基于立体几何学的岩体结构面产状取值方法研究

现场测量岩质高边坡岩层产状存在一定困难,常采用倾斜摄影来辅助测量.以往大多数研究选用解析几何中的向量关系和最小二乘法拟合平面的方法来求解结构面产状的三点问题,而本文基于传统的三点法原理,利用立体几何学的基本逻辑法来推导倾角、倾向的计算公式求解上述问题.首先,基于选取点的经纬度建立两点之间距离和方位角的表达式.然后推导出...     

煤田地震勘探中断层产状的确定方法

在分析断煤交线与断层面走向线之间关系的基础上，详细讨论了由煤层底板等高线图，定量描述断层产状（即走向、真倾向和真倾角）的方法。     

确定倾斜断裂面上擦痕产状的几何准则

确定断裂面上擦痕的产状,在几何学上是求解两个平面交线的产状.平面之一是断裂面,另一是平行于擦痕的铅直面.这样,铅直面沿擦痕倾斜方向的走向即是擦痕的倾向;而此铅直面与断裂面的交线(即一条擦痕)与其自身的水平投影之间的夹角便是其倾角. 根据空间几何关系,可导出断裂面的走向、倾角与其上的擦痕的倾向、倾角之间的解析表达     

断层特征参数地质雷达探测与识别的应用研究

在地下空间中,用地质雷达方法沿水平方向探测可以确定断层的位置及走向,沿垂直方向探测可以测定断层的倾向、倾角和落差,但不能用于查明断层面内充填物的详细情况。因此,采用地质雷达方法对断层部分特征参数的准确判定,对地下工程的开挖与维护具有一定的工程地质意义。     

1668年郯城8 1/2 级地震构造应力场分析

1668年郯城8 1/2 级地震,发震断层南起郯城窑上北到莒县土岭,全长为130 km,由5条北北东走向的活断层段组成。郯城地震断层南段沿沂沭断裂带内的F₂断裂分布,倾向南东东,倾角为30°～60°。北段紧邻F₁断裂分布,倾向不稳定,倾角较陡(多为70°以上)。南段表现为右行逆冲或逆右行的运动性质,北段则以右行走滑为主。郯城地震断层南、北两段均发育断层泥带、断层角砾带和碎裂带,南段总宽度为几米到十几米,北段总宽度为几十米到近百米,局部发育多条断层泥带。郯城地震断层的排列方式及其几何学特征表明:为老断层复活,而非新生断层。通过断层擦痕的反演同震应力场显示:北段为北东东-南西西向挤压应力场,南段为北东-南西向的挤压应力场,该地震是发生在区域性挤压应力场状态下。这种应力场空间变化可能是地震断层几何学空间变化导致的。其同震应力场与该地区现代区域应力场是一致的,这说明郯城地震并未造成震后应力场调整或震后应力场调整时间较短,未影响到现今应力场。     

断层相关裂隙的一种定量计算方法

利用平衡剖面及几何学原理,建立断层面脱空空间理论模型、断层破裂带裂隙空间的置换模型,推导出一个在2维剖面上计算断层相关裂隙空间的定量计算公式,并讨论了相关参数的地质含义及取值方法。结果表明,断层面与层面的夹角变化率是控制断层相关裂隙空间的主控因素。该计算方法为断层裂缝的预测及评价提供了一种全新的思路和方法。     

确定断煤交线位置的数学计算方法

断层是影响矿井安全生产的重要因素。在地质图件中,断层的位置常用断层走向来表达,但由于煤矿生产的特殊性,不仅需要掌握断层的走向,更需要掌握断煤交线的方向。通常在煤层倾角稍大、断层倾角稍小的情况下,断层走向与断煤交线存在一个夹角,求取该夹角,可准确追踪断层附近煤层。为此以正断层为例,利用断层及煤层的走向与倾角要素,推导出2个计算断煤交线与断层走向夹角的公式。通过例举几种特殊情况,佐证2个公式具有普遍适用性。     

