龙门山与四川盆地过渡带构造变形几何学、运动学及其对地震风险评估的影响

龙门山前至龙泉山构造带是理解青藏高原东南缘向东南扩展及其与四川地块相互作用的关键地带,也是探讨2008年5.12汶川MW8.0级地震的构造变形机制及开展地震风险评估的关键部位。     

深部俯冲板片三维构造重建及其几何学、运动学研究——以汤加—克马德克地区俯冲板片为例

西南太平洋板块与澳大利亚板块之间的汤加—克马德克俯冲带,是研究地球动力学最重要的区域之一.本文研究根据MIT-P08地震数据,结合板块构造边界、地震活动分布、海岸地形数据等,基于GOCAD软件平台建立三维地震层析成像,对西南太平洋板块的汤加—克马德克俯冲板片进行三维解释.地震层析成像显示汤加—斐济地区地幔至少存在三个"高速"异常体.早期汤加—克马德克俯冲板片穿过地幔转换带,并进入下地幔,最大深度达1600 km.三维构造模型揭示了汤加—克马德克板片在深度600~800 km处存在断折形变,该俯冲板片去褶皱恢复后,测量其俯冲的最大位移达2600 km.汤加—克马德克板片开始快速俯冲的时间至少在30 Ma之前,平均移动速率约为68~104 mm /a.俯冲板片三维构造重建和恢复,可以有效揭示俯冲板片几何学、运动学,为研究深源地震成因、地球深部变化过程和动力学机制提供约束.     

珠江口盆地白云凹陷下地壳伸展与陆架坡折的关系

随着深水油气勘探和深水盆地研究的推进,白云凹陷陆架坡折在张裂结束后发生快速跃迁、上下地壳伸展存在不均一性等一系列地质现象逐渐受到学者的关注,这些问题的解决对被动大陆边缘演化过程的认识具有重要的推动作用.根据中国海洋石油总公司(CNOOC)提供的地震地球物理数据,计算出白云凹陷地壳的拉张因子(β)分布.并选取白云凹陷内13条精确解释的长地震剖面,分别计算出沿剖面的上下地壳拉张因子,并获得拉张因子的平面分布,揭示上下地壳在拉张过程中的不同贡献.结果显示:白云凹陷全地壳拉张因子由西北向东南逐渐变大,反映了地壳由陆向洋减薄的特征.上地壳拉张因子较小,而下地壳比上地壳的拉张贡献大,表明白云凹陷新生代变形受脆性伸展作用控制不大,而主要受韧性伸展作用控制.数值模拟计算过程表明白云凹陷初始地壳应为热减薄地壳.下地壳拉张因子由北部向深海盆边缘逐渐增大,并出现两个拉张中心,分别对应于白云凹陷和荔湾凹陷.在23.8和13.8 Ma这两个时期,陆架坡折形态都与下地壳拉张因子等值圈闭的外缘走向近似,且都处于下地壳强烈变化的地区,推测由下地壳伸展和下地壳流动引起的盆地沉积沉降作用是控制陆架坡折发育位置的一个重要因素.     

用三维运动学模式研究太阳暗条消失与行星际扰动

本文用19个行星际扰动事件为样本,采用三维运动学模式研究暗条消失事件（简称FD事件）与行星际瞬变扰动间的关系．太阳上的扰动源取行星际扰动前2-5d以内的所有FD事件,用势场模式计算得到的源表面磁场为背景,模拟每个扰动在行星际中的传播及其相互作用过程,观察扰动到达地球的时间和扰动大小．从模拟的结果来看,FD事件与行星际扰动事件有较好的对应关系,说明FD事件是行星际瞬变事件的一类重要的太阳源．19个事件中有2个没有对应的FD事件,5个模拟结果与观测结果相差较大,其余12个模拟结果与实际观测符合很好．这与过去这方面的工作有所不同,我们具体模拟了每个扰动事件的传播过程,同时考虑了扰动间的相互作用,包括扰动与共转流之间的相互作用,为太阳-行星际-地磁链天气过程的预报奠定了基础．     

