论上部岩石圈的偏应力值

通过上部岩石圈应力状态的三维有限元计算、地震学资料分析,显微构造分析和原地应力测量结果表明,上部岩石圈偏应力值大小与岩石介质的力学性质(硬质岩石介质中偏应力值较大,软质岩石中偏应力值较小)、所处的构造位置(板内偏应力值较大,板间较小)、所处深度(偏应力值随深度的增加而增加)、所处纬度(中纬度地区偏应力值较小,两极和赤道地区较大)有着密切的关系。     

不同三轴应力途径下红砂岩力学特性试验研究

针对大量地下工程(交通隧道、水电站地下厂房等)涉及的不同地应力环境对围岩稳定的控制作用,通过对四川盆地普遍分布的侏罗系红砂岩三轴试验研究,系统分析了红砂岩在三轴加载和卸载应力条件下的变形破坏特征以及强度特性,揭示了红砂岩在不同应力路径下所表现出来的破坏方式以及性质差异,表明加载应力环境下以剪切破坏为主、卸载应力环境下则以拉裂破坏为特点,且前者的破裂角要明显大于后者。同时还明显表现出相同岩石在加、卸载应力环境下强度参数的差异,从强度参数看,红砂岩内聚力C值表现为卸载比加载条件下小,而内摩擦角φ值则刚好相反,表现为卸载比加载条件下大。以高围压(20MPa)卸载下所得强度参数为例,表明卸荷破坏下C值比加载条件下降低22.8%,而φ值比加载条件下提高57.2%,上述数据说明应力环境不同岩石强度参数差异明显,卸荷所导致的岩石强度参数弱化效应非常显著。     

中国三叠纪中晚期—早更新世构造应力值的估算

选用具有测年数据的含石英或橄榄石的岩石，在透射电镜下观测位错密度，从而估算了中国三叠纪中、晚期—早更新世４３２个构造应力值（差应力值），初步发现在板块碰撞带或大断层带附近差应力值增大，而在板块内部则逐渐变小．在各构造期的晚期地壳上部平均差应力值也是不同的，印支期（２３０～２０８Ｍａ）为１０５．５ＭＰａ；燕山期（１７０～１３５Ｍａ）为９９．４ＭＰａ；四川期（１００～５２Ｍａ）为１０７．４ＭＰａ；华北期（３０～２３．３Ｍａ）为７６．７ＭＰａ；喜马拉雅期（１０～０．７３Ｍａ）为９２．６ＭＰａ．     

中国东部上地幔岩石组构与稀土配分之间的关系

本文通过对中国东部新生代玄武岩中二辉橄榄岩包体的研究认为,上地幔岩石变形结构和组构类型在不同大地构造单元中的分布是不同的,据此,可划分为华北—东北上地幔弱变形域和东南沿海上地幔强变形域。与变形特征对应的东南沿海地区包体稀土元素配分型式为LREE富集型,华北—东北地区包体稀土元素配分型式则为平坦型和轻微LREE富集型,这表明上地幔流变剪切作用强度与稀土元素富集作用呈正相关,同时反映出上地幔流变状态的差异。根据包体变形特征,我们提出华北—东北地区与东南沿海地区中新生代具有截然不同的大地构造演化特征。     

青藏高原东南缘实测地应力特征及意义分析

在广泛收集整理了900组实测地应力数据的基础上,结合中国大陆现代构造应力场应力分区,通过统计回归分析的方法,分析了青藏高原东南缘5个4级应力区的主应力、侧压力系数、应力积累水平等应力量值特征随深度的变化规律,同时结合震源机制解分析了应力区的应力方向特征。研究结果表明:(1)巴颜喀拉山应力区、龙门山-松潘应力区、墨脱-昌都应力区的应力梯度值较大,深部应力状态以水平应力为主,川滇和滇西南应力区的梯度值较小,深部应力状态以垂直应力为主,应力分布呈现“北强南弱”的特征;(2)应力积累水平参数μ_m的大小表明,巴颜喀拉山应力区、龙门山-松潘应力区与川滇应力区的应力积累水平较高,更接近摩擦极限平衡状态,发生地震的可能更大;(3)最大水平主应力优势方向表现为围绕喜马拉雅东构造结呈顺时针旋转,与中上地壳的震源机制得到最大水平方向的优势方向具有一致性。利用上述结果,结合地壳动力学模型,初步定性分析了“北强南弱”的应力特征可能是由于北侧应力区受块体侧向挤出模型控制,南侧应力区受下地壳流模型控制。最后以岩爆为例,基于各应力区的应力状态对重大地下工程稳定性进行了评价,分析表明青藏高原东南缘在0~2 km范围内岩爆风险等级以轻微岩爆、中等岩爆和强烈岩爆为主,局部区域存在极强岩爆,且各应力区相同岩爆等级对应的埋深具有明显差异性。     