柴达木盆地阿拉尔断层几何学、运动学及其演化

柴达木盆地多个油气田发现于阿拉尔断层上、下盘地层,阿拉尔断层几何学、运动学及其演化特征对深入研究油气成藏规律具有重要意义。本文利用地震资料阐述阿拉尔断层几何学构造样式,提出断点移动法在垂向、横向和沿断面三向定量解释阿拉尔断层各时期移动距离、移动速率和移动角度,综合分析断层几何学和运动学进而探讨断层的演化特征。研究发现阿拉尔断层几何学构造样式具有分段性,各分段具有不同的运动类型,断层西段主要以抬升-挤压为主,断层中段出现明显的走滑-推覆特征,东段为断层上盘抬升及走滑运动所形成的派生断层。阿拉尔断层运动学特征具有多样性、分段性和推覆-抬升交互式。阿拉尔断层的整个演化过程经历了抬升、挤压、走滑、推覆等多种运动类型,正是在这种演化背景下,阿拉尔断层几何学和运动学在不同时期和不同位置存在多样性和分段性。     

断陷盆地边界断层分段的层序地层响应特征——以南堡凹陷西南庄断层上盘陡坡带东营组为例

通过综合3D地震数据及钻井资料,以三级层序为时间单元制作了不同时期断层位移曲线和断面倾角分布图,对西南庄断层分段的断面几何学与东营组时期运动学特征进行分析。结果表明西南庄断层分段控制了其上盘褶皱几何形态。其中,向斜(半地堑)位于断层位移极大段,背斜位于断层位移极小处即断层段连接处;断层分段的几何学与运动学特征具有明显对应关系,在位移极大段,断层面较陡,而断层段连接处,断层位移较小,对应的断层倾角也较小。边界断层分段活动控制了盆地内可容纳空间、物源供应和古地貌。在断层段中央附近断层活动速率最大,物源供应速率最低,可容纳空间一直是增长的,层序内部准层序以退积和加积式叠置方式为主。而断层段连接处,断层活动速率最小,物源供应速率最高,可容纳空间以下降为主,层序内部准层序以进积式叠置方式为主。因此,沿边界断层走向断层活动性差异控制了层序内部构成样式,是控制断陷盆地陡坡带储层和烃源岩发育的主要因素。     

在地形地质图上求解岩层（矿层）真厚度的简便方法

介绍了３种在大比例尺地形地质图上求解岩层真厚度的简便方法,导线法是根据岩层上下层面已同程点连线的长度,高程差、与岩层倾向后夹角和岩层真倾角计算岩层真厚度,水平面切割法和铅直面切割法是通过假想的平面来获得岩层上下层面的２条走向线。它们之间的距离或离程关芬别代表了岩层的最大露头宽度或铅直厚度,结合岩层真倾角很救是岩层的真厚度。     

高密度电法在和田隐伏断层探测中的应用

西昆仑山前一系列的新生代背斜的翼部往往伴生向南斜倾的逆断裂,这些断裂隐伏于早更新世或中更新世洪积砂砾石层,构成了和田隐伏断裂带。该断裂带由2条陡坎状断层组成,宽约10.6km,深度20~300m,落差110~270m。根据卫星影像和地质工作成果,和田隐伏断裂的一支从和田市南部穿过,但南郊飞机场附近没有露头,为探查断层在该区域的位置及深度,沿垂直于推测的断层走向布设2条测线,采用温纳（WN）测量系统对其进行探测。探测结果表明：2条测线皆发现了逆断层,均上切错断了上覆晚更新世地层,其中测线1存在2处断层,一处断层倾向南,倾角50°左右,另一处断层倾向北,倾角约55°;测线2存在一处断层,倾向北,倾角近80°。通过比对高密度电法资料和地质出露点剖面,推断和田断层在第四系以来有过两次明显的活动,导致晚更新世砂砾石土层被断错。     

