根据地震波速度和放射性生热率推导大陆地壳的热模式(Ⅰ)

实验结果表明地震波速与生热率之间存在一定的关系,爆炸地震的结果可用于估算地壳热源的分布.假定放射性生热率与深度通常存在指数关系A(z)=A_0 exp(-z/D),这里,对数减量D在整个地壳中并不一定是不变的常量,D值可能的垂向特性曾应用中欧和东欧各不同构造单元的大量的地震波速剖面进行了研究,看来参数D是随深度减小的,这与我们由U、Th、K组分热贡献而建立起来的关系D_I≤D_(Th)相似文献   

中国大陆科学钻探靶区深部温度预测

依据中国大陆科学钻探(CCSD)两口先导孔中地热测量和岩石样品热物性参数,对5000m深钻的可能钻遇温度进行了预测.先导孔中地温梯度介于1-26℃/km;岩石热导率变化为2.64-8.81W/(m@K),平均(3.4±1.26)W/(m@K);实测热流值为76-80mW/m2;30块岩石样品放射性生热率变化为(0.0-2.17)μW/m3,450m深度以上层平均(0.76±0.5)μW/m3,以下层段平均(0.48±0.2)μW/m3,生热率随深度递减,但变化趋势难以明确判定.分别对热流和热导率取上、下限,采用不同的生热率随深度的分布函数,区分考虑或不考虑热导率的温度相关性,分别计算出5000m深度内可能的温度分布剖面.计算结果表明,超深井于5000m垂直深度上的温度将达到110-140℃,2000m深度的探井钻遇温度将介于54-64℃.此外,考虑热导率的温度效应后预测的温度一般高于未考虑热导率温度效应5-8℃.     

地壳和地幔中的温度分布(续)

2.热传导作用:岩石圈地温分布曲线当热传导模式存在于地表的热边界层中时,它适用于岩石圈。在深度δ_(TBL)上,地幔是向上逐步变冷的,而在较浅的深度上,温度不随时间变化,因为它反映了指向地面的热损失与来自局部放射性衰变生热作用和来自下方热流的合成作用之间的平衡。因此,在远比δ_(TBL)小的深度上,我们     

张裂型盆地地热参数的垂向变化与琼东南盆地热流分布特征

海洋热流数据是开展海洋地球动力学研究和油气资源评价的基础数据.为深入认识琼东南盆地的地热特征,本文首先利用耦合沉积作用与岩石圈张裂过程的数值模型分析了张裂型盆地主要地热参数的垂向变化特征;并通过钻孔资料的详细分析,获得了琼东南盆地44口钻孔的热流数据;结合海底地热探针获取的热流数据,对琼东南盆地地热特征及其主要影响因素进行了简要分析.结果表明:沉积作用的热披覆效应对表层热流有较明显的抑制作用,由于沉积物生热效应与披覆效应的共同作用,同一钻孔处海底表层热流与钻孔深度3000~4000m处热流或与海底间的平均热流差异很小,可以一起用于分析琼东南盆地的热流分布特征;莺歌海组、乐东组热导率随深度变化小于黄流组及其下地层热导率的变化,钻孔沉积层平均热导率约为1.7 W·(m·K)-1,钻孔地层生热率一般低于2.5μW·m-3,平均生热率为1.34μW·m-3,平均地温梯度主要介于30~45℃/km,热流介于50~99mW·m-2,陆架区热流主要集中于60~70mW·m-2,深水区钻孔具有较高的地温梯度和热流值;从北部陆架与上陆坡区往中央坳陷带,热流值从50~70mW·m-2,增高为65~85mW·m-2,并且往东有升高趋势,在盆地东部宝岛凹陷、长昌凹陷与西沙海槽北部斜坡带构成一条热流值高于85mW·m-2的高热流带.进一步分析认为,琼东南盆地现今热流分布特征是深部热异常、强烈减薄岩石圈的裂后冷却作用、晚期岩浆热事件、地壳与沉积层的生热贡献以及沉积作用的热披覆效应等多种主要因素综合作用的结果.     