含砂岩石力学特性及其致灾机制研究

含砂岩石是发生突水溃砂灾害前在高位关键层形成的特殊岩石,其强度与力学性质均与普通岩石不同,决定着高位关键层的稳定性。研究发现：不同裂隙角的裂隙岩石与含砂岩石具有不同的特征应力,且随着裂隙角的增加,裂隙岩石与含砂岩石的起裂应力、损伤应力和峰值应力均增加,双峰应力先增加后减小。相同裂隙角下的含砂岩石各特征应力均小于裂隙岩石,说明砂体对岩石特征应力具有弱化效应。从破坏形态来看,裂隙岩石易呈现翼形拉伸裂隙,含砂岩石在低裂隙角（30°）条件下形成拉伸裂隙,高裂隙角（60°）条件下易形成剪切裂隙,表明砂体进入岩石裂隙后对岩石具有剪切效应。同时建立了充砂力学模型,指出了含砂岩石强度小于裂隙岩石的原因是砂体降低了岩石的摩擦系数。根据声发射累计振铃计数定义了岩石损伤量并分析了含砂岩石致灾机制,现场溃砂灾害可分为4个阶段：弹性变形阶段、裂隙扩展阶段、蓄砂储能阶段、溃砂释能阶段。最后利用PFC2D验证了裂隙岩石与含砂岩石的差异性,分析了不同类型岩石的能量演化规律。研究结果可作为煤矿顶板突水溃砂现象的前兆信息识别,有助于指导突水溃砂工作面的安全生产。     

华北地区实测应力特征与断层稳定性分析

以中国大陆地壳应力环境基础数据库为基础,选取华北地区水压致裂法与应力解除法的实测地应力数据共计1 017条,得到华北地区及研究子区宏观应力场特征：（1）华北地壳浅层最大水平应力 、最小水平应力 随深度D呈线性增加;（2）在0~4 000 m测量深度范围内,华北各研究子区中间深度 值总体表现出“东高西低”的特征;（3）华北地区侧压系数Kav=225/D+0.61,浅部离散,随着深度增加而集中,并趋向0.61,D=577 m时Kav=1,是水平作用为主导向垂直作用为主导转换的“临界深度”;（4）华北各研究子区 的优势方向统计显示,华北东部研究区 优势方向基本上为近EW、NEE、NE向。鄂尔多斯块体及环鄂尔多斯的研究区 优势方向呈现出NE向或NEE向。华北平原的研究区 优势方向主要为NE、NEE向,部分研究区呈现出NW向。分析华北区域断层稳定性发现,500 m深度以下实测差应力值不超过理论临界值,区域内断层基本上处于相对稳定的状态;0~500 m深度之间部分差应力值已达到或接近走滑临界状态,在方位合适的断裂或节理面上发生走滑断层型活动的可能性较大。     

大别造山带和扬子陆块北缘中生代玄武岩铅同位素组成及构造意义

大别造山带在地球化学分区上属于扬子大板块还是华北大板块一直存在争议。近年来，一些学者根据其显生宙矿石铅和花岗岩长石铅（揭示地壳铅）具有低铅同位素成分特征，将大别造山带整体划归华北大板块。本文对大别造山带南部（黄陂、新洲、大悟地区）、腹地（麻城地区）和扬子陆块北缘（黄石地区）晚中生代碱性玄武岩铅同位素组成（揭示地幔铅）研究表明，大别造山带具有高放射性成因铅同位素特征，与扬子铅同位素省中南扬子亚省基本一致。扬子陆块北缘（黄石地区）晚中生代碱性玄武岩铅同位素组成与扬子铅同位素省中北扬子亚省基本一致。铅同位素组成特征和Th-U-Pb体系变异趋势均表明：（1）大别造山带晚中生代地幔属于扬子地幔，与华北地幔存在明显区别；（2）大别造山带壳、幔铅同位素成分上存在明显的非耦合特征，反映大别造山带壳幔演化历史的复杂性。     

