二维大地电磁测深的边界元与有限元耦合模拟

本文介绍了在大地电磁测深问题中边界单元和有限单元耦合模拟的具体过程。通过与解析解、标准大地电磁测深的模型曲线对比,证明了这个耦合方法能够有效地模拟大地电磁场的变化规律。它能够直接计算场的导数,提高辅助场值的计算精度,对保证实测视电阻率曲线解释结果的可靠性是具有重要意义的。此外,它既能灵活地处理地下非均质的电性结构,又能研究半无限空气域内的电场变化,这为解决E极化数值模型的边界选择提供了有效途径     

滇西地区地壳上地幔电性结构与地壳构造活动的关系

本文根据滇西地区18个大地电磁测深点资料的数据处理和分析结果,对测区深部导电率在纵、横向上的变化特征进行了研究。结果表明:滇西地区深部电性为多层结构,大致可分四至五个电性结构层;深部电性结构横向变化大,明显受区域构造控制;该区上部地壳内普遍存在低阻层;上地幔高导层明显存在两个隆起区,一个以剑川—鹤庆为中心呈北北西向展布的隆起区,另一个以腾冲—潞西为轴呈南北向展布的隆起区。 本文还讨论了地壳上地幔电性结构与大地构造的关系,滇西北裂陷区盆地的形成,以及该区地震活动与深部构造的关系     

攀西地区地壳和上地幔中的电性结构

攀西地区大地电磁测深结果表明,这一地区可划分为三个条带:丽江至华坪、华坪至会理和会理至巧家。三个条带内电性结构有明显差异,反映出本地区地质构造十分复杂。测区内沉积层厚度为3-5km,其电阻率小于30Ωm。在地壳中约33km深处有一低阻层,厚度为5-12km。在红格和华坪两测点之下,深度为82-90km处出现第二个低阻层,它们指示出软流层顶部埋深。     

攀西地区地壳和上地幔中的电性结构

攀西地区大地电磁测深结果表明,这一地区可划分为三个条带:丽江至华坪、华坪至会理和会理至巧家。三个条带内电性结构有明显差异,反映出本地区地质构造十分复杂。测区内沉积层厚度为3—5km,其电阻率小于30Ωm。在地壳中约33km深处有一低阻层,厚度为5—12km。在红格和华坪两测点之下,深度为82—90km处出现第二个低阻层,它们指示出软流层顶部埋深。     

西藏高原南部雅鲁藏布江缝合带地区地壳电性结构研究

为了探测西藏高原南部雅鲁藏布江缝合带地区地壳浅部和深部构造沿东西和南北方向的变化特征,在雅鲁藏布江缝合带地区布设了三条南北向剖面(错那—墨竹工卡、亚东—雪古拉、吉隆—措勤),采用超宽频带大地电磁测深方法进行了地壳、上地幔电性结构探测研究,发现该区主要电性结构特征为：1. 雅鲁藏布江缝合带附近表层发育大规模的高阻体,岩体延伸最深达30km以上,是冈底斯花岗岩体的反映. 2. 雅鲁藏布江缝合带的南部有小规模的良导体,在其下方和北侧发育有大规模良导体. 3. 沿剖面从南往北壳内普遍发育良导体,各良导体主体间是不连续的,规模逐渐增大,总体北倾,在缝合带附近产状较陡. 4. 在雅鲁藏布江缝合带附近良导体由西往东规模逐渐增大,导电性逐渐变好,相对雅鲁藏布江在剖面上的位置逐渐南移. 这些重要的电性特征可能是印度板块向北俯冲所形成的,深部大规模的良导体特征沿东西向的差异可能是板块碰撞引起物质沿东西向运移作用的结果.     

