活动断裂带附近地下水中的氢同位素变化与地震关系研究

本文主要研究活动断裂带附近地下水中的氢同位素变化与地震的相关性。2009年1月初,我们在汶川地震的发震断裂带——龙门山断裂带南缘的雅安进行考察,并开始采集地热深井的地下水样品,到5月初结束。在采样期间,龙门山断裂带发生4~5级余震多次。对所采地下水样品氢同位素δD值的分析结果表明,发震断裂带附近地下水中的氢同位素异常与该断裂带上4.0级以上地震有一定相关性。从氢同位素δD值随时间变化曲线可看出,(1)震前氢同位素δD值由背景值逐渐降低,震后升高,然后再逐渐回归背景值;(2)地震的级别越大,氢同位素δD值变化越显著;(3)从氢同位素δD值开始系统地降低到地震发生,这个过程大约可持续一周左右时间,属于临震预报的时间范畴。从本研究结果可得出地下水中氢同位素δD值异常能够反映断裂带的地震活动性,可作为5.0级以上地震临震预测的一种方法。     

钙质砂电导率与相关性问题初探

处于海洋环境中的钙质砂一般饱水含盐,将盐度评价重要参量电导率用于钙质砂中,以钙质砂的电导率反映其中的水体含盐量,对海洋环境下钙质砂土水质评价有重要意义。在某灰沙岛上选取裸露空旷的钙质砂地,距地面0.5、1.0、1.5 m的深度处埋设土壤电导率、体积含水率和温度传感器,观测记录不同深度范围钙质砂的电导率和体积含水率。基于现场钙质砂土电导率、体积含水率观测、室内不同级配的钙质砂电导率测试以及Manta2水质传感器室内测试校核,分析钙质砂电导率与孔隙水电导率的关系。结果表明,钙质砂电导率与体积含水率和孔隙水的电导率均呈线性关系,提出了适用于钙质砂电导率的计算模型。     

青藏高原东北缘现今构造变动与地震活动特征

笔者利用青藏高原东北缘20世纪70年代以来的精密水准网和跨断层流动形变网监测资料和近10a来高精度GPS观测结果,结合地质构造和地震活动,研究和探讨了该区现今构造变动和强震活动的一些特征和初步机理。结果表明：①研究区现今构造变动具有空间分布的不均一性和随时间演化的非平稳性,其总体趋势呈现为新构造时期以来的继承性;②构造变动过程中的快速隆升异常区和与之相伴生的高梯度变形带、以及显著地断层活动异常,是较强地震孕育的标志,地震往往发生在具有较高应变积累的区域附近;③印度板块对青藏高原的强烈挤压是该区构造变动与地震活动的主动力环境;构造变动和地震与块体活动及区域构造应力场变化密切相关。     

利用同震滑坡分析2014年鲁甸地震震源性质与破裂过程

2014年8月3日, 发生在中国云南省鲁甸县的MS 6.5(Mw 6.1)级地震造成了严重的灾难, 本次地震还触发了至少1024处面积大于100m2的滑坡。本文的目的是利用同震滑坡的空间分布与规模分布特征分析本次地震的震源性质与破裂过程。鲁甸地震同震滑坡分布区域的长轴展布方向呈北西南东方向, 结合区域活动构造分布, 认为其发震构造是北西南东方向的包谷垴小河断裂。地震滑坡多分布在震中的南东方向, 表明了其破裂方向是自北西向南东扩展。滑坡分布区北西部分滑坡分布较分散, 规模总体较小; 而南东部分滑坡分布相对集中, 且有几处规模较大。由于隐伏断裂型地震比地表破裂型地震触发滑坡分布面积广、数量多, 但规模较小, 因此判断发震构造的北西部分可能由于破裂面较深而隐伏于地下, 而南东部分可能产生了地表破裂且破裂面较浅。这一判断得到了野外调查结果的验证。鲁甸地震破裂自北西向南东是由深部向浅部斜向上扩展的, 这种破裂面斜向上扩展的破裂特征或许是导致鲁甸地震灾害非常严重的重要原因之一。     

