渭河盆地深部构造活动的地裂缝孕育机理

渭河盆地是我国乃至世界上地裂缝最发育、灾害最严重的地区。基于渭河盆地深部构造模式,采用有限元数值分析方法,分析了上地幔上隆、中地壳流展和上地壳拉张3种深部构造作用下盆地浅表岩土介质的应力和变形响应特征,从而揭示了渭河盆地深部构造活动与该区域地裂缝群发之间的孕育关系。结果表明：上地幔的隆起和中地壳侧向流展形成了浅部拉张应力环境,这种效应与盆地周边块体运动形成的伸展引张构造应力场叠加,再附加断裂伸展倾滑形成的局部拉伸应力场构成了地裂缝形成的主要动力来源。     

山西运城盆地大吕-白张地裂缝的基本特征与成因分析

大吕-白张地裂缝位于山西省运城盆地东南部,已破坏大量沿线的房屋、道路和农田,造成了巨大的经济损失。为探明其基本特征及成因,利用野外实地调查和槽探,基于钻探、地球物理勘探详细地描述了地裂缝的基本特征,包括平面、剖面、近地表和深部4个方面;基于区域应力基底构造分析、断裂构造条件分析和In SAR沉降监测,从孕育环境、断裂控制和抽水诱发等方面分析了地裂缝的成因机理。调查结果显示大吕-白张地裂缝位于中条山断裂和鸣条岗东侧断裂上盘,穿越8个村庄,断续延伸9. 2 km,整体走向NE45°,倾角为70°～85°。地裂缝上宽下窄,两侧地层被不同程度的错断,位错量随着深度的增加而增加,表现出同沉积断层的性质。地裂缝以垂直位错为主,兼具水平拉张,且具有沿走向的活动差异性。大吕-白张地裂缝是在多种因素共同作用下形成的,区域拉张和基底伸展导致基底破裂,为地裂缝的孕育创造了条件;构造断裂控制地裂缝的发育和活动;抽水诱发地裂缝并导致其出露地表;地表水潜蚀扩大地裂缝的活动规模并最终形成现今地裂缝。本文不仅对于运城盆地的防灾减灾具有重大意义,可为该地区的经济建设提供理论支撑。     

渭河盆地地裂缝发育基本特征

渭河盆地由于其特殊的地质环境,是地裂缝发育较多的地区。本文在渭河盆地地裂缝详细调查的基础上,简要论述了地裂缝的分布概况,详细研究了渭河盆地地裂缝的发育基本特征,并初步探讨了地裂缝的成因。渭河盆地196条地裂缝大都密集分布在断层近侧,与断层走向有明显的一致性和相关性。地裂缝基本特征主要是形态特征和空间分布。地裂缝平面形态有直线、S型和锯齿状;剖面形态为上宽下窄,并逐渐消失;倾角较陡。地裂缝空间分布上有方向性、开启性和网络性。渭河盆地地裂缝主要是构造地裂缝,受构造断裂控制;地下水、地表水、采空和黄土湿陷性只是诱导因素。     

北京宋庄地裂缝灾害特征及影响因素分析

近年来由于北京市平原区地裂缝灾害凸显,不仅加速地表水土流失,而且对灾害区基础设施建设造成严重影响。为分析地裂缝形成原因,缓解及减轻地裂缝灾害造成的经济、财产损失,本文以新发现的宋庄地裂缝作为靶区,通过地质调查、InSAR监测、槽探、钻探等方法,揭示了宋庄地裂缝空间发育特征,从地质构造、地层岩性、地面沉降等方面,深入分析成因。结果显示:（1）宋庄地裂缝影响长度达8.7 km,NEE向延伸,受灾体主要展现出拉张形变;（2）区域拉张应力场为宋庄地裂缝形成提供内动力条件,构造影响下的第四系沉积厚度差异及地层岩性不均一,为宋庄地裂缝形成提供重要地质背景;（3）南苑-通县断裂为宋庄地裂缝形成提供了应力积累和传递媒介;（4）地下水超采引发的土体水平、垂向变形是地裂缝形成的诱发条件。受基底伸展变形、隐伏断裂及地下水开采影响,土体发生水平及垂向变形,使得在非饱和带断层区附近形成拉应力集中区,当达到土体抗拉强度时,形成盲裂缝,在雨水侵蚀或潜水位回升作用下,扩展至地表形成裂缝及串珠状土洞。     

