华北地区岩石圈类型: 地质与地球物理证据

根据华北地区的地质和地球物理特征, 区分出华北地区的克拉通型、造山带型和裂谷型3 种岩石圈类型, 依据岩石学方法以及地震波速与成分的关系, 建立了华北地区克拉通型、造山带型和裂谷型岩石圈的壳幔岩石学结构和化学结构. 研究表明, 华北地台具有与全球典型克拉通一致的特征, 鄂尔多斯为经历了中新生代地台“活化”和“改造”后残存的克拉通岩石圈, 陆壳主体成分由TTG构成, 岩石圈地幔主要由强亏损的方辉橄榄岩构成, 它于晚太古宙-早元古宙最终形成以后, 一直保持至今, 其壳幔岩石学结构可以作为华北乃至中朝地台克拉通型岩石圈的一个参照. 中生代时期, 华北地台中东部地区在燕山造山过程中被“活化”, 大量对流地幔物质与热输入使该区原来的TTG陆壳组分被改造成为花岗质陆壳, 岩石圈地幔被燕山期形成的方辉橄榄岩-二辉橄榄岩所代替. 燕山-太行山是华北东部地区新生代发育裂谷作用后残留的造山型岩石圈, 因为经历了新生代的伸展减薄, 现今的厚度不能代表燕山期造山时的地壳和岩石圈地幔厚度, 但岩石圈地幔和陆壳的物质及其结构仍然是燕山运动期间造山时形成的. 新生代时期, 华北东部的大陆裂谷作用形成以华北东部平原为代表的裂谷型岩石圈; 随着裂谷发育, 大量玄武岩喷发, 使燕山期的“酸性化”陆壳又被“基性化”, 燕山期形成的岩石圈地幔被破坏形成以二辉橄榄岩为主体的喜山期岩石圈地幔; 裂谷型地壳和岩石圈地幔经历了岩石圈尺度上伸展减薄和热侵蚀, 现今地球物理探测的岩石圈地幔和陆壳的物质和结构是新生代形成的. 华北地区岩石圈形成和演化表明, 大量对流地幔物质与热输入是不同类型岩石圈形成的关键, 壳幔岩石学结构是岩石圈演化的综合记录, 它们是中新生代中国大陆动力学系统与华北地台东侧的太平洋板块共同作用的结果.     

海洋天然气水合物的地球物理研究(Ⅰ)：岩石物性

本文综述了含水合物沉积物的岩石物性模型，讨论水合物饱和度与岩石物性的关系，关于纵波速度与水合物饱和度的关系，有一些简单模型，如孔隙度降低模型，时间平均方程、时间平均－Wood加权方程，也有复杂模型，如根据弹性模量计算的模型、根据等效介质中地震波传播理论的模型，本文还介绍了含水合物沉积物的电阻率、电导率模型与含注重气沉积物的岩石物性。     

根据波速—压力关系评价岩石岩性、物性的实验研究

本文在实验室里对老爷庙油田馆陶组（Ng）油气贮层砂岩岩芯的孔隙度φ、空气渗透率κ、骨架密度ρma、岩石密度ρb和不同有效覆盖压力△P下岩芯的声波时差△t,做了精确测量,用回归分析拟合了φ-K、φ-ρb、φ-△t和V-△p（△t-△p）的经验关系式;保持原始孔隙结构不变的前提下,在岩芯饱和各种矿化度的孔隙流体时测定了声波时差△t与孔隙度φ的关系.研究结果表明,当贮层的φ-K、φ-ρb和φ-△t相关时,可用声波时差△t或波速V解释贮层的岩性,并可反演求出贮层的φ、K和ρb;地层有效覆盖压力对贮层的孔隙度和波速具有明显的影响.根据V-△p曲线的变化规律,可以评价贮层的岩性和埋藏地质体的油、气储集能力.这些结果对油田地震勘探和石油测井资料的解释具有重要的参考价值,并为预测储油有利地区和评价贮层提供了一种新的途径.     

