意大利撒丁岛Campidano地热区重力测量及其布格异常的解释

1981年对Campidano地热田及其邻区进行了重力测量,这次测量覆盖面积1900km~2,包括952个均匀分布的测点,Campidano地堑区其布格异常一般为负,中央区达-10mGal,而在地堑外围正布格异常占优势,有几个区超过20mGal。本文用频谱分析和二维模型解释了这些重力资料,确定了地堑区的沉积物和安山质火山岩的厚度,中央区的这些地层总厚度达3000m,但四周变薄,特别是地堑的边缘,地堑东西两边的热泉与剩余正异常有关,且靠近很陡的布格异常梯度带。     

山西大同市城区活动断裂及地裂缝灾害研究

山西省大同市城区位于大同断陷盆地西北隅,东、西、北三面环山,中部为倾斜平原,其上发育有御河及十里河,主要有侵蚀-堆积河谷、剥蚀-堆积台原、侵蚀-堆积倾斜平原3种地貌类型,大同市城区主要位于剥蚀-堆积台原,组成台原的物质为中更新世的冲积-湖积物,岩土由不同粒度的卵石、砾砂、中细砂及黏性土互层组成,沉积韵律发育,为典型的河湖相沉积,厚度30 m～80 m.     

嘉陵江广元段第四纪地层与地貌特征研究

本文通过嘉陵江广元段卫星影像的解译和野外地质地貌调查,将该地区的地貌分为河流冲积平原、低山丘陵和基岩山区三种类型,并统一划分出河流T1、T2、T3级阶地,阶地堆积以典型的河流二元结构为主,砾石的磨圆度和分选性较好。该地区第四纪地层厚度一般小于32 m,其中T1阶地第四纪地层厚度较大,主要分布在15~32 m范围内,而T2、T3阶地为基座基底,上覆第四系不甚发育,T2第四纪地层厚度小于15 m,T3阶地厚度小于5 m。该地区河流阶地的物质组成、地层厚度及分布特征,与龙门山构造活动强烈地区的河流阶地堆积差别较为明显,显示出嘉陵江广元段河流下切作用较弱,沉积相比较单一稳定,这表明这一地区的河流堆积主要受到气候因素影响,与这一地区微弱的构造活动背景也较为吻合。     

青藏高原东南缘岩石圈有效弹性厚度及其构造意义

本文利用三维有限差分方法,基于EIGEN6C4布格重力异常和SIO V15.1地形数据,计算了青藏高原东南缘岩石圈有效弹性厚度.结果表明:青藏高原东南缘岩石圈有效弹性厚度为0~100 km,四川盆地和喜马拉雅东构造结岩石圈有效弹性厚度最大,达50~100 km;巴颜喀拉块体东部、川滇菱形块体大部、滇西等地区岩石圈强度弱,有效弹性厚度一般小于15 km;羌塘块体东部的玉树—德格附近地区岩石圈有效弹性厚度大于40 km;滇南地区岩石圈有效弹性厚度为10~30 km,大于云南北部地区.研究区域有效弹性厚度分布特征与岩石圈结构关系密切.四川盆地、喜马拉雅东构造结地区内部结构稳定,因而岩石圈强度大.川滇菱形块体等岩石圈有效弹性厚度小的地区与壳内低速、低阻/高导层分布有很好的对应关系,推测壳内岩石的部分熔融软化可能是造成高原东南缘岩石圈强度较弱的重要原因.羌塘块体东部的局部高力学强度岩石圈则可能是高原形成过程中的残留克拉通.根据本文计算的岩石圈有效弹性厚度特征,结合地震学、大地电磁等研究成果,认为青藏高原物质向东南缘挤出后受四川盆地等阻挡,造成下地壳软弱物质在理塘—稻城—丽江一带堆积,少部分物质可能穿过鲜水河断裂带的康定—道孚地区向北运动,但大部分物质向南运动,在受到滇南块体阻挡后一支流向西南的腾冲方向,另一支流向东南的攀枝花—东川方向.     

中国及邻近地区地壳结构

利用中国及邻近地区数字地震台网提供的三分量地震波形记录，应用转换函数及快速模拟退火算法对中国及邻区61个地震站下的地壳横波速度结构进行了反演. 结合已发表的人工地震测深资料获得了该地区地壳厚度分布，为进一步揭示中国大陆的动力学演化过程、建立大陆动力学理论提供了可靠的地球物理证据. 结果表明中国及邻区地壳厚度分布的特点为从东到西逐渐增厚，可分为：地壳厚度缓变地区，如蒙古高原,华北，华中，华南，青藏高原内部；地壳厚度递变带，如沿大兴安岭—太行山—秦岭—大巴山—云贵高原一带；地壳厚度陡变带，主要为青藏高原边缘地区. 除青藏高原外，其他地壳厚度缓变区速度结构较简单，壳幔边界明显. 青藏高原及其南缘，台湾—菲律宾一带，台站下方速度结构复杂，反映了板块边界处构造活动、物质交换活跃，表明这些地区还未达到均衡.      

