溧阳震区岩石磁性的温度和应力效应

本文测试了溧阳地震(M_s=6.0,1979.7.9)震中附近钻井中的岩石在不同温度下磁化率和天然剩余磁化强度随应力的变化。结果表明:1.岩样磁化率为(4-30)×4π×10~4,天然剩余磁化强度为(30-3000)mAm~(-1),居里温度均在580℃左右;2.室温下磁化率的应力灵敏度为(0.4-1.1)×10~(-3)(MPa)~(-1),与其他一些地区同类岩石相比偏低;磁化率应力灵敏度随温度增加,到某一峰值后下降,在邻近居里点处趋于零;3.天然剩余磁化强度的应力灵敏度为(0.2-2.3)×10~(-3)(MPa)~(-1)。分析表明,岩石压磁特性与磁性矿物的磁畴状态有关。 根据实验结果估算的由压磁效应引起的震磁异常仅有1nT的量级,由此推测,该地震前,在溧阳地磁台观测到的近10nT的磁异常很可能主要不是由压磁效应引起的。     

龙门山构造带WFSD-2钻孔岩心磁化率特征及其对大地震活动的响应

岩石磁化率特征可以帮助判断岩石的形成环境,对地震过程中滑动摩擦伴随高温的物理-化学变化具有显著反应.本研究以钻穿龙门山中段构造带的汶川地震断裂科学钻探2号孔(WFSD-2)岩心为研究对象,使用Bartington MS2K磁化率仪对500~2283.56 m深度的岩心进行高分辨率无损磁化率测试,并结合岩性特征和显微结构探讨了龙门山构造带主要岩石单元的磁化率特征及其地震断裂活动的磁学响应.磁化率测试结果表明,由花岗岩和火山碎屑岩组成的彭灌杂岩体的磁化率值(数十到数千个10~(-6)SI)普遍高于上三叠统须家河组沉积岩的磁化率值(数个到数十个10~(-6)SI).从WFSD-2岩性分布来看,彭灌杂岩上下出露四段,其磁化率值特征反映它们属于不同的岩石单元,它们与下伏须家河组地层呈断层接触,构成叠瓦状构造,指示了龙门山构造带具有强烈的地壳缩短作用.断裂带中处于滑动带的断层泥和假玄武玻璃具有高磁化率特征,而断层角砾岩和碎裂岩不具有高磁化率值特征,表明断层岩磁化率增高的原因可能主要与地震断裂滑动摩擦过程中高温作用下发生的磁性矿物转换有关,断层岩中高磁化率异常可作为大地震活动的证据.WFSD-2岩心中的映秀—北川断裂带(600~960 m)可识别出约80条高磁化率异常的断层岩带,揭示映秀—北川断裂带是一条长期活动的断裂带,龙门山构造带形成演化过程中伴随着大地震活动.     

中国大陆含油气盆地的氦同位素组成及大地热流密度

根据天然气中氦同位素组成,讨论了中国大陆主要含油气盆地氦同位素地球化学特征与大地热流密度。不同地区425个~3He/~4He 值表明中国含油气盆地天然气的氦同位素组成变化范围较大,为4.0×10~(-9)-7.21×10~(-6),在统计直方图上呈现三个峰值:1.5×10~(-8),3.0×10~(-7)和1.5×10~(-6)。中国东部大陆裂谷系中、新生代盆地内天然气的~3He/~4He 值分布范围为1.02×10~(-7)-7.21×10~(-6),50%以上大于大气的值(1.4×10~(-6));其他地区含油气盆地天然气的~3He/~4He 值分布范围为4.0×10~(-9)-7.01×10~(-7),全部小于大气的~3He/~4He 值。根据天然气中~3He/~4He 值计算的大地热流密度值分布在30-82mW/m~2 之间。利用~3He/~4He 值计算的大地热流密度值与用其他方法测得的值相一致,在中国大陆水平方向上呈现"东高西低"的变化趋势。     

