松辽盆地北部地热场深部控制因素研究:基于大地电磁探测的结果

松辽盆地北部存在中低温地热场,地热场呈现中间高、四周环状降低的特征.松辽盆地内部形成高地热场的主要因素,一是深部热源供给;二是浅部热能储集.通过深部结构特征研究可揭示热源及热储的分布及相互联系,对松辽盆地北部地热场成因研究具有重要意义.为了揭示松辽盆地北部地热场的深部控制因素,本文基于古龙镇至依安县的246 km长大地电磁剖面,对71个宽频测点数据通过傅里叶变换、Robust估计以及相位张量分解等处理手段,在精细分析维性特征及电性主轴的基础上,利用非线性共轭梯度反演获得了剖面40 km深二维电性结构模型.研究发现:电阻率模型具有"纵向分层,横向分块"的特征,以水热性温泉富集的林甸地区为界,剖面南北两侧电性结构存在明显的差异,南侧呈现"低阻-高阻-低阻"的三元电性结构,北侧呈现"低阻"的一元电性结构,这两种结构与地温场分布具有良好的对应关系,林甸以南的三元电性结构区对应高地热异常,以北的一元电性结构区热异常下降明显;林甸地区位于这两种端元的分界区,地表温泉丰富,且发育有基底断裂,为水热型地热发育的"热点"地区;林甸南北两侧深部存在两个高导体C1、C2,这与普遍认识的松辽盆地存在软流圈隆起有关,说明盆地下方具有统一的热源,部分熔融热物质作为深部热源向上传递热量,不同之处在于林甸以南地区,中地壳存在巨厚高阻特征的前寒武纪结晶基底R1,为地热的保存提供了有利条件,而林甸以北地区深部缺少聚集热量的结晶基底,导致地热异常迅速降低.     

庐枞金属矿集区深地震反射剖面探测研究:一种经济的、变化的采集观测系统实验

如何运用深地震反射剖面技术同时探测大型金属矿集区浅自几百米,深至地壳底部的地壳精细结构,揭示成矿的深部过程,是一项极具挑战性的攻关实验内容。本文针对庐枞金属矿集区的浅深兼顾的探测目标,实验了一种区域长剖面和矿集区剖面结合的变观测系统采集技术。结果表明,区域长剖面使用40m道距,240m炮距,18～20m井深,16～20kg药量,中间放炮,720道双边接收,60次覆盖的采集参数能够获得浅层至Moho的有效反射,揭示出成矿区的深部构造。矿集区剖面加密道距至10m,炮距80m,将覆盖次数增加到90次,并采用十字测线的拟三维采集技术能有效补充获得丰富的矿区浅层信息,揭露出浅层控矿构造及其与深部的联系。在经费有限的前提下,采用上述变观测系统方法来保证获得浅、深多重反射信息的采集技术是可行的,实际结果证实了该方法技术实验的成功。     

川东北-大巴山盆山体系岩石圈结构及浅深变形耦合

近年来,盆山体系研究已经成为大陆动力学的热点和前沿领域之一。为了进一步理解大巴山前陆的构造演化,解决该区油气勘探的关键问题,中国地质科学院与中国石化南方公司合作,2007年完成了一条300km长的深地震反射剖面。基于深地震反射剖面提供的岩石圈结构的几何图式和深地震测深剖面提供的速度数据,作者分析了川东北-大巴山盆山体系的岩石圈结构特征,探讨了变形样式与岩石圈结构的关系,提出了对大巴山造山带形成的新认识。川东北-大巴山盆山体系继承了扬子克拉通基底。较大的岩石圈厚度和强度,导致扬子克拉通在与华北克拉通拼合后的陆内造山过程中, 将其收缩变形集中在其顶部而不是中下地壳,区域性的拆离层使盖层和基底解耦,结晶地壳保持弹性只出现大尺度的挠曲几乎没有横向缩短,故大巴山造山带表现为"薄皮"、"无根"的特征。大巴山造山带的席卷深度和变形样式主要受区域性的深部滑脱面控制,该滑脱面发育于寒武系底部泥岩层内,由TWT 4 .0s反射所指示。沿该滑脱面,城口断裂将南秦岭震旦系和古生界地层逆冲到浅表并向南西推覆60km叠置于四川盆地中-古生界地层之上;且镇巴断裂和城口断裂均收敛于该滑脱层,其下伏的变质岩层基本未卷入变形。     