根据波速-压力关系评价岩石岩性、物性的实验研究

本文在实验室里对老爷庙油田馆陶组（Ng）油气贮层砂岩岩芯的孔隙度φ、空气渗透率κ、骨架密度ρ_ma、岩石密度ρ_b和不同有效覆盖压力△P下岩芯的声波时差△t,做了精确测量,用回归分析拟合了φ-K、φ-ρ_b、φ-△t和V-△p（△t-△p）的经验关系式;保持原始孔隙结构不变的前提下,在岩芯饱和各种矿化度的孔隙流体时测定了声波时差△t与孔隙度φ的关系.研究结果表明,当贮层的φ-K、φ-ρ_b和φ-△t相关时,可用声波时差△t或波速V解释贮层的岩性,并可反演求出贮层的φ、K和ρ_b;地层有效覆盖压力对贮层的孔隙度和波速具有明显的影响.根据V-△p曲线的变化规律,可以评价贮层的岩性和埋藏地质体的油、气储集能力.这些结果对油田地震勘探和石油测井资料的解释具有重要的参考价值,并为预测储油有利地区和评价贮层提供了一种新的途径.     

西藏高原西部综合地球物理与岩石圈结构研究

通过对西藏高原西部吉隆-鲁谷-三个湖地球物理剖面综合研究,以及在此基础上的岩石圈结构综合研究、分析与解释,提出了该地区的岩石圈结构的构造单元划分的地球物理方法和划分的标志。     

利用地质及地球物理观测方法解释岩石物理特性的实验结果

利用地质及地球物理观测方法解释岩石物理特性的实验结果巴卡耶夫Ｍ．Ｋｈ（乌兹别克斯坦科学院地震学研究所，塔什干）ＩＮＴＥＲＰＲＥＴＡＴＩＯＮＦＯＲＴＨＥＬＡＢＯＲＡＴＯＲＹＲＥＳＵＬＴＳＯＦＭＯＵＮＴＡＩＮＲＯＣＫＰＨＹＳＩＣＡＬＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳＯ...     

地球物理资料的联合反演

用迭代模拟方法进行地球物理反演时必然涉及到用调整模型参数来拟合观测资料的问题。地震和位场模型响应均会受到调整岩石性质参数的影响。这种“联合反演”的目的是要得到一个模型,使它与有效的地表和钻孔地球物理资料相符。尽管地球物理资料的反演一     

地球物理观察和岩石包体约束华北岩石圈地幔结构、性质及过程

对岩石圈物理、化学结构进行多维度的高精度限定,可为其形成演化等重要基础科学问题提供可靠依据.华北深部岩石圈经历多期次复杂改造过程,导致物理、化学结构参数的改变.厘清岩石圈精细结构中各参数空间分布特征,有助于对改造范围、程度及机制进行有效制约.通过地震学、重力学及地热学综合研究,结合深源岩石包体的定深(岩石圈中的层位)、定性(化学的和物理的)和定年(形成和改造年龄)成果,文章构建了华北岩石圈地幔多维度物理、化学结构模型.研究表明:华北陆块岩石圈地幔横向上存在高度不均一性,除陆块内部的局部地区保留有太古宙-古元古代难熔、强烈交代的地幔,大部分已转变为元古代甚至显生宙饱满、弱交代的地幔.岩石圈地幔结构组成特征表明,华北东部地幔受改造强烈,甚至最终完全置换;华北中部过渡带和西部保持相对稳定,但是西南缘岩石圈受到明显改造.     

根据地球物理和地震学资料的综合分析研究震源区形成的规律性(以北天山为例)