福建省金矿床成矿时代特点

福建是我国东南沿违法乱纪半区金矿产区之一，既是古特提期成矿域东缘的组成部分，又受中国东部中生代环太平洋成矿带成矿作用的强烈叠加，且与基底变质岩（前寒武系）关系密切。福建金矿床总体具有成矿物质主要来源于基底变质岩，后期岩浆液改造富集，与不同层次的剪切带有关，受区域构造控制等特点。其成矿时代特征则具有“一老一新两期（元古宙和中生代且以中生代为主）成矿”和“成矿物质来源老，矿床定位时代新”等特点，金矿床成矿时代普遍为中生代或与中生代岩浆活动关系密切。此外，福建与华南地区的金矿床在地质特征上具有比较多的一致性，而与华北和西北地区在成矿时代特点上存在一定的差异性。     

有关粉尘释放模型的应力分配模式存在问题的讨论

准确模拟粉尘释放通量对评价粉尘气溶胶的气候效应、沙漠化和沙尘暴防治具有重要意义。敏感性试验、室内和野外风洞实验表明被广泛使用的DPM（Dust Production Model）粉尘释放模型的2个应力分配模式——Marticorena模式和 Alfaro模式存在明显问题：由于目前空气动力学粗糙度模式还不能考虑粗糙元间隙率和粗糙元分布状况空气动力学粗糙度的影响，以空气动力学粗糙度为主要参数的Marticorena模式和 Alfaro模式还不能考虑粗糙元间隙率和粗糙元分布状况对应力分配的影响，而相关实验表明这些因素对应力分配存在显著影响；Marticorena模式和 Alfaro模式预测的应力分配系数和起动摩阻风速存在显著差异，目前实验结果还不能判断二者正确与否；Marticorena模式和 Alfaro模式预测的能够有效控制风蚀的应空气动力学粗糙度与实际观测相矛盾。针对上述问题提出了通过风洞实验改进当前应力分配模式的主要途径。     

中国东部海域及其邻区现代构造应力场研究

中国东部海域是指渤海、黄海和东海地区。前人利用震源机制解、井壁崩落和水压致裂等资料,分别对有关海区的现代构造应力场作过不同程度的研究。文中根据前人的工作并结合海陆地区新构造运动及其动力条件分析,对东部海域及邻区的现代构造应力场进行较深入的研究。该区现代构造应力场以水平至近于水平挤压作用为主要特征,压应力方向从北到南由NE逐渐转为NEE、EW、SEE至SE向,总体呈向东发散的扇形分布。构造应力作用强度具有非一致性,北强南弱。海域具有与大陆统一的现代构造应力场,相应可划为东北、华北和华南3个应力区。中国东部大陆和海域在青藏高原东部被印度板块挤出的构造块体往NE-SE方向滑动推挤及东边太平洋和菲律宾海板块向NWW俯冲推挡的共同作用下,形成现代构造应力场,且青藏高原东部被挤出块体东向滑动的推挤是现代构造应力场产生的主要动力。     

东南沿海台风暴雨型单体斜坡灾害风险评价——以泰顺仕阳北坡为例

在东南沿海地区每年汛期由台风暴雨诱发的坡积层滑坡灾害事故众多,给当地人民生命财产安全造成巨大威胁。斜坡单体风险评价是地质灾害治理与防控的重点、难点。在野外调查、工程地质钻探及岩土体力学测试的基础上,以仕阳镇仕阳北坡为例,结合气象资料分析了不同降雨条件下斜坡的稳定性;采用蒙特卡洛方法计算了斜坡安全系数的统计特性;基于斜坡破坏概率研究了承灾体的易损性,并定量计算了不同降雨条件下建筑物及人员的风险值。结果表明:随着降雨强度的增加,滑坡发生概率随之增加,其风险值也逐渐增加,特大暴雨工况风险最大,其人员风险为94人/年,经济风险为1.41亿元/年。研究结果对东南沿海地区该类滑坡的防治工程有重要的参考意义,可为该类滑坡的防灾减灾决策提供建议。      