单轴压力下岩石磁化率的变化

利用感应法测定了北京、唐山地区五类强磁性火成岩在单轴压力下的压磁曲线。实验发现,曲线可划分为两个形态不同的阶段。在加压的初始阶段,压磁曲线表现为上升;尔后,几乎以不变的速率直线下降。曲线形态与岩样的种类、循环次数有一定的关系。压磁系数变化范围为-(0.9—3.0)×10~(-4)cm~2kg。从加压开始到岩石破坏,磁化率一般下降20—30%。还发现,磁化率的变化与岩样的体膨胀关系不太明显。运用铁磁学中的磁畴理论对上述压磁曲线作了初步的解释。     

单轴应力作用下两种不同方法研究岩石磁化率变化的结果

本文介绍了对北京——唐山地区八种强磁性岩石标本的压磁实验结果,观察了它们在高压应力下,直至破坏前后的磁化率变化特征。发现磁化率的变化只是其应力值的函数,与体积变化过程、微裂膨胀过程关系甚微。磁化率的压力系数取值范围为——(0.4——3.0)10-3MPa-1。同时,本文还得到了标本中出现破裂后岩石的压磁曲线。 运用铁磁学理论,对上述压磁实验结果作了初步的分析解释。      

标贯击数液化判别方法的比较

依据标贯击数进行液化判别的方法,国外以NCEER推荐方法(改进Seed法)为代表,国内以《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487-2008)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)为代表。NCEER方法与国内规范方法所依据的地震液化现场调查资料不同,采用的液化判据、反映震级影响的方法和考虑黏粒含量影响的方法也不同。将NCEER方法以液化临界标贯击数与深度的变化曲线表示,并将其与国内规范方法确定的液化临界标贯击数随深度的变化曲线进行比较。结果表明,在相同烈度下:近震时,国内规范方法偏于安全;远震时,对于7.5级以下地震,国内规范方法偏于安全;对于7.5~8.5级地震,在一定加速度(烈度)下,NCEER方法与国内规范方法计算液化临界标贯击数接近,某些加速度(烈度)下NCEER方法偏于安全,某些加速度(烈度)下国内规范方法偏于安全。研究成果可为《水工建筑物抗震设计规范》的修订提供参考。     

基于现行抗震规范的胡聿贤模型参数研究

回顾了地震地面加速度随机过程模型,根据随机振动理论采用迭代方法求解出与我国现行《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)设计反应谱相对应的功率谱密度函数,选用胡聿贤功率谱密度函数拟合上述功率谱密度函数,运用非线性拟合技术给出了与规范对应的胡聿贤功率谱参数,可供这种模型作为地震地面运动输入时选用。     

新疆二台北花岗岩矿物-水氧同位素交换反应动力学

新疆北部二台北花岗岩共生矿物表现出显著的~(18)O/~(16)O不平衡关系,尤其是石英、长石具有倒转△~(18)O_(石英-长石)关系(△~(18)O_(石英-长石)<0).上述关系表明在花岗岩-水之间发生了~(18)O/~(16)O交换反应.根据质量平衡约束关系对岩石与外来流体的初始δ~(18)O值作了估计.定量模拟表明:二台北岩体流体流动速率约为3×10~(-14)mol/s,水-岩反应时限为0.8～3Ma,水/岩比介于0.79～3.08.以流体δ~(18)O值为变量对流体路径及其不均一性作了估计.     

均匀、各向同性橄榄石在1200—1500℃温度范围内的标准电导率

为得出用来解释地幔电导率剖面的电导率-温度图,采用了几种空问平均方法,得出适合各向同性材料的橄榄石正交电导率张量。原始数据是在温度高达1500℃,一个大气压条件下对San Carlos橄榄石(含9%的铁橄榄石)的三个正交主轴方向的电导率σ的测量测得的。这些测量是在1200℃时,氧气分压为10~(-4)Pa(10~(-9)大气压)的CO_2/CO气中进行的,比     

场地相关设计反应谱特征周期的统计分析

利用近年来的工程场地地震安全性评价和地震小区划工作的成果，对上述工作中得到的场地相关反应谱的特征周期取值进行统计分析，并收集现有的强震记录计算其反应谱，将上述两个结果同两个版本的抗震设计规范(GBJ11-89和GB50011-2001)中的规定进行比较。发现上述两本规范中的特征周期取值在不同程度上小于实际场地情况的统计平均值。其中，虽然GB50011-2001规范相对于GBJ11-89规范更加接近实际场地的情况，但仍然在一些情况下取值偏小。     