四川地区的地震层析成像

由四川地震台网的P波数据所进行的层析成像研究得到了该区地壳及上地幔速度图像的新信息(结果表明:1.20^-km深度处的速度图像与地表构造特征密切有关,反映了地壳的岩性分布,呈现为断块结构;龙门山、鲜水河主要断裂及南北构造带和四川盆地清晰地成像在图上.一直被认为是隐伏存在的华蓥山断裂则鲜明地展现在20-85km深度的速度图像上.2.50±km深度处的速度图像则反映了该区的莫霍面深度明显起伏;四川盆地、徽（县）成（县）盆地和汉中盆地的地壳厚度小于50km,上地幔顶部速度约8.1km/s.龙门山以104°E为界,北段地壳厚度与四川盆地一样,中南段与川西相近.康滇地轴为四川地区地壳由东向西增厚的过渡地带.3.岩石层厚度显著变化,扬子准地台为比较活动的褶皱区,具有较厚的岩石层.4.速度结构与地震活动性存在一定的联系,该区1930年以来M≥6.0的强震震中在20^-km深度（上地壳）上的投影大都分布在速度梯度带上,成条带分布.考虑到强震的余震区大都偏高速体一侧,似乎表明,高速体有高于周围介质的剪切强度,它可能起沿断裂带凹凸体的作用.强震震中在50⁺km深度（上地幔顶部）上的投影几乎都分布在低速区及其边缘,那里壳幔间速度呈过渡关系,是软流层顶部较浅地区.     

西藏天摩沟冰川遥感监测及泥石流触发成因分析

对于有冰川发育的泥石流隐患点而言,获取冰川动态有助于分析泥石流触发成因.西藏波密县天摩沟是大型泥石流灾害隐患点,在过去二十年中多次暴发泥石流.本文利用Planet、TanDEM-X和Sentinel-2卫星数据估计了天摩沟冰川2016—2021年间的边界变化、2000—2016年间的表面高程变化,以及2016—2021年间的流速变化.冰川边界、表面高程和流速变化观测结果均表明天摩沟冰川在2018年7月11日大型泥石流暴发前未发生跃动或崩塌.通过分析高分辨光学影像和气象数据,认为冰川附近山体崩滑产生的岩屑,冰川前方的冰碛物和散冰,以及主沟中上游沟岸滑坡产生的松散物共同组成2018年7月11日泥石流的启动物源,灾前连续两天降水使得物源含水量达到饱和,土体抗剪强度降低,灾害当天持续小雨诱发高位物源启动,形成泥石流灾害.天摩沟冰川对泥石流发育的作用在于贡献了部分物源和水源.其流速明显高于周边冰川,主干峰值流速可达0.80±0.02 m·d^-1.冰川高速流动使得高位冰碛物堆积速度快,而冰川融水使得泥石流降雨启动阈值更低.天摩沟在2018年7月之后没有再发生大规模泥石流,但是...     

基于相似分析的季节性冻土区铁路桥墩—基础场地振动特性研究

为了研究季节性冻土区铁路桥墩及周围场地的振动特性,选取哈大(哈尔滨—大连)高速铁路沿线某桥墩及周围不同场地进行了现场测试,并利用相似分析定义了无量纲参数a/(v~2/L)(列车运行引起的场地加速度峰值a与列车速度v~2除以列车总长度L的比值)和R/L(场地到桥墩的距离R与列车总长度L的比值),同时结合数值模拟对不同场地在不同季节的振动衰减特性进行了分析。研究表明:桥墩与场地的振动特性明显不同,在桥墩两侧0.8 m范围内场地的振动特性不受冻结作用的影响;在堆积填土侧Y和Z方向的振动都出现了放大,而在未堆积人工填土侧仅Z方向的振动出现了放大;在冻结季振动衰减要小于非冻结季,且冻结作用对堆积填土侧振动的影响更加显著。     

