大别造山带构造演化的数值模拟

利用有限元数值模拟方法,分析了地幔热物质侵入到地壳中对大别地区构造应力场、位移场的影响．数值模拟结果表明:地幔热侵入体在大别地区上地壳内形成张应力区,在与扬子板块水平向挤压共同作用下,造成大别山地区两端挤压、中部拉张的动力环境,同实际观测到的断层表现一致．并进一步讨论了过渡区域可能的演化趋势．      

利用斜井钻孔崩落资料反演冀中坳陷上地壳应力状态

介绍了用斜井钻孔崩落法分析应力状态的正演方法和反演方法．根据冀中坳陷中部地区和南部地区两个地点共6口斜井的钻孔崩落资料，利用正、反演相结合的方法分析了两个地点的水平主应力方向和主应力的相对大小．结果表明，在冀中坳陷中部地区(饶阳凹陷内)和南部地区(深县凹陷)，水平最大主压应力方向分别为N86E和N77E，上地壳浅部(深度1 000～4 000 m)的应力状态因地点而异，其中冀中坳陷中部地区的3个主压应力的相对大小为SH:SV:Sh=1.38:1.00:0.57，即处在走滑型应力状态；而在冀中坳陷南部地区，3个主压应力的相对大小为SH:SV:Sh=0.80:1.00:0.62，即处于正断层型应力状态．      

青藏高原南部上地壳正断层地震活动的一种可能解释

利用三维弹-粘性有限元分析，探讨青藏高原内部张性构造应力状态的可能形成机制．根据数值模拟结果得到以下结论:如果较破碎的高原上地壳物质具有小于其下部岩石圈物质的有效粘滞系数时，在印度大陆向北的强烈挤压下，青藏高原南部地壳上部仍可以处在张性应力状态下；如果上地壳的粘滞系数较高，则得不到正断层应力状态．模拟结果显示，具体的构造应力状态随岩石圈深度的增加而变化，由浅层的以张性应力状态为主过渡到其下部的走滑断层应力状态．张性应力状态可能主要存在于青藏高原南部的地壳上部．      

华北盆地滑脱构造的地震学证据

在华北盆地中西部的临城一巨鹿深地震反射剖面上，ＣＤＰ叠加剖面在双程走时２．５-４．５ｓ部分显示出一系列连续性好、能量强的低角度反射事件，在剖面上显示的延伸距离达４０ｋｍ．这些反射事件解释为滑脱断层，它自西向东倾角变缓，发育在深度为ｓｋｉｎ（剖面西端）至１０ｋｍ（东端）的结晶基岩中．在剖面的浅部显示出两个相似的单边断陷盆地，其主断裂以铲形归并到这一滑脱构造．上盘在伸展过程中向东滑移，拉张和重力滑动作用可能是形成这些断裂的主要原因．剖面东部的中下地壳内众多的反射事件具有叠层状的特征，并遭受强烈的变形，可能表示地幔物质上涌侵入至地壳内．岩浆侵入在地壳上部形成附加的伸展应力场，同时使下地壳增热，粘度下降，某些矿物发生脱水作用，脱出的水上移并储存于中地壳内．伸展应力场及热和水的作用促进滑脱构造的形成．邢台地震的震源深度分布表明，这一地区脆韧过渡带的深度为１０-２５ｋｍ，滑脱面为过渡带的上界面．     

渤海湾盆地新生代拉张中心迁移的热-流变机制

在区域拉张应力作用下, 岩石圈拉张减薄, 减薄的中心地带成为拉张中心, 渤海湾盆地新生代期间拉张中心具有自西向东、自南向北的迁移规律.为了探究渤海湾盆地新生代期间拉张中心的迁移与岩石圈热-流变结构的关系, 本文在构造-热演化模拟的基础上, 对渤海湾盆地各坳陷新生代岩石圈热-流变结构进行了计算.结果表明: 渤海湾盆地新生代岩石圈拉张中心的迁移主要受岩石圈流变强度的非均匀性所控制.拉张中心开始位于岩石圈强度最低的济阳坳陷, 拉张及伴随的的热冷却过程使得济阳坳陷岩石圈强度增大, 并且超过了渤中坳陷岩石圈强度, 因此, 沙四段时期, 拉张中心迁移到了渤中坳陷; 沙三段时期, 拉张中心迁移到了黄骅以及辽东湾坳陷.这是由于拉张速度较慢时(对于约90 km厚度的岩石圈而言, 如果初始地壳厚度＞34 km, 拉张速度0.5 cm·a^-1), 拉张初期会造成岩石圈强度的降低, 但随着拉张的持续进行, 岩石圈整体强度反而增加.孔店组时期, 在岩石圈强度较大的冀中及临清坳陷形成拉张中心可能是叠加了其他地质因素(如前期构造、断裂活动、远程应力等)的影响.东营组时期, 在岩石圈强度较大的渤中坳陷形成拉张中心, 这可能是该时期岩石圈强度同时受到了郯庐断裂带的活动或小规模的地幔对流的影响, 导致其实际强度比模拟计算的强度更低, 因而使得应变集中在渤中以及辽东湾坳陷.