多元统计分析在地质学中的应用——以惠州凹陷M层物源分析为例

以29口钻孔的重矿物百分含量数据来分析样本,通过Q型聚类分析、因子分析方法恢复不同物源体系的发育范围及其母岩类型,并以不同物源体系的边界范围为限定条件,结合ZTR指数及其等值线图,对珠江口盆地惠州凹陷M层物源特征进行了系统的研究。研究结果表明：研究区发育3大物源沉积区,分别为东北-北部物源沉积区、西北物源沉积区和东南物源沉积区,且各区重矿物组合特征明显,主次物源分明,整体表现为母岩类型复杂的特征。东北-北部沉积物主要母岩为酸性岩浆岩,次要母岩为变质岩和沉积岩,西北沉积物主要母岩为中性及基性岩浆岩,次要母岩为酸性岩浆岩和变质岩,东南沉积物主要母岩为中性及基性岩浆岩,次要母岩为变质岩。东北-北部物源区和西北物源区为远源沉积的产物,而东南物源区为近源沉积的产物。东北-北部物源区沉积物来自北方和东北方向,而西北物源区和东南物源区沉积物分别来自西北方向和东南方向。     

Characteristics of geothermal reservoirs and utilization of geothermal resources in the southeastern coastal areas of China

Based on regional geological setting, stratigraphic distribution and other geological conditions, this paper summarized three types of geothermal reservoirs in the southeast coastal areas of China: Cenozoic sandstone or sandy conglomerate reservoir, Mesozoic granite fissure reservoir and Paleozoic karst reservoir. Cenozoic sandstone or sandy conglomerate reservoirs are mainly located in Cenozoic basins, such as Zhangzhou, Fuzhou, Sanshui and Leiqiong basins. The Tertiary sedimentary basins such as Leiqiong Basin and Sanshui Basin, are controlled by NE-trending faults, while the Quaternary sedimentary such as Zhangzhou and Fuzhou basins are controlled by NW-trending faults. Mesozoic granite fissure reservoirs are mainly distributed in the southeast coastal areas, such as Zhangzhou, Fuzhou, Fengshun, Yangjiang and southern part of Hainan Province. The distribution of good Mesozoic granite fissure reservoir in these areas is mainly controlled by NE-trending faults. Paleozoic carbonate reservoirs are widely distributed in these areas. Most carbonate rocks are from the upper Paleozoic strata, such as those in the area of Huizhou in Guangdong Province. The major types of geothermal systems in the southeast coastal areas of China belong to medium and low-temperature convection. The geothermal resources developed from the ground to-3 000 m underground could be utilized directly for space heating, greenhouse heating, aquaculture pond heating and industrial uses, as well as other purposes. The geothermal resources with a depth of 3 000～6 000 m underground is mainly featured by Hot Dry Rock(HDR) with a temperature ranges from 150 ℃ to 200 ℃, which is conductive to the development of Enhanced Geothermal System(EGS) and can be utilized for power generation.     

浙东早白垩世火山岩组合的地球化学及其成因研究

浙东早白垩世含中性岩的火山岩组合和双峰式火山岩组合的主量元素和微量元素特征对比研究表明，中性火山岩的地球化学特征明显受到伴生的基性和酸性火山岩的影响。它们的微量元素协变关系证实：中性火山岩是由基性岩浆和酸性岩浆混合形成的。双峰式火山岩具有与含中性岩的火山岩组合相类似的主量元素特征，但两者的微量元素特征相差较大。根据东南沿海在早白垩世时期的构造背景是由挤压向伸展拉张转变，以及各种元素具有不同的扩散速度，提出了浙东早白垩世火山岩组合的形成模式：若基性岩浆和酸性岩浆仅进行了部分微量元素的交换，没有来得及发生主量元素的交换，就在伸展拉张的构造背景下喷出地表，则形成双峰式火山岩组合；若基性岩浆与酸性岩浆在地壳深处共存的时间较长，发生一定程度的主量元素交换，则形成偏基性和偏酸性的中性岩浆，若进一步发生化学成分的交换，则可形成典型的安山质岩浆，喷出地表就形成含中性岩的火山岩组合。     

考虑软弱夹层厚度的岩体力学响应及破坏特征研究

作为一种典型的地质结构,软弱夹层与硬脆性岩体共同形成了围岩层状复合结构,进而显著影响着隧洞围岩的稳定。以往对含软弱夹层的复合岩石的研究多集中于单轴、双轴或常规三轴,对隧洞临空面处真三轴应力路径下的复合围岩力学性质和破坏特征缺乏分析讨论。通过制作的含不同厚度的软弱夹层复合岩样,探讨了软弱夹层厚度对隧洞临空面围岩力学响应和破坏特征的影响。研究表明：软弱夹层厚度显著影响着复合岩样峰值应力和应变,随着厚度的增大,软弱夹层上方岩块向临空面方向的滑移变形逐渐增大,软弱夹层压缩变形逐渐减小;复合岩样靠近临空面的岩石单元破坏模式随着软弱夹层厚度的增大逐渐由拉剪混合破坏转变为张拉破坏,且宏观裂隙数量和破坏范围均逐渐减小,而远离临空面的岩石单元则由剪切破坏逐渐转变为基本无损伤断裂;不同厚度的隧洞侧帮复合围岩的破坏区域均集中在软弱夹层及其上方围岩处,软弱夹层下方围岩则基本保持稳定;在应力分布方面,软弱夹层厚度越大,最大压应力越向深部软弱夹层处转移,而拉应力区分布范围越小,但拉应力区深度越大。     