相变对金星地幔对流影响的数值模拟

利用三维球壳模型通过数值模拟研究了相变对金星地幔对流的影响.模型假定地幔物质流变特性与温度和压力强相关,并包含橄榄石到尖晶石的放热相变和尖晶石到钙钛矿的吸热相变.通过对不同瑞利数、不同相变Clapeyron斜率和不同相变深度的模型的计算分析,发现:(1)吸热相变对相变面上下物质交换具有阻碍作用,增加相变Clapeyron斜率的绝对值,会减小相变面处的径向质量流和归一化径向质量流、并减少地幔热柱个数,即上下物质交换减弱、相变的阻碍作用加强、对流波长增加;(2)增大瑞利数Ra,也使对流波长增加或热柱个数减少,但对相变面上下物质交换的影响主要反映在对流强度与Ra的关系上,即Ra增加,对流强度增加,相变面处的径向质量流增大,上下物质交换量增大.而Ra增加,归一化径向质量流变化不大,即Ra对相变的阻碍作用的影响不大.这不同于二维模型中瑞利数的增加将很大程度上增加相变的阻碍作用的结论;(3)吸热相变面深度的少许增加会略微减少热柱个数,但对相变面上下物质交换的影响很小.虽然与已有研究一致,吸热相变能阻碍相变面上下物质交换,但这种阻碍作用在三维模型中并不会导致物质在界面上下大量堆积.上下物质交换量随时间变化不大,地幔对流结构相对稳定.这与二维模型中存在周期性的大量物质交换明显不同.这说明相变的作用将难以导致金星表面的大量岩浆作用,或者说相变难以导致金星灾难性的表面更新.     

南海北部末次冰期以来深水沉积物组成及其堆积速率的时空变化特征

通过对南海北部深水断面上MD12-3428(水深903m)、MD12-3433(水深2125m)和MD12-3434(水深2995m)三个岩芯的沉积物成分及其堆积速率分析,研究末次冰期以来南海深水沉积物组成和堆积速率的时空变化特征及其控制因素.研究结果显示,南海北部末次冰期以来的深水沉积物主要由陆源碎屑(59~89%)和碳酸盐(6~38%)组成,并含有少量蛋白石(1.6~9.4%)和有机质(0.7~1.9%).陆源碎屑和碳酸盐的堆积速率分别达到2.4~21.8和0.4~6.5g cm~(–2) ka~(–1)范围,比蛋白石和有机质堆积速率高出1~2个数量级.在末次冰期以来的时间序列变化上,沉积物各成分含量及其堆积速率都具有冰期-间冰期的旋回变化,陆源碎屑、蛋白石和有机质的含量及其堆积速率在氧同位素2期显著增加,而碳酸盐的含量及其堆积速率则呈反向变化或增幅不明显,表明南海深水碳酸盐含量在低海平面时期受到陆源碎屑稀释的影响.在从陆坡向深海盆的空间变化上,陆源碎屑的含量在同时期随水深的增加而增加,但其堆积速率锐减;碳酸盐含量及其堆积速率则随水深的增加而递减;而有机质和蛋白石的含量及其堆积速率随水深增加呈现复杂的变化特征.本文研究认为,南海北部末次冰期以来深水沉积物的组成及其堆积速率受到海平面变化的强烈控制,季风降雨引起的陆源物质供给、海洋初级生产力、以及陆源碎屑和海洋生源物质的相互稀释作用,共同影响了南海深水沉积物的堆积过程.     

云南遮放-宾川和孟连-马龙宽角地震剖面的层析成像研究

依据有限差分反演和射线反演的方法,利用走时、振幅比和重力布格异常数据对云南地区遮放—宾川和孟连—马龙宽角地震剖面的地壳上地幔结构进行层析成像研究. 遮放—宾川测线地壳厚度为35～46km,孟连—马龙测线地壳厚度33～44.5km. 局部位置上地幔顶部P波速度值偏低,速度值变化范围大,反映出云南地区是典型的构造活动区的特点. 地壳上地幔结构存在一定程度的深浅构造一致性,意味着浅部物质活动存在深部背景. 遮放—宾川剖面速度结构显示地表怒江断裂东侧存在贯穿地壳的大规模低速异常,可能与深部物质上涌活动有关. 遮放—宾川线和孟连—马龙线速度结构显示作为一级构造单元分界线的红河断裂是超壳断裂,怒江断裂深及上地幔. 而昌宁—双江断裂显示为低角度铲式断层,意味着该断裂切割并不深. 云南地区强震的发生往往与延伸到上地幔的深大断裂有关,且一些浅源地震经常位于中上地壳深大断裂与其他断裂的交汇部位、高速块体与低速块体接触带上速度等值线弯曲的位置. 推测这样的位置有利于能量和区域应力的积累.     