秦岭造山带及邻区上地壳精细速度结构研究

秦岭造山带是华北板块和扬子板块南北两个大陆边缘长期演化的产物,各部分性质和时代不同,是一个复杂的构造混杂体。由于其所处位置的重要性,演化时间上的长期性、多旋回性,空间上的多样性、变异性,一直是地质和地球物理学研究的热点。为了沟通该区复杂的浅表地质现象与深部结构成像,获取更精细的上地壳结构成为厘定秦岭造山带不同块体之间接触关系,揭示其地球动力学演化过程的关键。本文对一条长450 km、南北向跨越鄂尔多斯地块南缘、渭河地堑、秦岭造山带、大巴山逆冲推覆带和四川盆地北缘的宽角反射与折射地震剖面采集的15个大炮数据进行了层析成像研究。本研究对690个初至走时拾取数据使用有限差分算法,采用变网格尺度及平滑参数的迭代策略,经20次迭代反演,走时均方根误差降至0.105 s,收敛良好。成像结果精细刻画了渭河地堑的低速沉积特征,系一个南深北浅的断陷盆地,最深处可达7 km,其发育主要受秦岭北缘断裂、乾县—富平断裂及渭河断裂控制。秦岭北缘断裂与安康—竹山断裂之间的秦岭造山带上地壳呈高速特征,横向变化剧烈,仅残余若干较浅的山间盆地。与南部四川盆地稳定沉积相比,大巴山逆冲推覆带下方沉积层速度结构不统一,反映了逆冲推覆作用的改造,但整体仍保留了3~6 km的沉积厚度。本文分析认为剖面中部的秦岭地区是古生代—早中生代南北板块汇聚的核心地带,之后造山带两翼的南、北陆缘分别于燕山期和新生代转入逆冲推覆和伸展两种迥异的构造环境,而现今研究区的上地壳构造格局是三次事件叠加的结果。     

东北中生代增生杂岩及对古太平洋向欧亚大陆俯冲历史的制约

吉林-黑龙江东部地区的中生代增生杂岩,主要由吉林-黑龙江高压变质带和那丹哈达增生杂岩(或那丹哈达地体)组成。它们将为古亚洲洋与环太平洋构造域的转换作用,大洋板块地层(OPS)层序重建,特别是古太平洋板块向欧亚大陆的俯冲历史提供重要的科学依据。吉林-黑龙江高压带分布在佳木斯-兴凯与松辽地块之间的具有高压变质带性质的缝合带,新的地质年代学研究表明其形成时代为210～180Ma,表明晚三叠-早侏罗世为南北向古亚洲洋关闭和西向俯冲增生开始的关键时期。那丹哈达增生杂岩则发育在佳木斯-兴凯地块东侧,并具体分为西部的跃进山杂岩和东部的饶河杂岩。新近发表的数据显示,跃进山杂岩就位时代为210～180Ma,这与佳木斯-兴凯地块西缘的吉黑高压带形成时代相似。而饶河杂岩就位时代为晚侏罗-早白垩世,最晚期就位的时代为早白垩世(137～130Ma)。因此,吉黑东部地区的中生代增生杂岩为古太平洋向欧亚大陆中生代的俯冲过程提供了关键的信息。     

青藏高原羌塘盆地中央隆起近地表速度结构的初至波层析成像试验

利用2条衔接并横过青藏高原羌塘盆地中央隆起的反射地震剖面探测数据,进行了初至波层析成像试验,以揭示羌塘中央隆起的表层结构特征。研究结果表明,大量的反射地震单炮记录初至清晰,长排列接收丰富了浅表构造趋势特征的信息,层析走时射线密度随地下构造的复杂程度而变化。层析反演得到的速度结构显示了高速层起伏剧烈的变化特征,其厚度与地表出露地层的年代负相关。深反射地震初至波走时层析成像可以提供丰富的地壳近地表结构信息。     

松科二井深地震反射数据Q值分析及其对含气层位的确定

地震波在地下介质中传播时,地震波能量会出现一定程度的衰减,品质因子Q作为衡量地下岩石吸收衰减属性的重要参数,对描述岩性特征以及预测油气分布具有重要意义。本文针对深地震反射数据,利用基于S变换谱比法的Q值分析技术,获得了更加准确的Q值。以松辽盆地沙河子组为主要目标层,对穿过松科二井的叠后深地震反射剖面进行Q值计算,生成Q值剖面,总结出沙河子组Q值分布特征,同时结合松科二井测井、分层和气测异常资料进行分析,推断沙河子组为含气储层,为下一步深部储层预测提供思路,为东北地区深地勘查工程提供服务。     