Bartington MS2和Kappabridge MFK1-FA不同频率的磁化率在黄土、红粘土和湖相沉积物中的应用

通过Bartington MS2 和Kappabridge MFK1-FA两种仪器对黄土-古土壤、红粘土和湖相沉积物样品进行了5个频率的磁化率测试,并计算得到了4个频率磁化率.通过对比分析不同类型样品磁化率-频率变化曲线可知,当样品中细颗粒磁性矿物含量较高时,磁化率在较低频率即可达到峰值,而当样品中细颗粒磁性矿物含量较低时,磁化率在较高频率时才能达到峰值.因此,在黄土-古土壤等样品的应用中,成壤作用较强,细颗粒亚铁磁性矿物含量较高,Bartington MS2的低频(465 Hz)与Kappabridge MFK1-FA的F₁(976 Hz)和F₂(3905 Hz)频率均处于磁化率峰值区域,可以检测到SP/SD阀值区域颗粒的信息,但是对于红粘土和湖相沉积物等细颗粒亚铁磁性矿物含量较低的样品,磁化率峰值对应的频率较高,MS2型磁化率仪无法有效地检测其中细颗粒的含量,而MFK1-FA中F₂(3905 Hz)和F₃(15616 Hz)两个频率间的频率磁化率则可以较好地完成这一任务.     

典型矩形高层建筑风荷载与风振响应分析

对典型矩形高层建筑进行风洞试验,根据试验结果计算了各风向角下的等效静风荷载和风振响应,同时采用《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)计算方法对该建筑正交角度下的风荷载进行计算,结合风洞试验风荷载与规范计算结果,研究典型矩形高层建筑等效静风荷载和加速度响应分布规律。结果表明:结构基底风致响应最不利角度并非完全出现在正交角度,风洞试验楼层风荷载整体趋势与规范计算结果相同,数值上存在差异,宜以风洞试验结果为准,该结构的顶层加速度响应小于高规限值,舒适度满足要求。     

海原断裂带老虎山段断层岩磁学研究及其构造意义

断层岩,尤其是断层泥的磁性异常近年来被研究人员广泛关注,但关于其磁性异常的形成原因尚没有统一的解释．海原断裂是青藏高原东北缘一条重要的走滑断裂,前期研究发现海原断裂带景泰段出露有数十米至上百米的断层岩,是理想的研究材料．本研究选取海原断裂带景泰段老虎山山前一个断层岩剖面作为研究对象,拟通过测量断层岩的磁化率（χ）、非磁滞剩磁（ARM）、饱和等温剩磁（SIRM）、等温剩磁（IRM）以及磁化率随温度变化曲线（χ-T曲线）等磁学参数并结合粒度、碳含量、X射线衍射（XRD）等分析方法来探究海原断裂带老虎山段不同颜色断层岩的磁性特征及其形成机制．磁学研究显示黑色、红色及杂色断层泥相较于围岩和破碎带显示了低磁性,尤其是黑色断层泥,其磁化率值均小于10×10~(-8 )m~3·kg~(-1)．碳含量及矿物相分析结果指示黑色断层泥与断裂带附近石炭系煤层具有相似的矿物相组成,结合相似的χ-T曲线推断石炭系煤层为黑色断层泥的母岩．石炭系煤层经断层活动卷入断层,在断层强烈剪切摩擦作用下不断细化,形成伊利石等黏土矿物,并促使一部分顺磁性含铁硅酸盐矿物或其他含铁矿物发生化学变化形成亚铁磁性矿物,使得黑色断层泥的磁化率较其母岩石炭系煤层有一定升高．通过黑色断层泥的铁磁性磁化率结合χ-T曲线计算获得断层泥所经历的最高温度约为420℃,不超过450℃．老虎山段厚层碳质断层泥的存在为该地区发现的浅层蠕滑现象提供了一种解释．     