用三维运动学模式研究太阳暗条消失与行星际扰动

本文用19个行星际扰动事件为样本,采用三维运动学模式研究暗条消失事件（简称FD事件）与行星际瞬变扰动间的关系．太阳上的扰动源取行星际扰动前2-5d以内的所有FD事件,用势场模式计算得到的源表面磁场为背景,模拟每个扰动在行星际中的传播及其相互作用过程,观察扰动到达地球的时间和扰动大小．从模拟的结果来看,FD事件与行星际扰动事件有较好的对应关系,说明FD事件是行星际瞬变事件的一类重要的太阳源．19个事件中有2个没有对应的FD事件,5个模拟结果与观测结果相差较大,其余12个模拟结果与实际观测符合很好．这与过去这方面的工作有所不同,我们具体模拟了每个扰动事件的传播过程,同时考虑了扰动间的相互作用,包括扰动与共转流之间的相互作用,为太阳-行星际-地磁链天气过程的预报奠定了基础．     

三维初始破裂的理论与实验研究及其在解释断层现象中的意义

简述了受压表面(半椭圆)裂纹的三维破裂实验结果,并对三维破裂的应力判据理论进行了研究。对弥合初始破裂的方法进行了改进。指出Palaniswamy和Knauss提出的极值(EV)方法存在重要缺陷,主要是只考虑了两个欧拉角(2EA),忽略了第三个欧拉角的变化。如果将三个欧拉角(3EA)全部考虑进去,其弥合效果会有质的变化,能够弥合成实验观测到的曲面,而不是平面。提出了法向矢量法(NSDV),并证明和3欧拉角法(3EA)等效。证明法向矢量法(NSDV)可以进一步优化为求最大主应力的主面集合法(CFPDP)。用主面集合法的计算结果可以很好地弥合已有的三维破裂实验中观察到的初始破裂曲面。主面集合法可以用于椭圆裂纹模型弥合埋深断层的滑动段破裂。三维破裂研究的结果,可以用来解释地震断层中大量的跨尺度破碎现象,解释板缘断层在低剪切力作用下地震的发生以及孕震过程中EDA(张性扩容各向异性)裂隙引起的介质各向异性机理。     

南海北部珠江口与琼东南盆地构造-热模拟研究

珠江口盆地和琼东南盆地位于南海北部的大陆边缘,本文在此地区选取了13条典型剖面,进行了构造沉降史和热史的模拟,初步探讨了其新生代以来的构造-热演化历史.其研究结果表明:珠江口盆地存在两次热流升高过程,分别为始新世(56.5~32 Ma)和渐新世(32~23.3 Ma).琼东南盆地存在三期加热和两期冷却过程,始新世盆地热流缓慢升高,渐新世西部地区热流持续升高,而东部地区热流升高持续至16 Ma,并在5.4 Ma以来存在一期快速沉降,由西向东加热事件逐渐变弱.南海北部陆缘存在多期次裂谷作用、热流升高的特征;"热沉降"阶段也非完全处于热衰减期,晚期也存在热流升高的加热事件,这些都有别于典型的被动大陆边缘盆地的热演化模式.     

南海北部陆缘珠江口盆地岩石圈热结构

沉积盆地岩石圈热结构特征是岩石圈构造-热演化过程的综合反映和盆地热史恢复的约束条件,对盆地动力学研究和油气资源评价具有重要意义.由于海洋勘探难度大、勘探程度低,相对于大陆地区,边缘海盆地比较缺乏岩石圈热结构方面的研究.本文在收集整理珠江口盆地及邻区大地热流数据的基础上,补充收录了自2003年以来发表的新数据,绘制了研究区最新版的大地热流等值线图;基于中美合作双船地震剖面揭示的深部地壳结构计算了研究区的壳-幔热流、深部温度以及"热"岩石圈厚度.研究表明,珠江口盆地地壳热流介于18.7~28.6 mW·m-2,地幔热流介于36.9~91.4 mW·m-2,壳幔热流比值0.23~0.75;由陆架、陆坡至中央海盆,在地壳热流逐渐减小的情况下地表热流逐渐递增,说明地表热流分布主要受深部热作用控制;盆地"热"岩石圈厚度介于34.0~87.2 km,平均65.5 km,反映出显著拉张减薄的特征.     

南海珠江口盆地钻井BHT温度校正及现今地温场特征

温度是盆地现今地温场研究最重要的基础参数之一,针对钻井井底温度（BHT）一般低于地层真实温度的情况,本文对珠江口盆地16口钻井的BHT数据进行了校正,并根据校正后的温度数据采用最小二乘法新增计算了16个地温梯度及大地热流数据.结合前人发表数据,本文绘制了珠江口盆地最新地温梯度等值线图及大地热流等值线图.除此之外,系统收集整理了盆地钻井大地热流、生热率以及热导率等参数,利用一维热传导方程计算了盆地1～5 km深度处的温度,并绘制了盆地深部温度等值线图.在此基础上,分析了盆地现今地温场特征及其成因,以期为珠江口盆地地球动力学背景研究及油气资源评价与勘探提供地热学参数.     