     

从地震折射和反射剖面结果讨论唐山地震成因

通过唐山震中的地震测深以及深反射剖面,揭示了唐山震源区的浅部及深部构造图象,它与以往的推测很不相同。 唐山东面的开平向斜属中生代构造,探测的结果表明,向斜轴是一近于直立的地壳断裂。唐山地震时的水平地形变主要是由开平地壳断裂的位移引起的,它是北北东-南南西向右旋走滑断裂。开平地壳断裂西面的陡河断层是一自地表向南东方向下插的正断层,断层倾角为26°,延伸至5km深处。陡河正断层刚好插到唐山市震中区的正下方。唐山地震时的垂直地形变主要是由陡河正断层的滑动引起的。 野鸡坨-丰台断层通过震源区的西部边缘,断层以西的第四纪沉积层,在过去一百万年间曾经沿北北东方向水平滑移15km,表明它也是一个右旋的走滑断层。但是它在近代数百年间并无地震活动,唐山地震时该断层的滑动亦不明显。 开平地壳断裂和陡河正断层在唐山地震时同时滑动,说明地震的作用力除区域水平构造力外,地壳上方还存在一个附加的引张力。在开平断裂处,上部地壳的反射面倾角杂乱,而且在它的正下方,莫霍界面明显错断,因此,地幔顶部的热物质可能自开平地壳断裂中上升。热物质产生的热应力在地壳上方可表现为张应力,而在地壳下方却表现为压应力,这与反射地震剖面图的现象相符合。开平地壳断裂中热物质的上升对地震的产生有     

华北地区拆离滑脱带控震作用初探

华北东部盆岭区以地震多、震级大、损失惨重而称。以往地震地质研究多注重断裂交汇、拐点、分枝等部位的控震作用。但是，华北盆岭区多次大震的烈度并不呈线型展布，震源也并非沿陡倾断裂走向分布，而是在一定深度上(近水平)弥散展布，故人们开始注意深部滑脱带控震的探讨。笔依据近十余年华北地幔亚热柱的研究认为，华北断陷区之下为—强烈上隆的地幔亚热柱。地幔物质的上隆及上侵作用使上地壳裂解断陷，而中地壳在地幔、下地壳的影响下形成相间展布的低速—高导层。在地幔亚热柱热物质流向外拆离的带动下，中、下地壳亦由亚热柱顶部向外围拆离滑脱。当中、下地壳拆离到上地壳裂陷盆地边缘受到造山带的阻挡而减慢时，两之间便产生剪切作用，导致应力不断积聚并阶段性释放，从而造成亚热柱外围地震频繁发生。     

渤海湾盆地黄骅坳陷应力场的三维数值模拟分析

采用有限元方法模拟了渤海湾盆地黄骅坳陷的现今应力场特征.模型的构建主要基于黄骅坳陷精细三维地震数据体,包括了七个主要层序底面及近真实的断层产状.根据模拟结果,对比已知油气藏的分布位置和断裂的展布方向,定量分析了黄骅坳陷第一主应力、第三主应力、应力强度以及主应力方向的分布特征,并探讨了影响黄骅坳陷构造特征的主要因素.据此,得出以下认识:1)通过改变模型的边界条件发现,在右旋剪切作用下模型中压性应力场低值区的分布特征及主应力方向分别与黄骅坳陷中已知油藏的分布及断裂展布方向具有较好的对应关系.2)黄骅坳陷内构造样式及其构造应力场方向自北向南存在一定的差异,而造成这种差异的原因与地形的变化、沧东断层空间形态的变化、断层组合样式的变化以及滑脱面的变化密切相关.     