南极冰盖极昼期间近地面湍流特征的实验观测

根据我国首次在东南极大陆冰盖上获得的超声风温仪直接测量资料,采用涡旋相关法计算和分析了极昼期间雪面上的湍流强度、湍流动能、湍流感热、粗糙度、拖曳系数和归一化方差.结果表明,南极冰盖表面的粗糙度为4.3×10~(-4)m,拖曳系数为1.8X10~(-3),湍流参数有明显的日变化.     

工程结构三维疲劳裂纹最大应力强度因子计算

介绍了裂纹的类型、裂纹尖端应力场的奇异性。以一维问题为例,推导论证了奇异单元能够很好的反映裂纹尖端应力场的奇异性。应力强度因子一般表达式表明应力强度因子与载荷呈线性关系,并依赖于物体和裂纹的几何形状和尺寸。本文借助大型通用有限元软件ANSYS,采用位移外插法计算了三维表面裂纹前沿不同位置处的应力强度因子,并与《应力强度因子手册》基于实验的理论公式计算结果相比较。结果表明:有限元结果与理论解误差较小,裂纹最深处应力强度因子最大。     

地震资料预测薄层厚度方法研究与应用

薄层厚度预测一直是公认的难题之一,其难度就在于如何准确地识别和提取薄层的地震属性.常规方法是利用时间域或频率域地震属性与薄层厚度的线性关系计算.但是理论与实际资料表明,不同的薄层和地层组合对地震波的动力学的信息影响很大,各种参数与薄层厚度成非线性关系,使用单一的信息不可能准确预测薄层厚度.本文利用三种线性预测原理（模型）,经数学变换为属性参数,采用非线性BP网络预测薄层厚度,取得了令人满意的效果.     

用“嫦娥一号”卫星微波探测仪亮温反演月壤厚度和^3He资源量评估的方法及初步结果分析

CELMS是世界上首次从月球轨道对月表进行探测的被动微波遥感器,其探测的亮温是表面物理化学特性的直接反映,包含了表面温度、介电常数、月壤厚度以及表面地形等的综合信息.通过对微波辐射亮温特性的研究,能够建立这些物理化学特征参数与亮温的关系,从而达到对壳温的直接反演.结果表明,月壤厚度的分布范围多数在4～6m,5m以上的厚度区域占全月的43%以上.其次,利用CELMS所获得的亮温反演得出全月月壤表面介电常数和月壤厚度,根据表面介电常数的损耗角正切与3He丰度之间的线性关系,计算了全月3He丰度分布.利用微波辐射计探测的月壤厚度数据对全月3He资源量进行了估算,估算出全月3He资源量约为103万吨.     

攀西古裂谷的地震成像研究──壳幔构造特征及其演化推断

攀西地区的地震层析成像揭示出该区典型的大陆古裂谷结构特征,其表现为：（ｉ）沿裂谷短轴方向地壳不同深度处存在高、低速异常相间的似层状条带,呈三明治结构．高、低速异常区的分布与裂谷区基底岩性有关．（ｉｉ）下地壳底部－上地幔顶部存在一速度值为 ７．１－７．５和 ７．８ ｋｍ／ｓ的附加层,其厚度约为 ２０ ｋｍ,研究表明它源于幔源物质的侵入．（ｉｉｉ）古裂谷轴部的华坪至会东一带１１０－１６０ｋｍ深度处呈现显著的高速透镜体,被周围的相对低速物质所围限,这是在古裂谷带岩石层地幔中首次被发现．综合地质学、岩石学和地球化学的研究成果推断,在轴部存在壳－幔间的附加层和上地幔高速透镜体的形成与裂谷的发生、发展和消亡的深部动力学过程有关．     

