中国大陆岩石标本在高压下的弹性波速的初步研究

对10种岩石的20个试件和1个氯化银试件测得了高压下纵波和横波的速度,其中3个试件的纵波测至20,000公斤/厘米~2。发现压力高于4000公斤/厘米~2以后,速度基本上随压力呈直线变化,但当压力高于10,000公斤/厘米~2时直线的斜率逐级降低。在横波速度测定中,为提高脉冲初至到时的测定精度,在发射和接收端分别加入耦合电路。利用S波波列的多点测量外推方法有效地提高了测量精度。最后对结果作了细致的误差分析。     

岩右在高围压下的弹性性貭的研究

本文叙述在高围压下用各种靜力学方法及动力学方法测定岩石試件的弹性参量。曾对在地壳中分布甚广的岩石:輝綠岩、玄武岩、花崗岩及石灰岩进行了測定。結果表明,在压力为1-1000公斤/厘米~2范围內,上述岩石的弹性参量均随压力的升高而不断增加。从弹性力学的概念出发,闡明了靜力弹性参量及动力弹性参量的差別,对比了各种不同方法測定的結果,以及它們随压力变化的情况。指出在实践中分別采用靜力弹性参量及动力弹性参量的合理性。     

800MPa高温高压三轴室设计研究

本文简要介绍了800 MPa高温高压三轴室的结构与强度设计要点.三轴室工作压力可达800 MPa,最高实验温度为400℃,岩样尺寸为φ38×82mm,三层缩套型筒体.简述了筒体、上柱塞、测量引线密封结构及芯部组件结构.并介绍了筒体强度设计原理及高压下的筒体应变实测结果.     

孔隙压岩石三轴摩擦实验装置

孔隙压岩石三轴摩擦实验装置是研究孔隙压对岩石滑动面摩擦性状影响的专用设备.该设备包括孔隙压岩石三轴实验装置和岩石摩擦装置两部分.摩擦装置由上、下压头,密封套筒和具有内部滑动块体的岩石样品组成.滑动面宽20×20mm、高40mm 的长方体,滑动面宽20mm、高30mm.最大孔隙压P_(max)=100MPa,最大位移L_(max)=10mm.应用该装置将三轴条件下样品之间的斜向摩擦滑动变为轴向滑动.滑动面上的法向压力σ_n=σ_3,即σ_n 变为与轴压无关的独立变量.     

岩样尺度、疲劳裂纹长度、温度等对断裂韧性K_(IC)的影响

选用云南大理县的不均匀大理岩试样,用三点弯曲法测K_(IC),结果表明:对于不均匀的岩石试样,K_(IC)离散性较大。尖锯口裂缝予制试样和疲劳裂纹予制试样所得K_(IC)无明显差别(分别为134.8±32.8公斤/厘米~(3/2)和137.9±31.0公斤/厘米~(3/2),并且试样大到和厚到一定尺度后,K_(IC)趋于稳定值(139.3±27.7公斤·厘米~(-3/2)),而温度对K_(IC)有明显影响。从常温增高到400℃,K_(IC)减小约30％。同时,由声发射结果看出,破裂的声发射特征与加栽速率有关。     

华北地区四种岩石在高压下的破坏特征

利用我国第一台1GPa高压三轴容器进行了岩石破坏实验.所用的样品为济南辉长岩、昌平花岗岩、房山大理岩和周口店石灰岩.得到的主要结果是:(1)在相应于地壳的压力范围内辉长岩和花岗岩仍然发生脆性破坏, 其强度和韧度随围压增加而增加, 破坏角也随围压增加而增大, 破坏前发生体积膨胀现象并出现声发射活动增加的前兆;(2)大理岩和石灰岩样品在0.1——0.8GPa的围压范围内发生鼓状变形, 不形成明显的主断层面, 样品承载能力随变形增加而增加, 出现应变硬化现象.在变形过程中声发射活动水平极低。这些实验标志着我国岩石力学三轴实验的围压水平有所提高其结果对震源物理的研究具有参考价值.      

岩石三轴压缩实验的强度特性及应用

结合实例对岩石三轴实验数据的一些主要特点和适合应用的领域进行了探讨。结果为:①岩石的三轴抗压、抗剪强度随围压(或深度)的增大而增大。低围压时,呈线性增大;当围压超过某一值后,变为增长率逐渐下降的非线性增大;至更高围压后,抗压强度与围压的应力差、抗剪强度将趋于某一常数。②岩石的单轴强度是强度中的极小值。工程应用中应采用三轴强度,以降低造价、避免浪费。③在现有的各种岩石力学实验方法中,三轴实验得出的凝聚力C和内摩擦角Φ相对最准确。④岩石三轴实验数据在与地学相关的领域内有着广泛的用途。     