2008年汶川地震破裂的滑移向量

估计同震滑移向量对于认识和理解破裂方式和破裂过程具有重要意义。2008年汶川大地震在青藏高原东缘龙门山推覆构造带的中央断裂和前山断裂上各形成了一条长250 km和72 km的地表破裂带。地震发生后至今,已经发表了大量有关同震位错沿破裂带分布的论文和报告,但绝大部分都仅仅是破裂的走向位错和垂直位错,极少有同震滑移向量的报道。这不仅是因为野外难以直接测量到水平缩短量(或拉张量),而且还因为这些走滑位错实际上是视走滑位错,部分或全部来自水平缩短或拉张。因此,仅仅根据视走滑同震位错和垂直同震位错估计的同震总滑移量肯定包含了相当大的误差。尝试利用据不同走向参考线测量到的一组(两个以上)视走滑位错来计算水平滑移向量的这一新方法,获得了中央破裂带上的7个水平同震滑移向量,并结合垂直位错量进一步计算了走滑、倾滑和水平缩短三个同震滑移分量以及断层倾角和破裂面上的同震滑移向量,综合出露破裂面的擦痕所指示的滑移向量,并对比根据矩张量解获得的震源深度的滑移向量,得出以下认识:(1)破裂南段的地表滑移向量的方位角明显小于震源深度滑移向量的方位角,表明在破裂从震源向地表传播过程中破裂面上的滑移向量发生了逆时针旋转;(2)滑移方位角向北东方向逐渐增大,表明地平面上水平滑移向量表现出顺时针旋转的趋势,而且在破裂向北东方向传播过程中近地表的走滑分量逐渐减小而倾滑分量逐渐增大;(3)几乎在每一个观测点倾滑分量都大于走滑分量,表明汶川地震的破裂方式在任何地点都是以逆冲运动为主;(4)破裂面倾角在10.4°～64.7°,平均值为41°,与天然破裂露头和探槽揭示的结果基本一致;(5)滑移向量沿破裂带的分布显示,走滑分量中段大而两端小,倾滑分量则相反,中段小两端大。     

公元600年秦陇地震发震构造分析及考证研究

据史料记载,公元600年秦陇地区发生了一次大地震。关于此次地震的震中位置、震级、震中烈度和发震构造长期存在争议。根据在陇县固关一带发现的地震崩塌体,同时结合史料考证、卫星影像判读、野外调查、探槽开挖、年龄测试等手段,研究认为:公元600年秦陇地震的发震构造为六盘山东麓断裂南段固关段;秦陇地震震中在陇县固关镇一带,震级为6$ {}^{3}\!\!\diagup\!\!{}_{4}\; $级,震中烈度为Ⅸ度。该地震的研究对于六盘山地区地震危险性评估和青藏块体北东向扩展的动力学过程理解有重要意义。      

1997年伽师地震临震预报的经验与启示

１９９７年１～４月新疆伽师发生罕见的强震群活动。几个月内在十分狭小的区域内发生７次６级强震，是新疆几十年来从未遇到过的。概述了伽师地震３次准确和较为准确的临震预报；总结了地点已知的后续强震临震预报的科学和实践问题；论述了震例总结与现实预报的差异，以及地震孕育的复杂性和地震预报的现实做法。     

陕西地震活动规律与活动断裂的关系

陕西省自公元前1177年有地震记载以来，至1980年全省共发生4级以上地震70次，其中关中地区占45次。陕西主要属于华北地震区的汾渭地震带，次为南北地震带的六盘山地震带和属于华南地震区的秦岭─大巴山地震区。地震活动具有周期性、迁移性和重复性特点。地震活动与活动构造关系密切。活动性强的构造断裂应力容易集中，当能量积累到一定程度时，需要释放在其敏感部位而发震。     

芦山地震发震构造及其与汶川地震关系讨论

芦山地震发生在巴彦喀拉块体与华南块体之间龙门山推覆构造带南段。野外考察表明,芦山地震在震中区没有形成具有构造地质意义的地震地表破裂带,仅在各山前陡坡地带出现平行于山麓陡坡的张性地裂缝、山地基岩崩塌、滑坡等边坡震动失稳现象和震动引起的砂土液化现象。重新定位的芦山地震余震分布、震源机制解和地表构造地质等分析表明,芦山地震的发震断层为一条现今尚未出露地表、其上断点仍埋藏在地下9 km以下地壳中的一条盲逆断层,走向212°,倾向NW,倾角38°±2°,上断点以上至地表的构造变形符合断层扩展背斜模型。根据汶川地震和芦山地震的余震空间分布、地震破裂过程、深浅构造关系等差异反映出它们是分别发生在龙门山推覆构造带中段和南段的两次独立地震破裂事件。     