山西太原盆地地裂缝群发机制与深部构造关系

地裂缝是太原盆地主要的地质灾害之一,自20世纪80年代以来,到2012年8月共发现地裂缝107条带,地裂缝所过之处建筑设施遭到严重破坏。本文以太原盆地裂缝为研究对象,发现地裂缝主要沿太谷-祁县-平遥和清徐-交城-文水呈带状群发,地裂缝发育区位于盆地地下水降落漏斗的边缘和第四系地层沉积厚度变化较大的区域。太原盆地深部莫霍面隆起,导致基底断块掀斜,地震勘探显示两大地裂缝群发带沿交城凹陷边缘断裂分布。我们认为太原盆地地裂缝呈带状群发的特征可能与莫霍面隆起导致的基底断折掀斜相关,或许还受盆地持续的区域拉张应力作用影响,但现今的超常活动应当是人类超采地下水诱发的。 更多还原     

火山活动下的东非大裂谷地裂缝成因探讨

东非大裂谷肯尼亚段,与软流圈侵入和岩石圈减薄有关的岩浆活动导致了火山活动频发。火山活动造成地裂缝灾害直接威胁着裂谷内的工程设施。本文通过在肯尼亚裂谷的野外调查和地球物理勘探,归纳了地裂缝的平面分布特征和破裂特征,分析了基岩破裂与地裂缝的关系。结果表明地裂缝主要与火山伴生,呈线状展布,地表破坏特征以水平拉张为主。地裂缝与其下的基岩裂隙相连,基岩裂隙的存在决定着浅部土体地裂缝的发育位置和规模。地壳形变数据表明研究区存在以火山为中心的隆起区,基于此本文通过Mogi点源模型计算并分析了一次火山喷发引起的位移和应变特征。结果表明火山喷发引起的广泛不连续变形造成了基岩破裂,肯尼亚裂谷地裂缝的成因机制可归纳为火山喷发-基岩破裂-沉积物破坏。     

临汾盆地地裂缝基本特征研究

临汾盆地属于成长型盆地,是地裂缝发育较多的地区。本文通过详细的野外调查,查清了地裂缝的分布概况,总结了地裂缝的平面展布特征,通过探槽揭示了地裂缝的剖面结构特征,并概括了地裂缝的灾害特征。临汾盆地86条地裂缝主要分布在新构造活动强烈的临汾凹陷、侯马凹陷以及襄汾凸起等新构造单元区,与下伏断裂具有一致性和相关性。地裂缝发育的基本特征有平面展布特征、剖面结构特征、运动特征和活动特征。地裂缝平面展布特征多样,具有定向性、多样性、成带性和分段发育特征; 剖面结构有阶梯型、Y字型和梳状型; 运动特征是横向水平拉张、竖直位错; 活动特征具有活动间断、受降雨控制、活动差异和持续扩展。地裂缝引起的地面变形特征可分为剪切型和拉张型。地裂缝对房屋建筑的破坏类型有墙体开裂、屋顶开裂、楼梯断裂和门窗变形。     

表水侵蚀地裂缝物理模型试验研究

地表水入渗侵蚀是地裂缝出露地表的一个重要诱发因素。肯尼亚裂谷区因其特殊的构造环境背景,降雨侵蚀地裂缝极其发育。本文以东非肯尼亚裂谷地裂缝为原型,建立了降雨侵蚀条件下隐伏岩土体破裂扩展出露地表的地质模型,通过物理模型试验揭示了地裂缝发育过程中土体内部水力侵蚀破坏的演化规律。试验结果表明：(1)表水侵蚀地裂缝可将其破裂扩展过程分为3个阶段：均匀入渗阶段,侵蚀掏空阶段、塌陷致灾阶段。(2)隐伏岩土体破裂的影响区域是表水入渗的优势通道,该区域水力侵蚀强烈。(3)当侵蚀塌陷形成时,土体内部含水率和孔隙水压力出现同步的陡变。土体内部含水率的突变反映了裂隙的发育以及局部塌陷的形成,从而可以揭示土体内部侵蚀塌陷的进程。此次基于表水入渗的物理模型试验研究可为地裂缝的监测防控提供科学理论支撑。     

二连盆地早白垩世断陷及基底构造的耦合性

基底构造在沉积盆地的形成与演化过程中扮演着重要的角色。本文利用地球物理资料和地表地质调查数据,对二连盆地早白垩世断陷分布规律与基底构造特征及其关系进行了研究,并分析了基底构造对富油凹陷的控制作用。结果表明,二连盆地早白垩世68个断陷总体上自北东向南西呈弥散式分布,这些断陷可分为南部断陷群与北部断陷群,断陷群夹持在隆起之间,总体上构成了正负相间的盆岭构造格局。基底构造控制着二连盆地早白垩世断陷分布,表现为:断陷群沿着深断裂分布;坳陷对应着基底先存复向斜,隆起对应着基底先存复背斜;刚性的锡林浩特地块分割了断陷群。深断裂作为构造薄弱区在伸展变形过程中优先重新活动,并控制着断陷的发育与分布;盖层演化和基底构造之间具有良好的继承性;基底流变性发生突变的区带对断陷的发育与分布也具有控制作用。盆地基底断裂带上叠的凹陷、基底断裂带交汇处上叠的凹陷和刚性基底上新生的凹陷在伸展变形过程中构造继承性好、沉降量大、优质烃源岩发育,是富油凹陷发育的有利区域。     