内孔加压三轴条件下岩石的破裂试验研究

本文应用岩石孔压三轴仪,研究花岗岩和大理岩的破裂特性,探讨应力途径对岩石破裂强度的影响。试验结果表明:(1)岩石的内孔水压致裂强度随围压的增加而线性增加,(2)在拉,压应力组合条件下,岩石呈现出拉破特性,引起岩石破裂的拉应力随着轴压增加而减少;(3)孔压致裂法获得的岩石抗拉强度值偏高     

固体围压介质下岩石三轴实验装置的压力标定

本文对用于岩石力学性质研究的固体围压三轴实验装置的压力标定问题进行了研究。在分析各种影响因素的基础上,设计了压力标定的具体方法。在围压小于6.5kb、温度低于625℃的范围内对一现有装置进行了修正量的测定。这一结果提高了利用固体围压三轴实验装置进行岩石力学参数测定的精度     

三轴实验测定的几种地壳岩石在高压下的剪切断裂参数

本文从地震失稳分析的角度,认为剪切裂纹(断层)扩展的滑动弱化模型可以由下列参数系统表征:断裂能G,弱化带大小ω,特征位移δ~*或平均特征位移(?),应力降τ_p—τ_f和应力下降函数h;采用三轴实验方法对一些地壳岩石在高围压/正应力条件下的断裂参数进行了测定并就岩石在高压下的剪切断裂参数的一般特征等问题进行了讨论。     

根据波速-压力关系评价岩石岩性、物性的实验研究

本文在实验室里对老爷庙油田馆陶组（Ng）油气贮层砂岩岩芯的孔隙度φ、空气渗透率κ、骨架密度ρ_ma、岩石密度ρ_b和不同有效覆盖压力△P下岩芯的声波时差△t,做了精确测量,用回归分析拟合了φ-K、φ-ρ_b、φ-△t和V-△p（△t-△p）的经验关系式;保持原始孔隙结构不变的前提下,在岩芯饱和各种矿化度的孔隙流体时测定了声波时差△t与孔隙度φ的关系.研究结果表明,当贮层的φ-K、φ-ρ_b和φ-△t相关时,可用声波时差△t或波速V解释贮层的岩性,并可反演求出贮层的φ、K和ρ_b;地层有效覆盖压力对贮层的孔隙度和波速具有明显的影响.根据V-△p曲线的变化规律,可以评价贮层的岩性和埋藏地质体的油、气储集能力.这些结果对油田地震勘探和石油测井资料的解释具有重要的参考价值,并为预测储油有利地区和评价贮层提供了一种新的途径.     

中国三个大地震的震源参数及讨论

大地震的震源机制及地震矩、应力降等参数,不(又对认识地震的破裂过程,而且对预报强地面运动都是非常重要的。一些文章对板内地震应力降的特点、地震矩与高频源谱的关系及区域特征的讨论,使我们可直接由长周期体波或面波得出的地震矩M₀估计出不同地区中大地震的高频源谱,以供强地面运动预报参考。 由于对发生在中国板内的1976年11月6日盐源地震（M_s=6.5）和1976年11月15日宁河地震（M_s=6.3）的震源参数还没有详尽的报道;另外,对1973年7月14日     

中国中西部重力场谱分析

本文对中国中西部地区的12°×12°局部重力场进行了全面细致的谱分析.内容包括功率谱和协方差分析、阶方差模型拟合及累积阶方差根谱参数分析,其中累积阶方差根谱参数是本文首次建立的一项新的分析内容.经过谱分析,了解到许多关于中西部重力场的性质,例如该区域重力场的协方差、总能量、能量在各个频段的分布以及非各向同性情况等.     

大气三圈环流的动力系统模型

定常情况下,本文利用球坐标系（λ,φ,r）的动力、热力学方程导出三维速度场（v_λ,v_φ,v_r）的动力系统.这种包括摩擦力和热传导的不可压缩大气运动的动力系统,无论从定性上还是从定量上都能描述由赤道和极地间的加热不均匀造成的三圈环流.定性上表明,在北半球经向速度v_φ和纬向速度v_λ同符号,地表刮北风（v_φ<0）和刮东风（v_λ<0）相对应,刮南风（v_φ>0）和刮西风（v_λ>0）相对应.在南半球,经向速度v_φ和纬向速度v_λ符号相反,刮北风（v_φ<0）和刮西风（v_λ>0）相对应,刮南风（v_φ>0）和刮东风（v_λ<0）相对应.定量分析表明球面上的压力场p可以用球调和函数p_l^m（sinφ）cosmλ来表达.当取l=6,m=0时即可导出三圈环流.在经圈剖面（φ,r）上,地表的φ₁=±56°和φ₂=±28°左右,以及赤道是速度场的奇点,它们都是鞍点,说明在副热带是下沉运动,在中纬度是上升运动,这正是三圈环流中的Ferrel环流的特征.这样经向速度v_φ和纬向速度v_λ相联系,经向速度v_φ又和垂直速度相联系,那么三圈环流的三维速度场就构成了一个整体.     