蒙古国及其周边地区地震分形维度及b值研究

根据蒙古国及其周边地区的地震目录,计算了蒙古国地区地震的空间分形维度D值和震级—频度关系中的b值。结果表明蒙古国地区地震空间分形维度D值约为1.56,说明了蒙古国地区地震空间分布具有一定的丛集性。蒙古国地区b值约为0.962,非常接近1,说明蒙古国地区是一个典型的地震活动区。我们还分析了b值和D值随深度变化情况,结果揭示了蒙古国地区地壳介质结构的各向异性程度和应力分布的空间差异。文中研究结果还表明蒙古国地区地震的b值和D值呈现正相关性。     

云南腾冲地区的岩石圈热结构

腾冲地区是喜马拉雅地热带的重要组成部分。本文综合温泉资料研究了该区的水热活动特征，并从地震波速入手研究了岩石圈生热率随深度的分布以及深部热流结构组成和深部地温分布。同时也探讨了该区目前幔源原生玄武岩岩浆的起源问题。     

青藏高原东南缘热流估算及与地震活动相关性分析

青藏高原东南缘地区内部构造运动强烈,是地热资源发育与地震事件频发的活动地区.大地热流记录了发生在地球深部各种作用过程的热学信息,可以作为地质构造活动和地震活动研究的有效约束,但是大范围的热流数据测量很难实现,因此,本文根据居里面深度结合放射性元素分布等计算了青藏高原东南缘的大地热流分布.首先,通过地表放射性元素的分布计算出地表产热量的分布,然后,利用相关地热参数之间的关系迭代计算出该地区地壳上下层的热导率分布,最终估算出地表热流及地下不同深度处热流值的分布.本文结果表明:(1)青藏高原东南缘的大地热流位于44～108mW·m~(-2)之间,平均75mW·m~(-2),符合研究地区西南高、东北低的背景趋势,地壳内部热流值随深度的增加而降低.大部分地区地表热流异常与实际地热带分布相吻合,如川西、藏东南与滇西地区等地为地热高值区,川东和楚雄等地为热流低值区.(2)结合其他地球物理探测结果,总结了地壳内部热流与地震事件的联系:在地热梯度带地区,当两侧地层在一定深度范围内存在明显物性差异时,地震事件高发.     

辽宁南部的大地热流及岩石圈热结构

本文论述了辽南地区地温分布和热流分布的特征。在热流值、岩石导热率及放射性生热率等数据基础上计算出深部温度。经分析岩石圈热结构后发现,辽东块隆区和下辽河断陷盆地间地温场存在明显的横向不均匀性。并求得下辽河盆地岩石圈深度74km,辽东区岩石圈深度约127km,两者之间的过渡区约深88km。最后,在分析了海城地震发生的原因后提出“热—水—震”的观点。     

月球撞击坑的动力学研究

月球探测和月球资源的合理利用引起了广泛关注,月球撞击坑的研究可以提供月球的重要信息.统计研究表明,撞击坑的直径和大于该直径的撞击坑数目之间满足分形分布N(≥D)∝r-FD,撞击坑的深度和撞击坑的直径满足多项式关系d=kdDn.简化月球表面撞击过程为一个简单的完全非弹性碰撞,可以得到撞击的动力学微分方程;对撞击过程的阻力项做非线性近似并忽略非齐次项,可以得到撞击方程的解析解:y=dtanh(kdt).由此得到撞击物的撞击速率随撞击深度二次方减小:v=kd2-ky2,撞击坑形貌方程满足方程:lnr=1/nln(kd2)/(vt)-β/nr.理论推导撞击坑的深度和撞击坑的直径满足多项式关系,这和实际撞击坑的统计结果相符合.在无标度区域,撞击物的速率和大于该撞击速率的撞击物数目之间满足分形关系:N(≥v)∝v-FD,速率分布为:f(v)∝v-(FD+1).     

可进行因式分解的各向异性非均匀介质中的射线追踪

引入了可因式分解的各向异性非均匀介质(FAI)的概念.在FAI介质中,位置相关密度归一化弹性参数a_(?)(z_1)可在下列意义上进行因式分解:a_(?)(z_i)=f~2(x_i)A_(ij(?)),A_(ij(?))是常数项,与笛卡儿坐标无关,f(x_i)是z_i的任意连续函数.因而,在FAI介质中所有的密度归一化弹性参数都按照相同的方式依赖于坐标z_i,但各向异性和非均匀性的通性不受限制,a_(ij(?))(z_i)的因式分解导致了某些重要射线理论表达式和方程(程函方程等)的因式分解,及特别简单的射线追踪和动力学射线追踪.对FAI介质的特定类型,甚至可求这些方程的解析解或半解析解.     