汰内井水氡年变异常与台湾地区强震的关系

通过对汰内井水氡多年年变动态的分析,发现台湾地区强震前后汰内井水氡测值表现出持续高值的异常,这些异常多为中期与中短期异常,有时也有短临异常和震后效应。研究结果表明,汰内井水氡对台湾地区的强震有一定的映震能力,可为台湾地区的强震预测服务。     

The electrical conductivity of upper-mantle rocks: water content in the upper mantle

The electrical conductivity of upper-mantle rocks—dunite, pyroxenite, and lherzolite—was measured at ∼2–3 GPa and ∼1,273–1,573 K using impedance spectra within a frequency range of 0.1–10⁶ Hz. The oxygen fugacity was controlled by a Mo–MoO₂ solid buffer. The results indicate that the electrical conductivity of lherzolite and pyroxenite are approximately half and one order of magnitude higher than that of dunite, respectively. A preliminary model involving water and iron content effects on the electrical conductivity was derived and is summarized by the relation:

永安井水位记录水震波能力及分析

本文主要在对永安井水位记录的水震波进行统计分析 ,在此基础上 ,择出有代表性震例的水震波进行分析探讨 ,并提出一些假设进行讨论     

膨胀土的电导率与膨胀性的关系研究

膨胀土是一种高塑性、强亲水的黏性土。由于黏土矿物含量较高,膨胀土颗粒的交换阳离子含量也较高,总比表面积较大,在电导率测试指标上反映是膨胀土的导电性随膨胀性的增大而增强。选取强、中、弱3种不同膨胀等级的代表性试样,采用无电极电阻率测定仪和便携式电导率探头,测试了膨胀土泥浆和孔隙水溶液电导率测试,采用原子吸收光谱仪检测了膨胀土孔隙水溶液中的离子种类、含量等。研究表明,膨胀土孔隙水溶液的导电性与膨胀土泥浆的导电性均随膨胀性增大而增大,膨胀土的电导率和自由膨胀率具有良好的线性关系,工程中可以利用这一原理进行膨胀土的快速判别。     

上地幔顶部电导率异常的起因

地球物理深部探测研究表明,上地幔顶部个别地区具有显著的电导率异常,表现为高电导率和各向异性。造成上地幔顶部电导率异常的机理,一直以来是地球科学中极具争议的问题之一。目前比较流行的解释是由部分熔融产生的熔体和橄榄石中耦合的结构水所致,其它的解释包括由颗粒边界的石墨或硫化物以及其它一些导电性强的矿物所致。这些不同的模型,对于认识上地幔的结构、组成和性质有直接的影响。综合评述了近年来基于岩石学、地球化学、地球物理学、数值模拟和高温高压实验研究等方面的进展,对已有模型伴随的各种问题进行了探讨。局部地区的电导率异常可能主要由固态导电机制造成,但其主要载体可能不是构成地幔主体的橄榄岩,而很可能与上地幔岩石学组成上的宏观不均一性有关。不同地区上地幔顶部的电导率异常,可能由不同的因素造成,可能并不存在所谓的"单一"导电机制。     

厦门台地倾斜年变畸变现象与1994年东山海外7.3级地震

1994年 9月 1 6日东山海外 7 3级地震前一年左右 ,厦门台地倾斜E -W分量年变发生严重畸变 ,正常年变规律图象明显被破坏 ,异常出现后 1 1个月 ,东山海外发生强震。该现象可以作为闽粤近海强震的一个重要前兆指标     