求解半无限平面动力问题的边界元与有限元耦合模型

本文将Ｎｅｗｍａｒｋ法的时间差分格式的有限元与边界元方程相结合，建立了动力问题的边界元与有限元耦合模型。这种耦合模型在求解时域范围内基础动力响应问题中，可充分发挥有限元求解局域问题和边界元求解无限域问题各自的优点。     

新疆玛纳斯大震区地壳深部的电性结构

对玛纳斯大震区新近观测的大地电磁测深数据进行了处理,得到视电阻率曲线、阻抗相位曲线、二维偏离度、主轴方位角和地磁实感应矢量。然后对所有测点的资料进行了二维自动反演解释。结果表明,沿剖面的地壳浅部可划分为５个区段,沿剖面的深部可划分为３个区段,各区段的接触边界由断层或深断裂带组成。沿测线沉积盖层最大深度达１２ｋｍ左右;测线南段存在壳内低阻体。这些解释结果与地质及其它资料吻合较好。玛纳斯７．７级地震发生在地壳电性结构发生明显变化的接触带附近     

江苏响水—内蒙满都拉地壳上地幔电性结构初探——地学断面研究报道之三

本文着重介绍了响水一满都拉断面的深部电性结构特征。在华北地台北缘的构造边界两侧电性差异明显,壳内高导层埋深由21公里跃变到34公里;在南缘的郯庐断裂带及东侧壳内高导层缺失,上地幔出现两个高导层。在华北地台内新生代断陷盆地壳内高导层较为发育,埋藏较浅。上地幔高导层的埋深为60—127公里,总的趋势是西北深,东南浅,在呼包盆地、冀中拗陷和郯庐带下方形成局部上隆区,较好地反映了区域地质以及深部构造运动的特点     

三维直流电阻率有限元-无限元耦合数值模拟

为解决传统有限元截断边界所引起的问题,本文提出了一种新的三维直流电阻率有限元-无限元耦合数值模拟方法.首先推导了无限元三维单元映射函数,然后提出了一种全新的最优的无限元形函数并与多种其他形函数进行了对比,随后将其与非结构化四面体有限元相结合,取代了传统的混合边界条件,使得电位在无限域内连续并在无限远处衰减为零,最终形成的左端矩阵稀疏对称并与场源位置无关.数值计算表明,该方法可以在近似测区大小的计算范围内得到与混合边界条件相当的计算精度,优于相同计算范围下齐次边界条件的解,有利于减少计算节点数;由于左端矩阵不随场源位置改变,有利于加速反演计算.     

青藏高原东缘甘孜断裂带地壳电性结构与孕震构造

位于青藏高原东缘的甘孜断裂带是一条晚第四纪强烈活动的左旋走滑断裂,与强震的发生有密切关系,它与鲜水河断裂带共同构成川滇地块与巴颜喀拉地块的边界.本研究横跨甘孜断裂带布设一条宽频大地电磁测深剖面,该剖面始于川滇地块,终止于巴颜喀拉地块.本文首先利用阻抗张量方法定性分析了研究区地壳结构的构造维性和电性主轴,然后利用二维各向异性和三维各向同性反演方法获得了可靠的地壳电性结构.结果显示川滇地块和鲜水河断裂带上地壳的各向异性方向沿着断裂带的走向,而甘孜断裂带下地壳的各向异性方向则垂直于断裂带的走向,表明研究区上地壳和下地壳存在解耦变形;甘孜断裂带两侧的电性结构存在显著差异;研究区上地壳的花岗岩体呈显著的高电阻率特征,上地壳的低阻异常主要是由含盐流体聚集导致的,而下地壳的低阻异常则主要由部分熔融体和流体共同构成.综合分析推断：地壳内的流体沿断裂带向下运移,增大了孔隙压力,降低了断裂的正应力,从而加速了地震成核过程;在上下地壳解耦变形的构造环境下,下地壳的运动拖曳作用致使应力在上地壳内更易于积累,从而导致地震的发生.