南京附近地区一些新生代玄武岩组的古地磁学研究及对其地质时代的初步认识

中国东部广泛分布着新生代的玄武岩,其地质时代始终是一个争议的问题。本文作者对南京附近地区的两个标准玄武岩组剖面进行了古地磁学研究,使用交变场退磁法检验了样品,证明它们的剩磁稳定性良好,测得江宁方山玄武岩组的I,平均值为8.1×10^-4CGSM,D_r=195°29′、J_r=-54°9′,古地磁南极位置为λ_P=192°35′E、Φ_P=76°47′N;六合灵岩山玄武岩组的l,平均值为26.4×10^-4CGSM,D_r=354°44′,J_r=42°12′,古地磁北极位置为λ_P=329°38′E、Φ_p=80°36′N,并得出如下结论: （1）六合灵岩山玄武岩组和江宁方山玄武岩组的极性截然不同,灵岩山玄武岩组的岩石磁性全系正向,可能相当于布容期（Brunhes epoch）,方山玄武岩组的岩石磁性全属反向,可能相当于松山期（Matuyama epoch）; （2）灵岩山玄武岩组测得的古北极相距现今的北极要比方山玄武岩组的近一些,清晰地表明它们的形成时间绝非同一时期,而是灵岩山玄武岩组要晚,方山玄武岩组要早; （3）灵岩山玄武岩组和方山玄武岩组形成时期的岩石产地所处的古纬度都是中纬度地区,属亚热带气候; （4）对比世界各地区一些有关时代的岩石古地磁学数据,参照这两套玄武岩组的上下地层中所含有的古生物化石及岩石学特征,六合灵岩山玄武岩组的地质时代似应为Q₂-Q₃,江宁方     

岩芯尺度的宽频介电常数频谱实验室测量设备的误差分析及其在物质测量中的应用(英文)

宽频介电常数频谱测井技术最近被引进石油工业.这种新技术区别于传统介电常数测井技术在于多频率频谱的测定和利用.高频谱端包含介质油水饱和度信息,而低频谱端对介质中孔隙结构和水的分布形态很敏感.这种新技术可以有效地被应用于比如超淡水介质或者超黏度重油等对于常规测井来说是很困难的测量环境,而且受介质水中的含盐度影响很小.随着井下测井仪器的投入使用,相应的实验室岩芯测定设备和方法就变得重要起来.因为实验室环境相对较为稳定和可控,实验室岩芯测量结果是对井下测量的很好地验证和校订.文献中记载了许多非破坏性的实验室介电常数的测量设备,然而这些设备的共同局限性是它们对岩芯尺寸和岩芯样本的要求和限制,一般要求粉末状岩芯或者一厘米左右的小柱状岩芯.在碳酸盐介质中,非均匀性和各项异性非常普遍,小的岩芯样本能否涵盖井下设备测量尺度(1.5英寸)的特性很值得商榷.本文中介绍了一种最新设计的实验室大直径宽频介电常数测量设备.这个设备可以直接测量石油工业传统的1.5英寸岩芯样本,测量是非毁坏性的,也就是测量后的岩芯样本可以直接用于其它实验室测量设备,比如电阻率测量或核磁共振测量等.大量重复性试验测得的介电常数色散频谱的精确度对于低损耗介质在2%以内而对于高损耗介质在对孔隙度和含盐度校正以后精确度在3%.文中详细介绍了测量设备所使用的反演程序的算法模型,以及反演误差的算法.反演最后的误差可以用来做数据质量的评定.该测量装置被用于许多物质的测定.测定物质的数据库中合成石英(fused quartz),Teflon,合成陶瓷以及单晶硅的介电常数值可以在文献中找到.该设备的测量结果与文献参考值相符合,说明了该设备测量结果的可靠性.该设备还测量了矿物晶体碳酸钙,晶体白云石以及晶体硬石膏的介电常数,这是常见的碳酸盐介质的主要成分.这些测量给出了碳酸盐介质的边界成分区域值作为参考.该设备测量的两个单晶硅柱状样本的介电常数频谱特性发现退火会改变晶体的结构提高强度,同时会改变介质介电常数的特性.同时矿物晶体碳酸钙测量值高于粉末状测量结果也说明晶体结构可能会导致介电常数测量的不同.该设备具有1.5英寸的大尺度,因此具有和井下设备相仿的测量范围,因而不受介质水平各项异性的影响.但另一方面,该设备仍可以研究垂直各项异性.垂直各项异性的主要原因可能是化学成分不同,孔隙结构不对称或者温度对水分布的影响等等.在对岩石地面露头采样的研究中,宽频介电常数频谱实验室设备检测出了岩芯垂直各项异性,通过对比核磁共振一维孔隙度剖面结构发现总孔隙度不均衡以及分布不对称为该各项异性的主要来源,并且被CT图像所证实.     

