行保护：保存当前最优个体，若下一代进化结果中出现更好的个体，将其替换为最优个体，把最后一代的最优个体作为结果输出．多次进行上述实验，最终确定种群大小为1500，交叉概率为0.7.2 滑动方向和剪应力大小的偏差在反演应力张量中的表现
【参考文献】：
期刊论文
[1]青藏高原东北横向扩展运动研究[J]. 李煜航. 国际地震动态. 2018(05)
[2]鄂尔多斯块体周缘中小地震震源机制及应力场特征[J]. 郭祥云,蒋长胜,王晓山,田鑫. 大地测量与地球动力学. 2017(07)
[3]The Grid Search Algorithm of Tectonic Stress Tensor Based on Focal Mechanism Data and Its Application in the Boundary Zone of China, Vietnam and Laos[J]. Yongge Wan,Shuzhong Sheng,Jichao Huang,Xiang Li,Xin Chen. Journal of Earth Science. 2016(05)
[4]由地震释放的地震矩叠加推导平均应力场[J]. 盛书中,万永革,徐志国,卜玉菲,武晔,李迎秋. 地震地质. 2013(01)
[5]不同应力状态和摩擦系数对综合P波辐射花样影响的模拟研究[J]. 万永革,盛书中,许雅儒,吴逸民. 地球物理学报. 2011(04)
[6]Contemporary tectonic stress field in China[J]. Yongge Wan 1,2,1 Institute of Disaster-Prevention Science and Technology,Yanjiao,Sanhe 065201,China 2 Institute of Geophysics,China Earthquake Administration,Beijing 100081,China. Earthquake Science. 2010(04)
[7]由多个地震震源机制解求川滇地区平均应力场方向[J]. 钟继茂,程万正. 地震学报. 2006(04)
[8]东亚地区现今构造应力图的编制[J]. 许忠淮. 地震学报. 2001(05)
[9]遗传算法在确定震源位置中的应用[J]. 万永革,李鸿吉. 地震地磁观测与研究. 1995(06)
[10]面波频散反演地球内部构造的遗传算法[J]. 石耀霖,金文. 地球物理学报. 1995(02)
本文编号：3500447
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