邢台震源区及相邻地区地壳上地幔速度结构研究

通过邢台震源区的两条相互垂直的折射剖面所揭示的壳幔速度结构和深部构造显示出的异常变化，Pg波在震区表现出随距离的强烈衰减；隆尧至太行山山前地带观测到21.0 km深度上的一组强反射，而通常以强振幅出现的Pm波在该段不明显．震区的下方及其西侧，地壳呈高低速相间的结构特征；上地幔顶部的速度由华北平原向山西高原递减．地壳厚度由华北平原向山西高原加厚了11 km．莫霍面在震区局部隆起．震区的超壳断裂和莫霍面不连续地段可能是岩浆入侵的通道和区域．上地幔的隆起和岩浆的侵入是形成震区异常壳幔结构和产生扩张盆地及发生邢台地震的主要原因．      

天山北缘的地壳结构和1906年玛纳斯地震的地震构造

长86km、南北向横跨乌鲁木齐坳陷的深地震反射剖面，揭示了北天山山前地壳的薄皮构造特征．共深度点叠加剖面的石河子以南部分显示了天山北缘平行山体的第一和第二排背斜构造．与双程时间分别为2.5～3.0s和5.5～6.0ｓ的反射事件对应的滑脱构造，将地壳深部构造与地表逆断裂 褶皱构造联系在一起．玛纳斯断裂以铲形方式向下延伸，在2.5ｓ左右深度归并于第一滑脱面，向南与清水河断裂汇合．在5.5～6.0ｓ深度上为与玛纳斯下背斜相连的主滑脱面．它们最终汇集到准噶尔南缘断裂．石河子以北的坳陷沉积深度达12～14km．沿剖面的莫霍界面深度在准噶尔盆地为45ｋｍ 左右，往南加深至50ｋｍ．对该区域内的深地震测深剖面和布格重力异常资料的分析结果，与深反射剖面的地壳结构图象具有一致性．深地震反射剖面通过1906年玛纳斯7.7级地震宏观震中区，共深度点叠加剖面用于推断玛纳斯7.7级地震与北天山山前地壳构造之间的关系:玛纳斯地震属于一类褶皱地震，其发震构造是由准噶尔南缘断裂、清水河逆冲断裂、滑脱面和玛纳斯浅部断坡组成的断层系．      

本世纪珠江三角洲和邻区的中、强地震序列数学模拟及其地震危险区探讨

用正交设计法与有限元法联用，快捷地求出能造成区域内断裂错动方式的远场构造应力；求出红海湾地震前该区构造应力场．采用弹塑性软化失稳模式模拟发震过程，先后模拟了计算区内本世纪5次中、强地震．计算表明:中、强构造地震均发生在断层安全度为零的地段．根据现今断层安全度分布预测了该区潜在的地震危险区．      

根据环境应力场寻找中国大陆地区的潜在震源区

地壳介质是一种里面存在着许多裂纹的非完整介质．断裂力学的研究结果表明，这种介质的强度远低于完整介质的强度．笔者认为，地震的发生是由于地壳中裂纹在合适的条件下由稳态扩展逐渐发展到失稳扩展的结果，地震破裂即为断裂力学所阐明的低应力快速破裂现象． 快速破裂的出现必需要有局部应力和应变的高度集中．根据Knott(1973)对裂纹尖端进行的弹塑性应力分析表明，裂纹尖端的应力状态对裂纹的扩展起了极其重要的作用．由于应力集中，在裂纹尖端必然形成一个塑性区．塑性区中的位移已不是弹性位移，而是塑性位移．=a20/2y，这里，0是作用剪应力，它相当于地震发生时的初始应力或构造应力，a是裂纹半长，是刚性模量，y是介质剪切屈服强度．而地震位错恰恰是发生在形成塑性区的裂纹末端．于是我们提出了一个关键性的假定，设位错D(1，t)为文中的公式(5)，地震最大位移为Dmax=L20/4g，式中，L是断层长度．若刚性模量取上地壳的数值，=33 GPa，介质剪切屈服强度y取实验室给出的平均值y=30 MPa，那么，根据Dmax和L的观测值，利用此公式就可以估计大震的构造剪应力值．计算结果表明，全球的大震构造剪应力值大多数在5——20 MPa 之间，有地区差异，平均为10 MPa． 笔者在进一步研究了震源谱的性质后，又导出了体波震级mb对0和地震矩M0的依赖关系(即文中的公式(11))，此公式提供了直接利用地震观测资料大量计算构造剪应力值的可能性．我们认为，构造剪应力场是控制地震发生的主要因素，出现高应力值地震的地区是容易发生强震（MS6.0）的地区，即地震危险区．我们对1987年以来全国所有mb3.8的地震计算了它们的剪应力值，据此，划出了我国大陆地区强震危险区并给出了震级范围． 1992年4月——1994年1月31日，中国大陆地区共发生9次MS6.0的地震，其中8次均落在我们事先划定的危险区内，只有1次在危险区外．实践证明，这种新方法作为中期强震预报，是一种有效的预报手段，有着良好的物理基础和令人鼓舞的发展前景，值得深入探讨和研究．      