地下结构地震反应规范计算方法的对比分析

随着地下空间大规模开发利用,地震灾害对其造成的潜在威胁不容忽视。基于《城市轨道交通结构抗震设计规范(GB50909-2014)》和《地下铁道建筑结构抗震设计规范(DG/TJ08-2064-2009)》建议的分析方法,选取惯性力法、反应位移法(国家规范法、上海规范法)、动力时程方法(线弹性方法、等效线性化方法)三类共5种计算方法,以典型两层双柱三跨地铁车站结构为分析对象进行地震反应的对比验算,对上述计算方法的适应性进行评价。分析结果表明,与动力时程方法相比较,惯性力法计算得到的侧墙剪力值偏大,中柱结果较为接近;对于反应位移法,国家规范方法和上海规范方法的计算模型略有不同,但两者计算结果基本相近,其中土体强制位移、集中地基弹簧、土体动剪切模量等参数取值对计算结果影响显著;对于动力时程方法,线弹性方法和等效线性化方法的结果较为接近,且变化趋势相同。     

地震孕育过程中地下磁化率结构的变化分析

以2013年3月3日云南洱源M5.5地震为对象,研究地震孕震过程中地下介质的磁化率变化,分析其发震前的显著变化特征,为地震预测寻找磁学的短期预测指标。应用Model Vision软件,反演了2011—2013年6期滇西地磁场总强度测网中4条测线的地下磁化率结构及其变化。结果表明:在维西—乔后与无量山断裂之间,磁化率在深度10~15 km和15~20 km同时减小,之后仅在深度15~20 km转为增大,之后发生洱源地震。     

鲁科一井上白垩统沉积岩岩石磁学和天然剩磁分析:兼论利用剩磁方向恢复钻孔岩芯原始方位的可行性

本文对"鲁科一井"(CCSD-LK-Ⅰ)768.9~1112.3m之间的上白垩统沉积岩样品进行了岩石磁学、磁化率各向异性(AMS)以及天然剩磁组分的研究.在此基础上,分析了利用特征剩磁(ChRM)和黏滞剩磁(VRM)方向恢复岩芯原始方位的可行性.三轴等温剩磁热退磁曲线、磁滞回线、反向场退磁曲线、一阶反转曲线等岩石磁学测量结果表明,沉积岩的主要载磁矿物为磁铁矿和赤铁矿.335块样品的AMS测量结果表明磁化率椭球主轴的最大轴K1和中间轴K2与水平面夹角较小,最小轴K3接近垂直于水平面分布,说明沉积岩保留了原始沉积磁组构特征.系统热退磁实验表明,多数样品在25~350℃和500~690℃温度段分别获得VRM和ChRM分量.利用ChRM偏角方向,并考虑构造旋转量校正,对VRM偏角方向进行恢复,Fisher统计得到DVRM=-1.3°,IVRM=59.6°,与当地现代地磁场方向(D=-6.7°,I=53.9°)基本一致.用ChRM偏角方向对磁化率主轴K1偏角方向进行校正,校正的结果为:D_(ch_K1)=349.2°,I_(ch_K1)=-0.7°.本文研究结果对于地质勘探中利用古地磁学方法恢复钻孔岩芯原始方位具有一定参考意义.     

精密引潮力的计算及其影响因素分析

天球参考系转换、勒让德函数计算是精密引潮力计算的两个核心工作.为了确保计算结果的准确性,采用两种彼此相互独立的算法公式进行检核计算.对于天球参考系转换,分别采用基于春分点的岁差章动转换和基于CIO的无旋转原点转换两种方法,转换参数分别采用IERS 2003、2010规范推荐的4组参数模型;对于勒让德函数计算,分别采用勒让德函数的递推算法、完全规格化缔合勒让德函数的递推算法两种数学模型;计算结果验证了引潮力计算过程与数据成果的准确性.以德国BFO测站为例,计算得到1962年1月1日至2015年8月1日54年内,时间间隔为1小时的精密引潮力时间序列,统计结果表明引潮力的量值在149459.841×10~(~(-11))ms~(-2)(10~(~(-11))ms~(-2)=1 nGal)以内.同时对精密引潮力计算中的各类影响因素进行计算与分析,计算结果表明:岁差章动模型更新、以及两种天球参考系转换方法之间的差异对引潮力的影响可完全忽略不计;地球扁率、极移、参考框架偏差、历表更新对引潮力影响的量值分别在1.891×10~(~(-11))ms~(-2)、0.586×10~(~(-11))ms~(-2)、0.032×10~(-11)ms~(-2)、0.012×10~(-11)ms~(-2)以内,这些因素在高精度引潮力计算中不能忽略;而地球时与世界时转换、径向法向转换对引潮力的影响分别达到916×10~(-11)ms~(-2)、476×10~(-11)ms~(-2),忽略这两个因素将会导致计算结果错误.     