北黄海盆地构造变形及动力学演化过程

以北黄海盆地构造几何学、运动学特征为基础,探讨了北黄海盆地的构造变形样式及动力学演化过程。研究表明,北黄海盆地的构造变形包括伸展构造变形、挤压构造变形、扭动构造变形以及反转构造变形等,北黄海盆地发育的区域动力学背景即是以区域拉伸作用为主、且叠加有水平挤压作用以及相关的扭动作用,并由此导致了北黄海盆地是以一系列地堑、半地堑式坳陷组成的拉张断陷盆地;北黄海盆地的伸展、挤压与升降作用受控于板块相互作用引起的区域引张与挤压应力场并辅以深部软流圈的微弱上拱隆起作用,其动力学演化过程包括晚侏罗世—早白垩世伸展断陷、晚白垩世—古新世热隆、始新世—渐新世裂陷、渐新世末期—新近纪早期构造反转以及新近纪热沉降等5个阶段。     

西安地区地裂缝带黄土动力特性试验研究

汾渭盆地是我国乃至世界上地裂缝最为发育,灾害最为严重的地区。考虑到地裂缝灾害对场地条件的影响,尤其是对场地土体的动力特性及动力响应的影响,本文在等压固结条件下,对西安地区地裂缝带黄土进行不同围压下的固结不排水(CU)动三轴试验,获取动力学参数,在此基础上分析了地裂缝带黄土动剪切模量随动剪应变变化特征曲线以及阻尼比随动剪应变变化特征曲线,并对所获得实验曲线进行回归拟合,进而建立了地裂缝带黄土的等效黏弹性动力本构模型,为进一步分析场地土体的动力响应奠定基础。     

渭河盆地天然气类型、成因特征及找矿远景分析

根据渭河盆地地热井、油气调查井、氦气调查井气样分析成果,结合近年来地质、物探新成果分析,发现渭河盆地各类钻井中普遍存在含氦天然气,且这些天然气,按甲烷和氦气含量可分为富氦天然气和贫氦天然气两类。位于渭河盆地边部的地热井、区域地质和物化探成果均佐证了渭河盆地基底存在上古生界,未见隐伏的花岗岩体。区域构造演化佐证了渭河盆地周边断裂的形成与区域断裂同期,盆地的形成与演化是区域演化的一部分,其主沉降期是新生代。因此,前人对渭河盆地形成的最早时间为始新世以及不存在上古生界煤系地层基底以及氦气的主要气源岩是分布于基底的富铀花岗岩体和秦岭造山带富铀花岗岩体的认识有待进一步探究。对比邻区鄂尔多斯盆地,发现渭河盆地上古生界煤系地层可作为烃源岩,伽马异常层可作为氦源层,这为重新评价渭河盆地的氦气资源地质前景提供了依据。      

渭河盆地及周缘上古生界残留地层分布及油气意义

近年来,由于全球资源量的需求增多,作为勘探程度较低的渭河盆地受到了越来越多学者的关注。而制约渭河盆地油气勘探的主要矛盾是缺乏烃源岩,若盆地存在上古生界烃源岩,则具有重要油气地质意义,可为氦载体气成藏提供物质基础。为了研究渭河盆地及周缘上古生界残留地层分布特征,本文系统收集、整理了渭河盆地及周缘已有地球物理资料,结合地质、地震、钻井、地球化学等研究成果,明确了研究区上古生界残留地层分布,通过对比盆地南北缘上古生界烃源岩特征,探讨渭河盆地内部上古生界天然气勘探潜力。结果表明,渭河盆地内确实存在上古生界地层,主要位于西安凹陷和固市凹陷内,固市凹陷中煤系地层的厚度较西安凹陷大,且厚度较大处靠近南部。烃源岩产生的甲烷气通过盆地内大量的断裂运移到新生界断层封闭的圈闭构造中成藏,新生代地层中发育优质的储盖组合,新近系张家坡组上部分布大范围的湖泛沉积泥岩,构成了良好的区域性盖层,为天然气提供了有利的保存条件。此外,天然气藏的存在可为盆地内氦气成藏提供基础条件。对渭河盆地基底气源岩认识的深化,为鄂尔多斯周缘盆地群油气基础地质调查提供重要的借鉴意义。     