华北渤海湾盆地大震的构造特征

渤海湾盆地是地震活动强烈的地区，记载有7级以上大地震6次。前人对几次大震的具体构造条件已做过大量研究。笔者基于已有的工作，通过对盆地构造发育早第三纪断陷和晚第三纪以来拗陷两个阶段的不同构造后性和区域地震构造格局的分析，以及大震区构造的剖析，综合研究了大震的构造特征。其中最根本的是，盆地发育的断陷阶段因北西—南东向水平拉张作用，于地壳上部形成了由北北东—北东向太行山山前断裂带等大型拆离断裂拉张滑脱控制的伸展断裂系统；拗陷阶段受北东东—南西西向水平挤压，正发育着一套地壳共轭剪切破裂系统。前者与地震关系不大，后者对地震孕育和发生有着重要的控制作用。     

2008年汶川Ms8．0级地震的深部构造环境——远震P波接收函数和布格重力异常的联合解释

对龙门山及其邻近地区20个宽频带地震台站的记录提取远震P波接收函数,并应用H-k叠加方法,求得每个台站下方的地壳厚度和波速比．以此为约束,进一步作接收函数反演,获得各个台站下方的s波速度结构．后龙门山与松潘-甘孜地块的地壳速度结构相似,而前龙门山的地壳速度结构则与四川盆地相似．由此说明,中央主断裂带是青藏高原东部与扬子地块之间主要的边界断裂．松潘甘孜地块至后龙门山中南部地区存在下地壳低速层,有利于中上地壳物质的滑脱作用．远震接收函数和布格重力异常的分析结果支持龙门山断裂带深部构造为滑脱-逆冲型的论断．在松潘-甘孜地块内可能具有双层的滑脱构造．上层滑脱发生在10—15km的深度上,该滑脱带表现为高温韧性滑脱剪切带．下层滑脱则发生在30km左右的深度上,其下方为青藏高原东部广泛存在的下地壳流．布格重力异常的分析表明,在中上地壳,四川盆地的密度较高,松潘．甘孜地块密度相对较低．龙门山断裂带位于密度较高的一侧,是松潘-甘孜地块向东南方的四川盆地逆冲的结果．在地壳下部,四川盆地为高P波速度和高密度区,表明地壳物质是坚硬的,松潘-甘孜块体是低s波速度和低密度区,表明物质比较软弱．高密度块体阻挡了青藏高原东部下地壳物质向四川盆地下方的流动．受印度板块往北运动的影响,青藏高原下地壳物质向东流动．中上地壳物质向东运动受到刚性强度较大的扬子地块的阻挡,在龙门山断裂带上产生应力集中,导致中央断裂带上应力突然释放,产生汶川Ms8．0级地震．     

渤海湾盆地济阳坳陷滑脱构造研究

通过地震剖面、钻井资料和油田开发资料对渤海湾盆地济阳坳陷地层、构造变形和岩石物性进行研究.结果表明,渤海湾盆地济阳坳陷南缘和东北部存在滑脱构造,滑脱构造主要沿古生界／太古宇不整合面、石炭系／奥陶系假整合面发育,在古生界内部和新生界也有显示.滑脱构造面是一个断层破碎带,发育碎裂岩和褶皱.构造破碎带附近古生界（石炭系）底部和太古宇（奥陶系）顶部出现破碎带,表现为高孔隙度、高渗透率带.视滑动构造强度的不同古生界底部地层可能出现缺失或重复,后者在地震剖面中表现为反射时间明显增大,相应发育滑脱褶皱、堆垛背斜.由于与油气形成的时间相匹配,滑脱构造为潜山油气的储集和运移提供了有效的储集空间和运移通道,是潜山性油气藏形成的重要条件.     