中纬地区Sq(Z)谐波分桥及Sq焦点纬度检验

本文通过对中纬地区地磁 Z 分量五次谐波的分析,得到振幅及位相随纬度分布变化及各次谐波变化规律:夏季衰减最大;随纬度的增加 m=1,2,3次谐波冬季比夏季和春季下降快;冬季的位相变化较快。焦点纬度(?)f(Z)和(?)f(H)符合较好。1980年 A_1、A_2、A_3较59年大,但衰减较快。     

Hi-net速度微分与KiK-net 加速度对比研究

首先介绍了日本防灾科学技术研究所Hi-net和KiK-net台网布设情况和数据格式, 然后利用Hi-net和KiK-net共同记录到的282次M_j≥5.0、 震源深度≤100 km的地震, 分析了Hi-net速度微分与KiK-net加速度对数峰值比、 对数反应谱比的分布特征及其随震级、 距离的变化关系, 讨论了速度微分结果在幅值和频谱两方面的不确定性. 结果表明, 数字型速度记录微分与观测加速度无论是峰值还是频谱均存在一定差异, 不能将其直接用作加速度. 考虑到对数峰值比和对数反应谱比在不同震级档、 距离档存在一定规律, 因此对速度微分结果的峰值和特定周期的反应谱除以一定的系数, 可以降低数字型速度记录数值微分造成的不确定性. 另外, 也可采用概率的形式描述这种不确定性.      

青藏高原及周缘地壳浅层构造应力场量值特征分析

以"中国大陆地壳应力环境基础数据库"中的实测地应力数据为基础,合理筛选出地理空间范围为21°N-40°N,73°N—110°N的近2000条数据,深度范围0~2 km.通过将研究区内实测地应力扣除重力影响,并考虑数据样本数量沿深度分布不均匀的问题,分析构造应力场的作用.重力影响的扣除采用海姆假说与金尼克假说两种模式估算其下限与上限,给出了青藏高原及周缘及青藏地块、南北地震带北、中、南段上构造应力和构造差应力随深度分布的特征和量值范围,结果显示:(1)青藏高原及周缘地区最大水平应力σ_H、最小水平应力σ_h随深度D呈线性增加:σ_H=22.115D+5.761、σ_h=14.893D+3.269;最大水平构造应力σ_T、最小水平构造应力σ_t的量值估算范围分别为4.609σ_T15.522D+4.609、3.121σ_t6.366D+3.121(D0);构造差应力σ_T-σ_t=7.222D+2.492,地表值(D=0 km)为2.5 MPa左右,随深度增加以7.2 MPa.km~(-1)的梯度增大;(2)在测量深度范围内,青藏地块、南北地震带北、中、南段研究区σ_T、σ_t、σ_T-σ_t,随埋深均呈线性增大;D=1 km时,各地块σ_T的统计回归值中最大为30.1 MPa,最小为17.6 MPa,量值由大到小排序依次为:青藏地块、南北带北段、南北带中段、南北带南段;D=1 km时,各地块σ_T-σ_t,的统计回归值中最大为15.8 MPa,最小为8.9 MPa,量值由大到小排序依次为:青藏地块、南北带北段、南北带中段和南北带南段.总体表现为青藏地块强、南北带较弱的基本特征.(3)与南北带相比较,青藏地块地壳在从南向北的挤压作用下呈现出明显的"浅弱深强"特点.     

共和盆地干热岩地热资源的成因机制:来自岩石放射性生热率的约束

共和盆地位于青藏高原东北缘,是我国重要的干热岩地热资源赋存区之一．成因机制研究是干热岩地热资源研究中最为基础与核心的工作之一,也是干热岩地热资源潜力精细评价和合理开发利用的重要依据．本文基于98块采自共和—贵德盆地岩石样品的放射性生热率数据,分析了盆地主要岩性岩石的放射性生热率分布特征,讨论了共和盆地干热岩地热资源的成因机制,并初步建立了干热岩地热资源的成因模式．研究表明,共和盆地恰卜恰地热区沉积岩（以泥岩和粉砂质泥岩为主）放射性生热率为1.21～2.02μW·m~(-3),平均值为1.67±0.29μW·m~(-3);以花岗岩和花岗岩闪长岩等为主的基底岩石的放射性生热率介于1.17～5.81μW·m~(-3)之间,平均值为3.20±1.07μW·m~(-3)．贵德盆地扎仓寺地热区沉积岩（以砂岩和泥质砂岩为主）放射性生热率为1.83～2.40μW·m~(-3),平均值为2.13±0.23μW·m~(-3);基底花岗质岩石的放射性生热率介于0.92～6.49μW·m~(-3)之间,平均值为2.81±1.40μW·m~(-3)．测试数据显示共和—贵德盆地基底花岗岩不存在高放射性生热率异常．但是,新生代以来印度—欧亚板块持续性陆-陆碰撞作用造成的壳内放射性生热元素富集层增厚,导致了花岗岩放射性生热率的热贡献量同步增大（30.3～40.5mW·m~(-2)）,因此,花岗岩放射性生热可为共和盆地干热岩地热资源提供稳定的壳内热源基础．基于放射性生热率数据和热流配分研究,结合研究区已有地质-地球物理研究资料,本文认为壳内部分熔融层作为附加热源为共和盆地干热岩地热资源提供了重要的附加热流贡献．在此基础上,本文初步构建了共和盆地干热岩地热资源成因模式：加厚地壳花岗岩放射性生热与壳内部分熔融层供热．     