中国西部典型盆山结合带:西秦岭-临夏盆地深地震反射剖面沿线岩浆岩岩石地球化学测试数据集

西秦岭造山带位于青藏高原的东北缘,其岩石圈结构与变化记录着高原向东北发展演化的深部过程信息。西秦岭造山带也是中国资源开发的远景区,特别是随着全球石油的紧缺,我国石油地质界加快了新区勘探,西秦岭造山带与其两侧盆地被列为中国油气勘探评价值得重视和重新认识的战略选区之一。在野外观测的基础上,对跨越西秦岭和位于南祁连的临夏盆地的深地震反射剖面沿线的重要地质体进行了系统采样,开展了锆石U-Pb地质年代学、全岩元素和同位素（Sr和Nd）组成的测试工作。西秦岭—临夏盆地深地震反射剖面沿线重要岩浆岩岩石地球化学测试数据集中共包含3个数据表,分别为合作北部西秦岭造山带和临夏盆地内岩浆岩的锆石LC-MC-ICP-MS定年数据（共计7个测试样品、145个测试点,测试精度为（2σ）均为2%）、合作北部西秦岭造山带和临夏盆地内岩浆岩的主量元素和微量元素特征（共计33个测试样品,每个样品有69个测试项,含量大于10×10^-6的元素的测试精度为5%,而小于10×10^-6的元素精度为10%）、合作北部西秦岭造山带和临夏盆地内岩浆岩的Sr和Nd同位素特征（共计27个测试样品,Sr和Nd同位素的测试精度分别为±0.000010（n=18）,和±0.000011（n=18））。这些数据为厘定不同岩浆岩的形成年代和地球化学性质,从而更好地解译地震反射剖面揭示的深部地质构造所代表的构造意义。     

非线性弹性地震学研究进展与展望

非线性弹性地震学是基于岩石非线性弹性关系的地震波传播理论，也是当前地球物理学一个前沿的研究领域.该研究不依赖于线性胡克定律，而是通过实验探究和理论推导的方式来构建非线性弹性本构关系，并以此为基础建立非线性波动方程，进一步探究岩石非线性弹性的成因以及非线性弹性参数的本质机制.与传统理论相比，非线性弹性地震学所依赖的本构关系具有更高的精确性，更符合岩石实际的应力-应变响应，在微小结构探测方面也具有更高的精度.近年来，随着该研究的不断深入，静态、准静态、动态共振、以及共传播超声波实验方法都得到了迅速发展，本构关系和波动方程的推导也取得了进展，同时此方法在野外地震观测和地球大范围尺度非线性弹性的研究中也开始了应用尝试.总之，在过去几十年非线性弹性地震学得到了快速的发展，取得了丰富的成果，然而各研究方向成果分散，缺乏系统性认识.因此为了便于将来更好的开展研究，我们系统总结了实验观测方法、非线性本构关系建立、波动方程推导、实际地震资料应用等方面的研究进展，并结合当前的研究现状预期了未来可行的发展方向．     

索伦-西拉木伦缝合带中段及周边区域面波层析成像

索伦-西拉木伦缝合带中段及周边区域先后经历了古生代古亚洲洋闭合、中生代蒙古鄂霍茨克洋闭合和中新生代太平洋俯冲等构造复合叠加，导致该区深部构造异常复杂。本研究从该区近年来累积的宽频地震探测资料的地震面波和环境噪音互相关格林函数中提取瑞雷波群速度频散，并据此反演区域尺度的三维横波速度。结果发现：区域地壳厚度横向变化不大，松辽盆地和下辽河盆地地壳比大兴安岭薄，地壳厚度与地形吻合表明这些地区基本达到重力均衡状态；而辽东隆起和渤海湾盆地地壳厚度与地形高度呈反相关，表明这些地区可能仍处于构造改造过程中。在80 km深度之下，波速分布则呈现与索伦-西拉木伦缝合带走向近似平行的东西向展布。以索伦-西拉木伦缝合带为界，南北两侧横波速分布复杂程度明显不同且南侧的东西两部分复杂程度也不同。这些结果表明区域受太平洋俯冲体系冲破坏程度存在明显差异，同时索伦-西拉木伦缝合带以南可能仍有古亚洲洋板片残留。