     

基于GPS结果的川滇地区地壳形变有限元数值模拟

依据川滇地区的主要活动构造,构建该地区现今地壳形变的有限元模型,以高精度的GPS速度场作为外部约束条件,以本研究区域内部主要断层的滑动特征作为内部约束条件,对川滇地区现今地壳变形进行数值模拟,得到该地区地壳运动的速度场和应力场。应力场模拟结果表明,在各断层交汇处,特别是甘孜—玉树和鲜水河断裂交汇处两侧、小江和红河断裂交汇处北侧、则木河和小江断裂交汇处应力集中现象明显。     

喜马拉雅西北部逆冲带的地壳电性结构

印度板块北部地形起伏较大的喜马拉雅山地区由几个构造互异的地质单元组成,依地形高、低把喜马拉雅碰撞带分成低喜马拉雅和高喜马拉雅.为了研究与主要逆冲带（含主缝合带MCT和主边界带MBT）有关的地壳电性结构,沿Rohtangpass (海拔4000 m) 到Mandi (海拔400 m)剖面进行了MT探测.通过对16个测点观测资料的分析和考虑地形的二维反演,获得了沿剖面的二维电性结构.电性结构显示,在Chail和主逆冲边界带下方,东西走向的缝合带突然转向北.在下喜马拉雅的Rampur 区段的元古代基底为范围较大的高阻体,而浅部地壳被逆冲带分成向北倾的电导性块体和电阻性块体.Chail 逆冲带东侧低喜马拉雅Rampur 区段的推挤和它西侧的基底脊柱体导致主边界带及相关的逆冲带（Kangra 拐角）向北转弯,Kangra拐角处的应力可能是由于西侧基底脊柱体进入到Kangra 区引起的.     

粤东地区深部电性结构研究与探讨

研究地壳与上地幔电性结构与许多地学问题以及石油、地热等矿产资源的寻找和预测有着十分密切的关系。为探索地壳深部介质的电学性质、状态、热力学条件及其变化与地震活动的关系和提供圈定地震危险区所必要的依据,大地电磁测深法是一种经济、简便可行的探测方法。大地电磁测深法以能量丰富,频带较宽的天然电磁场脉动做场源,具有不受高阻层屏蔽,探测深度大(广泛用于地壳及上地幔研究),分辨力强(对低阻层反应敏感),工作队伍小,成本低廉,野外装备轻便等特点。因此,深受国内外地球物理学家的高度重视。     

昆仑山脉和喀喇昆仑山脉地区的地壳上地幔电性结构特征

本文简介从新疆叶城至西藏狮泉河的大地电磁测深剖面．它北起塔里木盆地,横跨昆仑山脉和喀喇昆仑山脉地区到冈底斯西段,全长８００余公里．探测结果表明,不同测点的地壳内部有的有两个低阻层,有的则只有一个低阻层,壳内第１低阻层的埋藏深度约１０－３５ｋｍ,第２低阻层的埋藏深度约３０－６５ｋｍ。在南昆仑缝合带以南,壳内低阻层的埋藏深度有从南向北不断加深的趋势;而在其以北的壳内低阻层的埋藏深度则与此相反．上地幔第１低阻层的埋藏深度约在１００－１５０ｋｍ之间,第２低阻层的埋藏深度约在３５０－５５０ｋｍ之间．     

浙皖地区地壳-上地幔结构和华南与扬子块体边界

基于屯溪－温州剖面宽角反射地震资料,拟合反演了地壳浅层和深部结构,并利用非纵剖面记录构制了上幔顶部结构图象。结果表明,江绍断裂带是本区最明显的构造分界,其西北一侧的扬子块体和东南侧的华南块体地壳和上地幔顶部结构以及地球物理特征明显不同。金（华）衢（州）盆地下方地幔上隆,上地幔岩石层中有低速体,可能是一个复杂的岩浆房构造。地幔岩石层呈现出由ＳＥ至ＮＷ向仰冲的叠瓦式片状构造,提示该区明显受水剂压应力控制。     