2008年汶川8.0级地震孕震机理研究

用三维流变非连续变形与有限元相结合（DDA+FEM）的方法,在青藏高原及邻近地区三维构造块体相互制约的大背景中,考虑了龙门山断裂带东西两侧地势、地壳厚度和分层的明显变化,及断裂带东侧四川盆地及鄂尔多斯块体坚硬地壳阻挡的影响,通过用GPS资料做位移速率边界约束和震源机制约束,计算得到研究区的速度场和应力场与该地区GPS测量结果和震源机制分布结果基本一致.在此基础上,模拟计算现今构造块体边界断层上表征剪应力及法向应力等综合影响的危险度分布.结果表明,上、中地壳层危险度分布中危险度较高的地段多数与近几十年来发生的七级以上大震区域基本一致.包括2008年汶川8.0级等大震的发震断层.通过分别对龙门山断裂带东西两侧的两种不同构造格局进行试算表明,龙门山断裂带东西两侧地势、地壳厚度、分层与物性明显变化对汶川大震的孕育发生均起了关键性作用.计算得到的应变率强度分布图可见,高原东部整个边缘地带均接近应变率强度的陡变带.其中以龙门山断裂带上的陡变最为明显,西侧应变率强度是东侧的近4倍,而且断裂带东侧应变率强度等值线衰减比西侧快.反映了汶川大震逆冲型发震断层地区独特的特征.此外,由计算得到的应变能密度分布图可见,龙门山断裂带在上、中地壳层中均位于宽度相同、其走向与龙门山断裂带走向一致的高应变能密度带中,在上地壳层这个带的东西两侧则是应变能密度较低的地区,而在中地壳层,其强度在断裂带东侧逐渐向东衰减,西侧应变能密度高,而东侧应变能密度较低.表明在印度板块强烈推挤作用和高原各构造块体相互制约及龙门山断裂带东西两侧特殊构造环境中,高原地壳物质向东水平运动,受到龙门山断裂带东侧介质刚性强度较大的四川盆地阻挡,使得汶川大震发震断层在大震前已积累了相当水平的应变能,并同时处于力学上的不稳定状态.     

塔里木北缘岩石圈热-流变结构及其地球动力学意义

结合塔里木北缘的库车坳陷和塔北隆起这两个构造单元的地温资料和岩石热物性参数, 利用一维热传导方程, 给出了塔里木北缘地区岩石圈的热结构. 塔里木北缘地区平均地表热流为45 mW/m2左右, 地幔热流约为20~24 mW/m2, 莫霍面温度为514~603℃, 热岩石圈厚度138~182 km. 在此基础上, 根据该区地震测深剖面揭示的P波速度结构和岩石学, 结合流变学模拟进一步确定了该区的岩石圈强度及其分布特征. 研究结果表明, 岩石圈的流变分层现象明显, 整个上地壳和下地壳部分以脆性性质为主, 下地壳底部才显韧性性质, 壳下岩石圈地幔也表现为脆性性质, 具有典型的“三明治”结构. 此外, 岩石圈强度也具有横向变化的特征, 隆起区强度大于坳陷区强度; 从南往北, 强度依次降低, 塔北隆起南部强度最大, 库车坳陷强度最小. 塔里木北缘地区岩石圈拉张背景下强度为4.77×1012 ~ 5.03×1013 N/m, 挤压背景下为6.5×1012 ~ 9.40×1013 N/m, 其脆-韧性转换深度在20 ~ 33 km之间. 塔里木北缘的岩石圈较冷且强度较大, 岩石圈表现为刚性并以整体变形为主. 该区地震活动性研究也表明了这一整体变形的地球动力学特征.     

地球外核的电荷密度

为计算地球磁极处的磁感应强度,建立地球的磁场是由带电的地球外核的旋转产生的模型.先根据毕奥-萨伐尔定律计算球形模型绕自转轴旋转时在自转轴直径上产生的磁感应强度;再利用已知的地球外核的内外半径及地球半径和磁极处的磁感应强度值,计算出地球外核的电荷体密度及面密度.结果表明:若外核的电荷呈均匀的体密度分布,则其电荷体密度为3.5507 C/m³;若外核的电荷均匀分布在外核的外表面,则其面密度为2.4581×10⁶ C/m².通过地球表面的磁感应强度信息利用物理规律和地球物理数据推测地球内部难以直接进行探测的相关信息,具有实际意义.根据地震学方法对地球外核厚度、转向等变化的最新研究数据按该文模型可推测地球磁场强度、极性等的变化.而地球磁场的变化对地球上的人类生活颇有影响.     

井中瞬变电磁旁测范围初探

为查明井中瞬变电磁旁测能力,从室内数值模拟和野外勘查实例两个角度开展了井中瞬变电磁旁测范围研究.在室内,以单边长度100 m、厚度10 m、电导率为100 S/m的水平板体为研究对象,通过建立相同工作参数、不同空间位置的地电模型,分析其理论响应认为:当目标体埋深小于1500 m时,其与钻孔距离在200 m以内时能够被井中瞬变电磁所识别;且随着深度变浅,井中瞬变电磁旁测范围扩大.在野外,利用大官厂地区的井中瞬变电磁实测,准确识别钻孔南西方位约71 m、埋深约652 m的隐伏火山口一处.室内数值模拟及野外现场实测表明,井中瞬变电磁具备在深部发现井旁低阻地质异常体的能力,其旁测范围甚至可达井旁200 m,可推广应用于我国的深部找矿工程.