珠江口盆地大地热流特征及其与热岩石圈厚度的关系

沉积盆地现今热流特征是岩石圈构造-热演化过程的综合反映和盆地热史恢复的必要约束条件,其总体变化趋势与热岩石圈厚度密切相关.本文根据新收集的珠江口盆地19口钻井温度数据,新增计算了19个大地热流数据,其中12个数据位于深水区（水深大于300 m）,丰富了该盆地深水区钻井地热数据.结合前人研究成果,绘制了该盆地的大地热流图,并分析了其热流分布特征.在此基础上通过求解一维热传导方程,计算得到36口井位处的热岩石圈厚度,量化了盆地大地热流与热岩石圈厚度间的关系.结果显示,珠江口盆地大地热流值介于24.2~121.0 mW·m-2,平均71.8±13.6 mW·m-2,新增盆地深水区钻井平均热流值高达84.5±4.4 mW·m-2.大地热流分布整体上从陆架区到陆坡区升高,而热岩石圈厚度整体分布趋势与大地热流相反.大地热流与热岩石圈厚度间存在良好的指数相关性.     

Thallium Distribution in Sediments from the Pearl River Basin,China

Thallium (Tl) is a rare element of high toxicity. Sediments sampled in three representative locations near industries utilizing Tl‐containing raw materials from the Pearl River Basin, China were analyzed for their total Tl contents and the Tl contents in four sequentially extracted fractions (i.e., weak acid exchangeable, reducible, oxidizable, and residual fraction). The results reveal that the total Tl contents (1.25–19.1 µg/g) in the studied sediments were slightly high to quite high compared with those in the Chinese background sediments. This indicates the apparent Tl contamination of the investigated sediments. However, with respect to the chemical fractions, Tl is mainly associated with the residual fraction (>60%) of the sediments, especially of those from the mining area of Tl‐bearing pyrite minerals, indicating the relatively low mobility, and low bioavailability of Tl in these sediments. This obviously contrasts with the previous findings that Tl is mainly entrapped in the first three labile fractions of the contaminated samples. Possible reasons were given for the dominating association of Tl with the residual fraction (>95%) of the mining area sediments. The significant role of certain K‐containing silicates or minerals of these sediments on retaining Tl in the residual fraction, discovered by this study, provides a special field of research opportunity for the Tl‐containing wastewater treatment.     

Quantifying the impact of climate variables on reference evapotranspiration in Pearl River Basin,China

ABSTRACT

The impact of climate variables on monthly reference evapotranspiration (ET_o) is a critical issue in water resources management and irrigation planning. The spatio-temporal contribution of climate variables to ET_o in the Pearl River Basin (PRB), China, from 1960 to 2016 were calculated based on sensitivity and relative change of each climatic variable. The results show that annual ET_o total decreased by 1.64% and diminished in magnitude from the southeast to the northwest. Sunshine duration, wind speed and relative humidity decreased by 15.5%, 7.4%, and 4.0%, respectively, while average temperature increased by 4.25%. The ET_o showed a positive sensitivity to all variables except relative humidity, which showed a negative sensitivity. Sunshine duration had the highest contribution of ?4.26%, and the overall decrease in ET_o was mainly caused by the declines in sunshine duration and wind speed, which offset the positive impact of rises in average temperature and reduction in relative humidity.     

Evaluation and hydrologic validation of TMPA satellite precipitation product downstream of the Pearl River Basin,China