高温下石灰岩和砂岩膨胀特性的试验研究

利用自行研制的高温岩石膨胀特性试验装置,对石灰岩和砂岩试件300～700 ℃高温过程中的膨胀特性进行试验研究。试验结果表明,升温过程中,石灰岩和砂岩的膨胀应力随温度的增加而增大,且砂岩膨胀速率比石灰岩大,刚到700 ℃时砂岩膨胀应力是石灰岩的2.45倍。升温过程中膨胀应力与温度曲线的拟合函数为2次抛物线,相关系数达0.94以上。恒温过程中,随时间延长2种岩石的膨胀应力缓慢增加,最后逐渐趋于稳定的数值。600 ℃高温后2种岩石膨胀均达到极限,但具体表现不同,700 ℃恒温结束时砂岩稳态膨胀应力是石灰岩的3.14倍。岩石热膨胀应力变化与其岩性、内部矿物分解、孔隙率变化、声速变化等有显著关系。     

层状盐岩力学和变形特性数值试验研究

对含泥岩夹层层状盐岩力学和变形特性进行有限元分析。首先,用数值试验方法预测含泥岩夹层层状盐岩体宏观等效弹性力学参数,然后,建立层状盐岩复合体细观有限元模型,研究其在单轴和三轴压缩荷载下盐岩、泥岩以及界面细观应力应变场分布特征、应力集中问题,并将上述研究与已有的理论和试验成果进行对比。结果表明,运用细观有限元方法预测层状盐岩宏观弹性力学参数是一种直观有效的方法;泥岩和盐岩力学特性上的不匹配导致在层状盐岩的泥岩夹层中以及界面边缘处存在较为明显的应力集中和差异变形。单轴压缩时,泥岩体由于侧向变形能力差会受到横向拉伸应力作用而盐岩层则相应的受到横向压应力作用,三轴压缩时因围压和偏应力大小不同层状盐岩细观应力应变场分布特征则更为复杂;此方法能更为直观的分析层状盐岩的变形和破损特征,这一分析结果对进一步进行层状盐岩体内油（气）储库硐室稳定性分析提供了理论基础。     

动载荷作用下岩石破坏过程的数值试验研究

采用基于细观损伤力学基础上开发的动态版RFPA2D数值模拟软件,对动载荷作用下应力波延续时间、应力波峰值和围压对岩石试样破坏的影响进行了数值研究,结果表明,应力波延续时间较短,则尾随应力波波前的高应力区范围较窄,应力波衰减较快;相反,应力波延续时间较长,则紧跟应力波波前的高应力区范围较大,岩石处于破坏状态的时间延长,岩石的破碎程度加大。此外,存在一个合适的应力波延续时间,过分地加大应力波延续时间,反而不利于岩石裂隙的发育。动载荷的峰值越大,试样的破坏程度越大,当峰值达到一定值时,试样顶部呈现粉碎状,试样从上到下破坏程度逐渐减弱。在冲击载荷作用下的岩石随着围压的增加更难破碎,但当围压增大到一定程度时,岩石会突然失稳破坏。     

中国东北地区地震空间分布与主要断裂带、深部构造及应力场关系

中国东北地区在北东东向应力场控制下, 地震有其特殊性。地震空间分布和深度统计结果表明, 东北地区地震主要受岩石圈断裂(开原-赤峰断裂带) 控制, 以44°N为界, 南北具有明显差异。北部地震发生的数量少于南部, 震源深度主要集中在4～6 km和8～12 km两个深度范围内; 而南部主要集中在8～12 km和28～30 km两个深度范围内。发震深度分析显示, 开原-赤峰、郯庐断裂带、大兴安岭断裂带下可能存在地温较低的区域, 使地震可以在深部孕育。地震分布的Vp和Vs剖面资料的研究暗示, 断裂与速度变化带、断裂与断裂的相交区域是地震易发生区域。