陕西省洛南地区二叠系石盒子组砂岩特征及物源区探讨

为了认识陕西省洛南地区二叠系石盒子组砂岩特征及其物源,给探索渭河盆地前新生代基底组成提供依据,本文综合分析了洛南二叠系石盒子组砂岩组分和重矿物特征。结果表明,砂岩物源区主要为再旋回造山带和克拉通地块,物源区与北秦岭造山带的演化关系密切,南秦岭构造带北部下古生界也为石盒子组提供部分物源,中二叠世晚期华北、秦岭板块面接触碰撞,北秦岭构造带快速隆升,南秦岭物源区提供物源减少,砂岩物源主要为中酸性岩浆岩+低级变质岩+沉积岩。二叠纪鄂尔多斯盆地南缘向南延至洛南—栾川断裂附近,洛南地区二叠系石盒子组河流沼泽相含煤岩系沉积应该属于鄂尔多斯盆地南缘沉积,结合渭北—渭河—洛南地区晚古生代地层对比成果,认为渭河地区二叠纪至少曾沉积过二叠系石盒子组地层,渭河新生代盆地基底具有残存二叠系的可能。     

河间构造地裂缝应力场二维剖面模型研究

华北平原是我国地裂缝发育较为密集的地区,河北沧州河间地裂缝具有典型构造影响特征。为分析沧州河间地裂缝发育特征、成因机制,通过求解平面应力问题的有限单元方法反演了沧州河间区域构造应力场,确定了最大主应力场和最大剪应力集中区,从而探索分析构造地裂缝的潜在危险区,建立了地裂缝二维剖面模型,计算分析河间地区区域构造应力场及区域应力集中区与地裂缝的对应关系。研究了二维状态下区域构造应力场的总体特征和规律以及活动断裂对地裂缝的成生、扩展和发育分布的控制关系。分析认为,河间地区地裂缝是由下伏基底延展变形及随之产生的断裂活动提供内动力使应力集中区域发育,具有构造型地裂缝的典型发育特征,是河间地裂缝形成及发展的主要因素。     

中国“采水型”地裂缝特征和成因分析

过量开采地下水诱发的地裂缝("采水型"地裂缝)灾害对社会造成严重损失,受到人们普遍关注。近几十年来,国内外学者对其成因机制进行了大量研究,取得了丰硕成果。本文系统分析了前人的研究成果,归纳出"采水型"地裂缝的差异沉降成因、拉张性水平应变成因和四种成因模式;然后针对中国三个典型的"采水型"地裂缝发育区,即汾渭盆地、华北平原、苏锡常地区,阐述了各地地裂缝分布、发育特征和成因机理,并选择典型地段地裂缝进行成因分析,认为汾渭盆地和华北平原地区部分地裂缝属于"先期断层模式",而苏锡常地区地裂缝总体属于"基岩起伏模式",并阐述了该模式下导致地裂缝发育的差异性变形、水平应变作用机理。     

地裂缝活动作用下地层应力和位移传递规律研究

以西安地裂缝典型地段为研究对象,建立基于实际地裂缝活动方式的地质力学模型,通过FLAC3D数值模拟,研究地裂缝活动作用下地层应力和位移传递规律。结果表明:地裂缝活动作用下,地表竖向沉降变形曲线近似呈反“S”形,表现出“牵引挠曲”现象,水平位移曲线出现明显波峰现象;随着地裂缝位错量的增大,地表竖向和水平位移均逐渐增大;基于地裂缝活动引起的地表变形平均倾斜值,确定了地裂缝带影响区范围为上盘21 m和下盘13 m。地裂缝活动引起两侧地层断距由深部到浅表部逐渐减小,具有明显的变形传递衰减特征,且地层断距随埋深的变化曲线可近似概化为一个四次多项式方程。地裂缝活动导致上盘地层出现应力降低区,下盘地层出现应力增强区,上盘应力降低区范围大于下盘应力增强区,且上、下盘应力变化范围随着位错量的增大均逐渐增大。地裂缝活动作用下地裂缝两侧地层应力影响区随地层埋深的增大而增大,其与埋深之间关系近似满足三次多项式方程。研究结果可为盆地断裂控制型地裂缝发育区的工程防灾减灾提供科学依据。     

陕西渭河盆地氦气资源赋存状态及其意义

氦气资源是一种稀有紧缺性战略资源。渭河盆地具有良好的氦气资源显示,前人认为区内氦气及伴生气资源为水溶气。通过已有石油井、地热井录井、样品测试、动态监测等资料分析,认为渭河盆地不仅存在水溶气资源,也存在游离态氦及伴生气资源,即具有富氦天然气层（藏）,这一认识对进一步的氦气资源评价与开发利用具有重要意义。