用近震尾波估算北京地区的尾波激发因子B(f_0)和地震矩

本文用时间域方法测出北京地区40个2.5—4.5级地震的地震矩M_0值并用该地区10个台站记录的上述地震的尾波资料求出了各个台站附近的尾波激发因子B(f_0),平均值为6.21×10~(-18)cm·s/N·m。用上述数值分别对1987年4月到1988年9月间148个地震尾波资料进行处理,计算出其地震矩M_0值,求得M_0与M_L的关系为 logM_(02)=(0.75±0.21)M_L (18.42±0.41)若考虑到地区的差异性,按北京地区应力降分布所分成的五个子区,分别求出其平均的B(f_0)值,并用该值计算出M_0值,得出 logM_(01)=(0.72±0.26)M_L (18.66±0.51)式中M_(01)、M_(02)的单位为10~(-7)N·m。     

甘肃第三系红粘土磁学性质初步研究及古气候意义

研究表明红粘土与黄土-古土壤具有共同的磁性矿物, 即磁铁矿、磁赤铁矿、赤铁矿(可能还有褐铁矿); 红粘土的磁化率大小与超细顺磁性颗粒的含量正相关; 它与第四纪的黄土-古土壤相似, 在湿润气候条件下由成壤作用形成的超细铁磁性矿物对于红粘土中古土壤层的磁化率增大有重要的贡献, 并得到了Rb/Sr比值的证实. 尽管红粘土中也发现了磁化率与其成土强度不对应的现象,但总体上看红粘土的磁化率仍不失为一个简便的古气候替代性指标. 根据磁化率曲线, 从红粘土发展到黄土沉积,其间的古气候变化幅度大致等同于阶段5(S1)到阶段2 - 4(L1)的变化幅度, 可能表明第四纪期间风场加强、从源区携带比上新世更多(大约两倍)较粗的弱风化风积物(不含超顺磁性颗粒)到黄土高原. 7.5 Ma以来, 中国北方中部风积红粘土的出现记录了从下伏白垩纪红砂岩到晚第三纪的重要气候转变. 红粘土的发展与白垩纪以来全球干旱化和变冷密切相关, 可能由于当时青藏高原的强烈隆升导致了东亚季风开始或加强, 从而有了红粘土的堆积.     

伊犁风成黄土不同组分对磁化率的影响

为了研究中亚黄土中的碳酸盐、有机质和可溶性盐等不同组分对磁化率的影响,本文对伊犁黄土样品分别进行盐酸、醋酸、蒸馏水和双氧水等处理,并与黄土高原黄土样品进行了对比.结果表明,盐酸不但可以溶蚀样品中的碳酸盐而且还可以与磁性矿物中的铁离子反应,分解超顺磁性颗粒(SP)中细颗粒组分,造成磁化率降低.与原样相比,中亚和黄土高原醋酸样品质量磁化率(x(f))和频率磁化率(x(fd))分别增加20.3％、53.4％o和4.8％、13.0％,说明中亚黄土碳酸盐对磁化率影响远大于黄土高原,醋酸对Sp没有影响或者影响很小.双氧水和蒸馏水样品x(f)变化幅度小于4％,说明黄土中有机质和易溶组分对磁化率的影响均非常小.此外,通过对中亚和黄土高原盐酸和醋酸样品的温度磁化率(TDS)曲线对比分析,表明黄土高原黄土退热过程磁性矿物的转化可能主要是SP组分中的细颗粒成分,伊犁黄土中纤铁矿和磁赤铁矿或针铁矿含量较黄土高原低.