干旱半干旱区土壤含盐量和电导率高光谱估算

以新疆南疆地区渭干河-库车河三角洲绿洲不同盐渍化程度的土壤为研究对象, 将土壤样品的含盐量与电导率数据和使用ASD FieldSpec Pro FR光谱仪测得土壤样品高光谱数据作为本研究原始数据. 首先, 对原始土壤光谱反射率曲线进行Savitzky-Golay滤波以消除光谱曲线噪声可能引起的误差, 对得到的光谱曲线进行对数、 倒数等15种光谱变换; 其次, 对土壤样品含盐量与电导率关系进行分析, 并通过两者与土壤光谱反射率不同光谱变换形式的相关性比较分析, 遴选出一阶微分、 对数倒数一阶微分、 连续统去除和连续统去除一阶微分四种相关性较好的变换形式; 最后, 以此变换形式对含盐量和电导率进行建模, 并对二者进行了高光谱估算精度的比较. 结果表明: 渭干河-库车河三角洲绿洲的含盐量与电导率的相关性较高, 达到0.9975; 电导率与四种不同光谱变换形式之间的相关性要优于含盐量, 特别在一些土壤盐渍化的敏感波段尤为突出; 无论是含盐量还是电导率, 多元逐步回归模型均优于一元线性模型, 且以电导率建立的两种回归模型的决定系数均高于含盐量. 研究表明, 土壤电导率对高光谱信息的反应比含盐量更敏感, 同时, 以电导率建模的估算精度比含盐量更高. 因此, 以电导率替代含盐量进行土壤盐渍化高光谱估算研究是一种精度更高、 速度更快的方法, 可为提高土壤盐渍化高光谱估算提供理论依据.     

Stochastic groundwater flow analysis in the presence of trends in heterogeneous hydraulic conductivity fields

Due to changes in lithostatic pressure, differential fracturing across bedding planes and irregularities in depositional environments, hydraulic conductivity exhibits heterogeneities and trends at various spatial scales. Using spectral theory, we have examined the effect of trends in hydraulic conductivity on (1) the solution of the mean equation for hydraulic head, (2) the covariance of hydraulic head, (3) the cross-covariances of hydraulic head and log-hydraulic conductivity perturbations and their gradients, and (4) the effective hydraulic conductivity. It is shown that the field of hydraulic head is sensitive to the presence of trends in ways that cannot be predicted by the classical analysis based on stationary hydraulic conductivity fields. The controlling variables for the second moments of hydraulic head are the mean hydraulic gradient, the correlation scale of log-hydraulic conductivity and its variance, and the slope of the trend in log-hydraulic conductivity. The mean hydraulic gradient introduces complications in the analysis since it is, in general, spatially variable. In this respect, our results are approximate, yet indicative of the true role of spatially variable patterns of log-hydraulic conductivity on groundwater flow systems.     

An overview of electrical conductivity structures of the crust and upper mantle beneath the northwestern Pacific, the Japanese Islands, and continental East Asia

This article reviews the electrical conductivity structures of the oceanic upper mantle, subduction zones, and the mantle transition zone beneath the northwestern Pacific, the Japanese Islands, and continental East Asia, which have particularly large potential of water circulation in the global upper mantle. The oceanic upper mantle consists of an electrically resistive lid and a conductive layer underlying the lid. The depth of the top of the conductive layer is related to lithospheric cooling in the older mantle, whereas it is attributable to the difference in water distribution beneath the vicinity of the seafloor spreading-axis. The location of a lower crustal conductor in a subduction zone changes according to the subduction type. The difference can be explained by the characteristic dehydration from the subducting slab in each subduction zone and by advection from the backarc spreading. The latest one-dimensional electrical conductivity model of the mantle transition zone beneath the Pacific Ocean predicts values of 0.1–1.0 S/m. These values support a considerably dry oceanic mantle transition zone. However, one-dimensional electrical profiles may not be representative of the mantle transition zone there, since there exists a three-dimensional structure caused by the stagnant slab. Three-dimensional electromagnetic modeling should be made in future studies.     

Temporal change in permeability of the Nojima fault zone by repeated water injection experiments

Three boreholes were drilled near the Nojima fault, which the 1995 Hyogoken–Nanbu earthquake occurred on. In order to research the properties and the healing process of the fault, water injection experiments were conducted every 3 years. In this report, we researched the permeability of the fault as a measurement of crack density or porosity of the fault zone. Pore water pressure changes in rock due to the water injections at one borehole were observed as discharge changes or groundwater level changes at the other borehole. Using numerical calculations, the permeability of the fault fracture zone was estimated for each experiment. The permeability has been decreasing as time passed, which is thought to show the fault healing process of the Nojima fault after the 1995 Hyogoken–Nanbu earthquake.