断展褶皱要素对隐伏滑脱层深度及几何样式的约束:数学分析及其在重庆地区薄皮构造中的应用

根据平衡地质剖面原理,在前人建立的断展褶皱数学模型基础上,进一步推导出断展褶皱要素组合对隐伏滑脱层发育深度和几何样式的限定。需要给定的参数组合包括:断展褶皱后翼倾角2θ、翼间角γ、背斜的构造高度h、背斜的宽度LAB、断端点T以上地层厚度h0。这些参数均可由野外实测或地震剖面解释中给定。由这些参数可以推导出:断坡的倾角α、断坡的顶点T到断层滑距开始降低的点P的距离LTP、地层的压缩量f0、隐伏滑脱层的深度h’。将此推导过程用VC++编程软件ZB1.0加以实现。根据地震剖面的解释及地表资料整理结果,把上述演算结果应用于重庆方斗山地区的茨竹亚背斜的2个剖面中,计算出隐伏滑脱层的深度分别为8.10~8.63 km,证明茨竹亚背斜隐伏主滑脱层发育于寒武系底部。滑脱断层断坡倾角为29°~45,°属于中等倾角。这一研究成果既可在理论上定量计算隐伏滑脱层样式和深度,又能指导对潜伏构造的勘探实践。     

Active normal faulting during the 1997 seismic sequence in Colfiorito,Umbria: Did slip propagate to the surface?

In order to determine whether slip during an earthquake on the 26th September 1997 propagated to the surface, structural data have been collected along a bedrock fault scarp in Umbria, Italy. These collected data are used to investigate the relationship between the throw associated with a debated surface rupture (observed as a pale unweathered stripe at the base of the bedrock fault scarp) and the strike, dip and slip-vector. Previous studies have suggested that the surface rupture was produced either by primary surface slip or secondary compaction of hangingwall sediments. Some authors favour the latter because sparse surface fault dip measurements do not match nodal plane dips at depth. It is demonstrated herein that the strike, dip and height of the surface rupture, represented by a pale unweathered stripe at the base of the bedrock scarp, shows a systematic relationship with respect to the geometry and kinematics of faulting in the bedrock. The strike and dip co-vary and the throw is greatest where the strike is oblique to the slip-vector azimuth where the highest dip values are recorded. This implies that the throw values vary to accommodate spatial variation in the strike and dip of the fault across fault plane corrugations, a feature that is predicted by theory describing conservation of strain along faults, but not by compaction. Furthermore, published earthquake locations and reported fault dips are consistent with the analysed surface scarps when natural variation for surface dips and uncertainty for nodal plane dips at depth are taken into account. This implies that the fresh stripe is indeed a primary coseismic surface rupture whose slip is connected to the seismogenic fault at depth. We discuss how this knowledge of the locations and geometry of the active faults can be used as an input for seismic hazard assessment.     

断层对采空区地表沉降影响的模拟

断层是影响采空区地表沉降的重要因素。针对这一问题,采用数值模拟的方法,建立矿山地层、断层和采空区的三维地质模型,对比有无断层时,采空区地表沉降的变化规律,并详细分析了断层倾角、断层与采空区相对位置关系、断层摩擦强度等因素对沉降规律的影响。研究表明：断层不仅对采空区沉降起放大作用,同时对地表沉降变形起隔断作用。断层的存在使地表塌陷盆地中心向断层方向偏移。断层倾角在40°~50°时,地表沉降量出现最大值;断层倾角在35°~40°时,采空区顶板下沉量出现最大值。随着断层抗剪强度的减弱,采空区地表沉降量增大;但当断层的内摩擦角大于或等于周围地层的内摩擦角时,断层内摩擦角的增大对地表沉降量的影响不明显。     

鱼卡煤田三井田F1断层发育特征及控煤分析

鱼卡煤田三井田总体构造形态为一向西倾伏的背斜构造,并发育有一系列走向NEE的逆推断层和NNE的左行平移断层。断层表现为落差大延伸远,对煤层的破坏严重,特别是F1逆断层,走向NWW,倾向N倾角60°-80°,贯穿整个井田,在区内表现为沿断层破碎带出现M7煤层的缺失、重复以及变薄。因此,在煤炭资源勘查过程中,特别是勘探阶段．查明和控制先期开采地段落差≥30m的断层尤为重要。     