全球尺度海拔高度对陆地高等植物的叶蜡正构烷烃δD值的影响初探

野外研究表明叶蜡δD_(n-alkane)值可以作为古高度重建的代用指标.然而,由于缺乏全球范围叶蜡δD_(n-alkane)值对高度的分析,限制了全球范围内叶蜡δD_(n-alkane)值作为古高度重建代用指标的可靠性.基于全球植物叶蜡δD_(n-alkane)值的数据库,分析了陆生高等植物叶蜡δD_(n-alkane)值随海拔高度的变化.叶蜡δD_(n-alkane)值随高度增加而下降的趋势对应于降水δD(δD_(prec))值随高度的变化,表明叶蜡δD_(n-alkane)值可以有效记录δD_(prec)值的变化.当消除纬度效应时,全部植物叶蜡δD_(n-alkane)-高度的递减率为(-1.01±0.10)‰(100m)~(-1),而双子叶植物和单子叶植物分别为(-1.03±0.13)‰(100m)~(-1)和(-0.47±0.13)‰(100m)~(-1).我们的研究证实了利用叶蜡δD_(n-alkane)值获取全球古高度变化的指标是可靠的,全球叶蜡δD_(n-alkane)-高度的整体递减率为叶蜡未调查区域提供了古高度重建的一种选择.     

青藏高原地区湖泊正构烷烃有机单体氢同位素组成及其水文与环境应用

湖泊沉积物中正构烷烃氢同位素组成(δD)广泛应用于古环境变化研究,但其正构烷烃通常包含多种植物来源,使其作为环境和气候指标进行解释时面临许多挑战.我们系统调查了青藏高原地区15个湖泊中51个沉水植物(包括39个眼子菜、1个狐尾藻和11个川蔓藻),13个藻类(包括5个轮藻、3个刚毛藻和5个水绵)以及20个湖边陆生植物(包括10个灌木和10个草本植物)正构烷烃的δD值.结果表明:藻类和沉水植物C29正构烷烃δD值与湖水δD值显著正相关(藻类:R~2=0.85,p0.01,n=9;沉水植物:R~2=0.90,p0.01,n=25),表明这些藻类和沉水植物正构烷烃的δD值反映了湖水δD值的变化.不同种属的藻类和沉水植物,以及不同水文条件下生长的同一种属植物,其氢同位素分馏值(ε_(a/w))并不稳定,表明生物合成和环境条件(如盐度)可能会影响藻类和沉水植物的δD值.希里沟湖(封闭湖)中川蔓藻的δD值显著偏正于其湖边草本植物的δD值(one-way ANOVA,p0.01),但可鲁克湖(开放湖)中的轮藻植物与其湖边草本植物的δD值接近(one-way ANOVA,p=0.8260.05),表明干旱半干旱地区湖泊中藻类和沉水植物仅在封闭湖记录了湖水相对于大气降水富集δD值的信号.对每一个藻类和沉水植物样品,不同碳数正构烷烃δD值无明显差别,表明结合Paq和平均链长(ACL)等指标,不同碳数正构烷烃δD值的差值能帮助我们判断沉积物中正构烷烃的植物来源,及分析古湖泊盆地的沉积类型(开放沉积或封闭沉积).     