昆仑山脉和喀喇昆仑山脉地区的地壳上地幔电性结构特征

本文简介从新疆叶城至西藏狮泉河的大地电磁测深剖面．它北起塔里木盆地，横跨昆仑山脉和喀喇昆仑山脉地区到冈底斯西段，全长８００余公里．探测结果表明，不同测点的地壳内部有的有两个低阻层，有的则只有一个低阻层，壳内第１低阻层的埋藏深度约１０－３５ｋｍ，第２低阻层的埋藏深度约３０－６５ｋｍ。在南昆仑缝合带以南，壳内低阻层的埋藏深度有从南向北不断加深的趋势；而在其以北的壳内低阻层的埋藏深度则与此相反．上地幔第１低阻层的埋藏深度约在１００－１５０ｋｍ之间，第２低阻层的埋藏深度约在３５０－５５０ｋｍ之间．     

祁连山—河西走廊地壳速度结构及速度与电性的联合解释

联合利用天然地震和人工地震测深资料对祁连山—河西走廊地区进行地壳三维速度结构反演,获得了该区地壳三维速度结构图像．给出了按5km间隔的中、上地壳速度切面和地壳速度结构与莫霍界面等深线图．综合大地热流实测结果和深部岩石物性等,建立了下地壳部分熔融的韧性模型．给出了计算地震波速度和电阻率的方法与公式,进行了部分熔融状态下深部电性与地震波速度的联合数值模拟和联合解释,其结果与实测的基本一致．分析了各构造单元之间下地壳电阻率、速度与热流的关系,对下地壳部分熔融程度进行了估计．     

滇西龙陵地区地壳电性结构及其对大瑞铁路地质选线影响研究

高黎贡山地处印度板块与欧亚板块碰撞缝合带附近的横断山脉南段,是大理—瑞丽铁路（大瑞线）的必经之地,地形起伏大、构造复杂、活动性强,高黎贡山隧道作为全线控制性工程之一,其地质选线的最大困难就是对隧道深部构造环境的了解,特别是缺少对与地热、地震等联系紧密的深部地质构造的认识.为此,本文以大地电磁方法为手段,以高黎贡山隧道为主要研究对象,通过对滇西龙陵地区高黎贡山隧道越岭段两条大地电磁剖面数据的处理解释对研究区的地壳电性结构特征进行了勘探研究.结合区域地质构造特征与主要工程地质问题之间关系的分析,根据隧道主要断层地质条件设计了三维垂直断层模型,利用三维有限元开展正演模拟研究发现,测点点距、位置与横向分辨率密切相关,点距越密,分辨率越高,测点位于断层在地表投影位置能有效提高分辨率.采用大地电磁阻抗张量分解技术对两条剖面上各测点的二维偏离度和电性走向进行了计算和分析,对剖面视电阻率和阻抗相位数据进行了二维NLCG联合反演研究,揭示了沿剖面的腾冲地块、龙陵—瑞丽断裂带及保山地块10 km深度的电性结构特征及相互关系.结果表明：剖面CD电性结构呈现区域构造的三分性,腾冲地块电性结构成层性较好,保山地块成层性较差,两者均以中高阻电性特征为主,中间夹龙陵—瑞丽断裂带,电性结构反映从3 km深度以下存在几乎近于直立延伸的低阻带,推测为班公湖—怒江缝合带滇西段丁青—怒江缝合带的反映;剖面AB共划分了6条与工程密切相关的深部隐伏断裂,结合地震地质、地表地质及龙陵地震深部背景研究,推测F7-3断裂为1975龙陵7.3级地震断裂;从地表黄草坝断裂开始向下延伸,有一条发育最大深度约为4 km的低阻通道,推测为地热断裂深循环通道,其与黄草坝断裂共同控制研究区地下热水的补给、径流和排泄条件,在高黎贡山隧道线位位置形成了一个相对低温通道,为隧道方案成立的关键工程地质条件.勘探结果表明：滇西龙陵地区地壳电性结构有效的反映了高黎贡山隧道深部隐伏断裂和地热断裂深循环通道等深部构造特征,为大瑞线隧道工程地质选线提供了深部地质背景依据.