2008年汶川地震破裂的滑移向量

估计同震滑移向量对于认识和理解破裂方式和破裂过程具有重要意义。2008年汶川大地震在青藏高原东缘龙门山推覆构造带的中央断裂和前山断裂上各形成了一条长250 km和72 km的地表破裂带。地震发生后至今,已经发表了大量有关同震位错沿破裂带分布的论文和报告,但绝大部分都仅仅是破裂的走向位错和垂直位错,极少有同震滑移向量的报道。这不仅是因为野外难以直接测量到水平缩短量(或拉张量),而且还因为这些走滑位错实际上是视走滑位错,部分或全部来自水平缩短或拉张。因此,仅仅根据视走滑同震位错和垂直同震位错估计的同震总滑移量肯定包含了相当大的误差。尝试利用据不同走向参考线测量到的一组(两个以上)视走滑位错来计算水平滑移向量的这一新方法,获得了中央破裂带上的7个水平同震滑移向量,并结合垂直位错量进一步计算了走滑、倾滑和水平缩短三个同震滑移分量以及断层倾角和破裂面上的同震滑移向量,综合出露破裂面的擦痕所指示的滑移向量,并对比根据矩张量解获得的震源深度的滑移向量,得出以下认识:(1)破裂南段的地表滑移向量的方位角明显小于震源深度滑移向量的方位角,表明在破裂从震源向地表传播过程中破裂面上的滑移向量发生了逆时针旋转;(2)滑移方位角向北东方向逐渐增大,表明地平面上水平滑移向量表现出顺时针旋转的趋势,而且在破裂向北东方向传播过程中近地表的走滑分量逐渐减小而倾滑分量逐渐增大;(3)几乎在每一个观测点倾滑分量都大于走滑分量,表明汶川地震的破裂方式在任何地点都是以逆冲运动为主;(4)破裂面倾角在10.4°～64.7°,平均值为41°,与天然破裂露头和探槽揭示的结果基本一致;(5)滑移向量沿破裂带的分布显示,走滑分量中段大而两端小,倾滑分量则相反,中段小两端大。     

雪峰山西部中生代厚皮逆冲推覆构造样式与变形特征研究

雪峰山厚皮逆冲推覆构造带位于扬子地块东南缘,由南向北,主构造线走向由北北东向渐变为北东东向,形成向北西突出的弧形。构造带内基底新元古界板溪群大面积出露,这些基底出露的原因和构造方式是华南中生代大地构造分析的核心问题之一。以野外构造解析为基础,结合相关地球物理资料解释,对雪峰山西部逆冲推覆构造的构造样式与变形序列进行了系统的解析。结果表明,雪峰山构造带从印支期开始发育由南东向北西的大规模的逆冲推覆构造,逆冲断层在近地表向南东陡倾,向下逐渐收敛于基底内的滑脱断层之上。基底新元古界板溪群及早古生界均卷入了推覆构造,同时逆冲覆盖于中生代地层之上,形成厚皮构造,并造成了基底板溪群的大面积出露。     

Co-seismic displacements, folding and shortening structures along the Chelungpu surface rupture zone occurred during the 1999 Chi-Chi (Taiwan) earthquake

A nearly 100-km-long surface rupture zone, called Chelungpu surface rupture zone, occurred mostly along the pre-existing Chelungpu fault on the northwestern side of Taiwan, accompanying the 1999 Chi-Chi Ms 7.6 earthquake. The Chelungpu surface rupture zone can be divided into four segments based on the characteristics of co-seismic displacements, geometry of the surface ruptures and geological structures. These segments generally show a right-step en echelon form and strike NE–SW to N–S, and dip to the east with angles ranging from 50 to 85°. The co-seismic flexural-slip folding structures commonly occurred in or near the surface rupture zone from a few meters to a few hundreds of meters in width, which have an orientation in fold axes parallel or oblique to the surface rupture zone. The displacements measured in the southern three segments are approximately 1.0–3.0 m horizontally and 2.0–4.0 m vertically. The largest displacements were measured in the northern segment, 11.1 m horizontally and 7.5 m vertically, respectively. The amount of co-seismic horizontal shortening caused by flexural-slip folding and reverse faulting in the surface rupture zone is generally less than 3 m. It is evident that the co-seismic displacements of the surface rupture zone are a quantitative surface indicator of the faulting process in the earthquake source fault. The relations between the geometry and geomorphology of the surface rupture zone, dips of the co-seismic faulting planes and the striations on the main fault planes generated during the co-seismic displacement, show that the Chelungpu surface rupture zone is a reverse fault zone with a large left-lateral component.