With high spatio‐temporal resolution and wide coverage, satellite‐based precipitation products can potentially fill the deficiencies of traditional in situ gauge precipitation observations and provide an alternative data source for ungauged areas. However, due to the relatively poor accuracy and high uncertainty of satellite‐based precipitation products, it remains necessary to assess the quality and applicability of the products for each investigated area. This study evaluated the accuracy and error of the latest Tropical Rainfall Measuring Mission Multi‐satellites Precipitation Analysis 3B42‐V7 satellite‐based precipitation product and validated the applicability of the product for the Beijiang and Dongjiang River Basins, downstream of the Pearl River Basin in China. The study first evaluated the accuracy, error, and bias of the 3B42‐V7 product during 1998–2006 at daily and monthly scale via comparison with in situ observations. The study further validated the applicability of the product via hydrologic simulation using the variable infiltration capacity hydrological model for three hydrological stations in the Beijiang River Basin, considering two scenarios: a streamflow simulation with gauge‐calibrated parameters (Scenario I) and a simulation after recalibration with the 3B42‐V7 product (Scenario II). The results revealed that (a) the 3B42‐V7 product produced acceptable accuracy both at the daily scale and high accuracy at the monthly scale while generally tending to overestimate precipitation; (b) the product clearly overestimated the frequency of no rainfall events at the grid cell scale and light rainfall (<1 mm/day) events at the region scale and also overestimated the amount of heavy rain (25–50 mm/day) and hard rain (≥50 mm/day) events; (c) under Scenario I, the 3B42‐V7 product performed poorly at three stations with gauge‐calibrated parameters; under Scenario II, the recalibrated model provided significantly improved performance of streamflow simulation with the 3B42‐V7 product; (d) the variable infiltration capacity model has the ability to reveal the hydrological characteristics of the karst landform in the Beijiang Basin when using the 3B42‐V7 product.     

珠江流域东江（东莞段）溶解氧时空变化及其影响因素

溶解氧是水生生态系统健康程度的重要度量指标,研究溶解氧时空变化及其影响因素对揭示河流溶解氧动态过程和理解水体生物地球化学循环具有重要意义.当前,许多河流均存在溶解氧偏低问题,严重影响河流水质.基于此,收集了珠江流域东江(东莞段)上游桥头、中游樟村和下游沙田泗盛3个水质监测站的实测资料,采用折线图和箱型图分析溶解氧在月、季节和年际时间尺度下的变化规律及其空间差异;采用最大信息系数、交叉小波转换和多元线性回归3种方法解析溶解氧时空变化的影响因素.结果表明:空间分布上,溶解氧浓度从上游到下游逐渐降低,低值区分布在入海口处的沙田泗盛站,多年平均溶解氧浓度仅为3.11 mg/L.时间变化上,2011-2019年溶解氧主要在11.64个月的周期下循环变化.溶解氧展现出明显的季节性.3个站点丰水期溶解氧浓度比枯水期分别降低1.68、2.03和1.77 mg/L.驱动因素上,溶解氧的时空变化受到多个因素的综合作用.桥头站和樟村站水质较好,水温是这两个站点溶解氧时空变化的主要影响因素.其主要在8～16个月的周期上调控溶解氧变化,在两个站点分别可以解释溶解氧整体变化的70%和57%.沙田泗盛站受多条支流汇...     

珠江三角洲地区重力资料解释的深部断裂系统

对珠江三角洲地区布格重力资料系统处理、研究、解释,确认珠江三角洲地区地壳深部存在近EW向、NW向、NE向三组断裂。近EW向断裂是深部主要断裂,大部分断裂深及30km以上,其中有些断裂是以往很少为人们关注的。NW向断裂分布也比较广泛,但深度相对较浅,大都在10km左右,不超过20km。NE向断裂虽然地表出露最广,规模最大...     

川西凹陷孝泉地区3D3C量地震资料采集方法

川西坳陷孝泉地区深层须家河组致密砂岩气藏属于典型非常规裂缝性气藏,储层识别、裂缝检测、含气性识别是气藏研究的重点和难点.转换波3D3C勘探可同时获得反映岩石骨架和各向异性特性的C波资料及反映骨架及流体特性的P波资料,因而适用于川西孝泉深层超致密裂缝性气藏.在3D3C地震勘探中,三维三分量地震采集方法是采集到高质量多分量原始资料的技术保障,本文重点研究这种采集方法.首先根据地球物理参数,结合地质任务要求,分析了三维三分量观测系统设计的方法及观测系统参数,然后根据分析结果和勘探目的层的实际情况设计了同时适合纵波勘探和转换波勘探的面元尺寸、最大和最小炮检距、接收线距、束间滚动距等参数并确定了三维三分量观测系统.该观测系统在孝泉地区资料采集中,获得的三分量资料波组特征清楚,同相轴连续,反射信息丰富;Z分量剖面和R分量剖面反射层次清楚,目的层反射特征明显,具有非常好的构造形态一致性.