利用断层滑动资料确定鲜水河断裂带现代构造应力的方向和大小.

阐述了利用断层滑动资料，结合岩石力学实验参数确定构造全应力张量的方法，并通过鲜水河断裂带区域观测到的大量活断层擦痕资料和由断裂带岩石采样所做的岩石破裂包络线，确定出断裂带区域现代构造应力的方向和大小；并对方法的实用性和计算结果的可信性进行了讨论．      

首都圈上地壳高精度三维P波速度模型——基于石油地震叠加速度和人工地震测深剖面

本文收集了首都圈地区40个测点的石油地震叠加速度资料,经常规处理后得到各测点下方速度随深度变化的曲线;对9条人工地震测深剖面的解释结果进行数字化处理获得各剖面下方离散的速度数据;应用上述资料和专业地质建模软件构建了首都圈地区(115.50°E—117.60°E,38.40°N—40.75°N)范围内上地壳高精度三维P波速度模型.结果表明:华北盆地为隆坳相间区,从东至西依次是黄骅坳陷、沧县隆起和冀中坳陷,上地壳速度结构十分复杂;结晶基底的埋深变化剧烈,冀中坳陷下最深处可达10 km,沿构造走向整体呈西南深、东北浅的趋势,沧县隆起下埋深约2～4 km,黄骅坳陷下最深处则达9 km,剧烈的基底起伏反映出盆地内部不同次级构造单元的差异沉降和中、新生代以来强烈的拉张构造运动.太行山、燕山隆起下的基底埋深较盆地区浅,体现出隆起区新生代以来的抬升构造运动.本文首次将石油地震叠加速度资料用于首都圈地壳速度模型的构建,与以往用人工地震测深资料得到的模型相比,本文结果对华北盆地复杂的上地壳结构刻画得更为细致.     

“应力窗口”的数学模拟

本文采用二维平面应变问题的有限单元法,对唐山地震前华北冀中断块坳陷地区的“应力窗口”进行了数值模拟。初步讨论了模拟区的应力集中部位与介质杨氏模量、压应力值、主压应力取向、边界约束条件变化的关系,根据模拟区地震活动与唐山大震前“应力窗口”的时空分布特征,粗略地模拟了邢台余震区“应力窗口”显示、消失的过程。     

太行山东缘石家庄南部地壳结构及断裂活动性探测

采用深、浅地震反射和钻孔地质剖面相结合的方法,对太行山东缘石家庄南部的地壳结构和隐伏断裂的活动性进行了研究.深地震反射探测结果表明,该区地壳厚度33~38 km,莫霍面从华北平原向太行山下倾伏.石家庄-晋县凹陷是受拆离断层控制的盆岭构造,太行山山前断裂为凹陷的西边界断裂,表现为上陡下缓的铲形断裂.石家庄-晋县凹陷中还发育北席断裂和栾城断裂,它们与太行山山前断裂一样受拆离断层的控制,未错断早更新世晚期以来沉积的地层不属于活动断裂.深地震反射剖面的中部还揭示了一个近垂直的穹窿状反射异常体,它可能起源于莫霍面,向上,穿过上、下地壳分界面,并延伸至上地壳.穹窿状反射异常体内部反射波视频率随深度增加而降低,在莫霍面附近的壳幔过渡带也出现明显的频率降低、界面扭曲和变形现象,推断它可能是上地幔岩浆上涌到地壳内部的侵入体.结合电磁测深结果可以发现,上地幔热物质的上涌和东、西向拉张可能是形成石家庄-晋县凹陷的动力学机制.探测结果为深入理解石家庄地区的深部地球动力学过程、华北克拉通破坏机制、深浅构造关系和地震构造提供了依据.     

文安—蔚县—察右中旗剖面地壳上地幔速度结构与构造研究

利用文安～蔚县～察右中旗深地震测深剖面的资料，进行了一维，二维射线追踪时拟合与合成地震图计算，获得了本区地壳上地幔速度结构，结果表明，地壳上地幔速度结构在纵向和横向上具有明显的不均一性，Ｍ面起伏较大，其埋深由冀中坳陷的３１．０ｋｍ向西至山西隆起区北部天镇达４２．０ｋｍ左右。浅部断裂较发育，根据对应其地壳深部界面及速度等线在起伏变化程度和反映断裂带附近各波组特征，推测了地壳深部断裂。