四川地区深度小于30m钻孔的_s(30)估计方法

本文收集了733个四川地区的实测钻孔数据,从中筛选出深度大于30m的268个钻孔剖面资料。分别获得了10m、15m、20m、25m和28m不同深度处的平均剪切波速_s(d)与_s(30)的对数线性相关关系。同时还与Boore(2004)的结果做了对比分析,比较了采用常数外推法和对数线性外推法得到的不同深度处剪切波速的残差分布。结果表明,不同深度处剪切波速_s(d)与_s(30)的对数相关关系可能具有一定的区域性特征,本文得到的对数关系更适合四川地区。对数线性外推法与常数外推法相比,前者的系统偏差更小;随着深度的增加,两种方法的外推误差均逐渐减小,但常数外推法普遍低估了_s(30)值;当深度较浅时,低估的情况更为明显。本文的研究结果为利用大量的不足30m的钻孔资料估计_s(30)值提供了参考。     

广义线性固体Q值的建模研究

基于广义线性固体给出一种Q值松弛时间建模的优化方法,该方法对恒定和随时间变化的Q值均适用.深入研究了建模初始应力松弛时间选取方法及建模的误差问题.通过研究发现将应力松弛时间的倒数的对数均匀分布在从最低频率的一半到最高频率的二倍的区间内可以得到较高的建模精度,同等条件下分布区间选取过大或过小均会造成建模精度的降低.对实际数据进行建模发现该方法在恒定Q值建模中有较高的精度.通过这种建模方法,对近似于有机玻璃(PMMA)和改铸高岭土的随时间变化的Q值进行建模,建模结果验证了该方法的有效性.对于随时间减小的Q值函数的建模误差相对更大,可以采用增加SLS(一个阻尼器和一个弹簧串联再与一个弹簧并联)个数的方法提高建模精度.     

鄂霍次克微板块东部俯冲带区域地震b值及应力场特征

古登堡-里克特震级-频度关系式中的b值与剪切应力(或偏应力)大小被认为存在着负相关的关系,因此b值常被用作估算区域应力大小的指标.本文利用1970-2018年鄂霍次克微板块东部俯冲带区域的地震目录,使用最大似然法对该区域的b值进行空间扫描,得到了该区域沿海沟走向不同区域及不同深度的b值分布,进而调查与分析其应力状态及地球动力学特征.结果显示不同俯冲区域的b值分布具有4个共同特征:1)地壳范围内的高b值特征,表明其剪切应力较低;2)俯冲板片与上覆板块耦合强烈的区域b值较低,表明该位置剪切应力较高;3)弧前区域b值较高,表明其剪切应力较低;4)海沟东侧的太平洋板块与软流层接触的区域b值较高,表明该位置剪切应力较低.上述这些b值分布结果及其剪切应力分布,是能够与俯冲带的地球动力学结构与特征相关联的.我们也发现在水平方向上,在浅部区域(0~40km深度范围),勘察加地区的剪切应力相对于北日本地区和千岛地区更低;在更深的区域(40~80km深度范围),千岛地区弧前区域的剪切应力较低.由本文俯冲带区域力平衡估算得到的俯冲接触面上的剪应力大小能够解释鄂霍次克微板块东部俯冲带不同接触界面上的b值大小及其分布差异.本文得到的日本海沟附近区域平均b值在大地震前后的时间变化揭示了该区域震间、震前和震后的应力演化过程.     

从地震波的衰减规律探索近震震级测定方法

本文研究现行测定近震震级公式M_L=logAμ+R(△)对同一个地震而言,各地震台站测定的震级大不一致的原因入手,从地震波的衰减规律探索测定近震震级方法。本文认为主要有四个原因造成近震震级测定结果不一致。(一)震级起算函数R(△)存在明显的地区性差异;(二)地震波传播过程中存在扩散作用的影响;(三)震源位错方式对辐射地震波能量和能谱具有方向性差异;(四)震源深度影响。这四方面的问题,用简单的台基校正是解决不好的。因此,首先必须建立近震震级的起算函数并重新测定出适合本地区情况的震级起算函数R(D)值。地球介质本身的性质在各个地区是不同的。它的非完全弹性、非均匀性以及地震波本身的传播还有随距离增加而振幅随之减小的扩散作用,使地震波的振幅实际按: A_μ=A_u·D~(-N)·e~(-a·D) (1)的规律衰减。根据李克特(C.F.Richter)震级公式的原始意义,对(1)右边取对数、移项整理得: M_L=logAμ+NlogD+a·Dloge (2)并设M_l=logA_u,R(D)=NlogD+a·Dloge取N=1则 M_L=LogAμ+R(D) (3)式中R(D)为近震震级起算函数。选用山东省台网记录的11个典型地震,102个台组的数据统计求得衰减系数a=0.011524,因此可根据R(D)=logD+0.005005D计算本地区的任何距离上的R(D)值。在地动位移计算方法上采取三维矢量合成,使共解决能量、能谱辐射的方向性影响和震源深度影响。