用大地测量资料反演的1976年唐山地震的位错模式

运用反演理论探讨了由“零频”资料反演大地震震源模式的基本原理和方法,并用大地测量资料反演了1976年唐山7.8级地震的位错模式。得到的结果表明唐山地震的发震构造是一个总体走向为北东49°的右旋-正断层,断层面倾向南东,倾角76°。这个地震的断层长84公里,宽34公里,走向滑动错距459厘米,倾向滑动错距50厘米,地震矩4.3×10²⁷达因-厘米,应力降29巴,应变降4.3×10^-5,释放的能量3.7×10²³尔格。由形变资料反演的平均错距和地震矩远大于由地震波资料定出的平均错距（270厘米）和地震矩(1.8×10²⁷达因-厘米),它表明在地震区的地壳内震前可能已经发生了无震滑动--断层蠕动。无震滑动的规模比主震还要大一些,它的矩估计约为2.5×10²⁷达因-厘米。唐山地震前虽然没有前震,但是却有规模这么大的“震前蠕动”,这可能是唐山地震与其他许多有前震的地震（如海城地震）的根本区别,它的许多与别的地震不同的前兆可能与此有关。     

GEOSAT卫星的ERM测高数据处理与中国近海海平面

对ＧＥＯＳＡＴ测高卫星在中国近海区域（０°－３５°Ｎ,１０５°－１２７°Ｅ）以及１２７°－１３５°Ｅ内６个ＥＲＭ周期（１９８７年１月１日－４月１２日）的地球物理数据记录（ＧＤＲ）中的数据进行了编辑和预处理．根据卫星弧段的实际长度选取了混合轨道误差模型,并采用最小二乘技术对上升弧段与下降弧段交叠点处的不符值进行了平差计算．处理结果表明,所选用的方法可以大大地消除径向轨道误差的影响,使交叠点处的不符值由原来的５６ｃｍ（ＲＭＳ）降低到现在的２４ｃｍ（ＲＭＳ）在此基础上,构造出６个１°×１°的中国近海海平面及其平均海平面．该平面被称为＂测高大地水准面＂与美国Ｏｈｉｏ州立大学的ＯＳＵ９１Ａ重力场模型的大地水准面相比,两者具有同等量级的精度及一致的形态。     

Internal structure of Piton de la Fournaise volcano from seismic wave propagation and earthquake distribution

Arrival times of seismic waves from local earthquakes are inverted for both locating the source and defining the 3-D velocity heterogeneity of Piton de la Fournaise.The lateral heterogeneity of the 2632 m high edifice is resolved as a high-velocity plug, 1.5 km in diameter, surrounded by a low-velocity ring, which may be interpreted as due to the construction of Fournaise on the flank of the older volcano Piton des Neiges. Wave mode conversion detected on three-component seismograms provides evidence for boundaries of contrasted velocities.Pre-eruptive swarm earthquakes cluster in the high-velocity zone, under the Dolomieu summit crater. Low strength and cohesion of the surrounding material account for the lack of seismicity for the final 1–3 km radial flow of magma to the vents in Enclos Fouqué.Beneath the high-velocity plug the existence of a body with low velocity for P, and even for S, waves is well constrained. However, the walls and base are poorly defined because of the lack of deep earthquakes for sampling. The few earthquakes that are located in this depth region usually occur at a depth of around 1.5 km below sea level in the region of the cone. This can be considered providing the upper constraint on the lower limit of the aseismic part of the low-velocity body. The coincidence in time of their occurrence with the swarms above sea level and the eruptions suggests magmatic activation of the low-velocity aseismic volume 1.5 km below sea level under the high-velocity plug of the cone. Further down, the concentration of seismicity in two swarms, between 2 and 4 km, under the eastern flank does not allow the structure to be sampled effectively.     

弹性波的三维有限元模拟

本文讨论了弹性波瞬态传播问题的三维有限元计算方法及当前存在的实际困难.针对要求计算机内存大和计算时间长的问题,采取了改进措施.由于采用了集中质量矩阵和修正的中心差分时间积分显格式相结合的方法,可以使计算机内存和计算时间大为减少;由于采用结点定位法,最适合用于目前发展的并行计算机系统,可使计算速度大大增快;还采用了有效激发震源法,有效激发区是随时间步进的增加而逐步增大,这不仅能节省计算时间,而且使波场的传播过程一目了然,本文计算了由两种介质组成的三维楔形问题,得到若干典型剖面的瞬时波场图及随时间变化的合成地震图.