根据各种参数综合,利用地震学标志和表征地壳深部构造的地球物理标志,以北天山为例,在北纬41°30′-43°30′和东经75°00′-80°00′地区范围内划出15×15 km的网格单元,总数为448元区.研究了强震震源区形成规律,分出的地区与山脉、盆地和深部断裂分布相比较后得到的结果表明,多数情况下它们与已知地质构造相一致.观测到优势趋向地区界面的断裂破坏.列出了6个地震活动区的21种地震学和地球物理参数的平均标准值.根据弹性强度和能量参数,昆格-外伊犁是楔形状异常不均匀区.震情参数和应力形变状态参数组合证实坚固体的存在并强烈地积累能量.在外伊犁和阿拉木图地区,参数μ和nb几乎与昆格区相同,而参数μ、h、1gw、YM、HP、GPS在北面从昆格向阿拉木图平缓地减小,表明这些地区范围内地球动力学状态和昆格区相同,但强度偏低.在科克沙勒表现出与昆格地区有明显差异的地球动力学参数,优势的地球动力学状态为水平剪切.列举资料可以识别出有高强度特性的刚性不均匀中心区,并表现出地震活动性的最大应力状态.根据地震-地球物理资料综合,用主分量方法估计地壳的地震势.地震过程的物理数学模型表示为X1=0.74K-10.52;X1=0.21M+0.30YM+0.26HP+0.34N+0.28μ+0.51lgw+0.48h-0.35c;K1=0.28M+0.41YM+0.35HP+0.46N+0.39μ+0.671gw+0.65h-0.48c+14.2.K1为最大可能地震震级;X1为综合特征量的第一分量值.解释得到的资料可以指出,反映系统主方向的第一分量可用莫霍面温度愈高、地壳厚度愈厚、地面地形愈高来解释.在这种情况下,地壳应力比较大,地震能量源和地震活动层的厚度增加,弱地震活动性也增加.得到的结果可用于解决地震危险性评估的实际任务.根据各种参数综合,可以识别出地震发生区.     

多地球物理观测联合反演华南岩石圈温度和化学组分结构

华南块体位处中国大陆东南,对其深部结构的研究是深入认识中国东部构造及演化的基础.岩石圈的温度和化学组分结构是岩石圈结构研究的重要内容,对其的认识主要来自地球物理和地球化学两类研究.由于单一的地球物理或地球化学观测资料和方法存在其各自的局限性,需要开展综合多种地球物理资料,并结合地球化学、岩石学方法的岩石圈结构和性质的研...     

根据地球物理资料分析大别——苏鲁超高压变质带演化的运动学与动力学

中国中央造山带东部的大别—苏鲁是全球最大的超高压变质带,本文基于地球物理资料的分析和综合研究,进一步指出这一超高压变质带演化的复杂性.在扬子与中朝克拉通碰撞后大别—苏鲁地体的俯冲产生超高压变质作用.之后由于两个克拉通之间的倾斜碰撞,产生旋转与局部的拉张为岩石折返造成了良好条件.扬子的旋转也形成一对剪切力使俯冲海洋岩石圈断开和陆块反弹.然而由于南北压挤力的继续作用与大别—苏鲁地体的折返,扬子克拉通继续向大别苏鲁地体下方俯冲.这种陆-陆俯冲携带了大量大陆物质进入上地幔,诱发部分熔融和后期的地幔上隆.本文给出了大别—苏鲁演化动力学的修正模型.     

根据地球物理资料分析大别——苏鲁超高压变质带演化的运动学与动力学

中国中央造山带东部的大别-苏鲁是全球最大的超高压变质带,本文基于地球物理资料的分析和综合研究,进一步指出这一超高压变质带演化的复杂性.在扬子与中朝克拉通碰撞后大别-苏鲁地体的俯冲产生超高压变质作用.之后由于两个克拉通之间的倾斜碰撞,产生旋转与局部的拉张为岩石折返造成了良好条件.扬子的旋转也形成一对剪切力使俯冲海洋岩石圈断开和陆块反弹.然而由于南北压挤力的继续作用与大别-苏鲁地体的折返,扬子克拉通继续向大别苏鲁地体下方俯冲.这种陆-陆俯冲携带了大量大陆物质进入上地幔,诱发部分熔融和后期的地幔上隆.本文给出了大别-苏鲁演化动力学的修正模型.     

综合利用地球物理和地震资料进行北天山地震危险性研究

综合分析地震学、地球物理学资料及地壳深部构造信息，对北天山地震危险性进行评价。作为研究的数学基础采用了对正交归一函数系统进行多维随机抽样的定量分析方法。最后对分析结果的成因进行了解释。     

第二届国际地球岩石圈活动的地球物理监测研讨会在俄罗斯举行

简要介绍第二届国际地球岩石圈活动的地球物理监测研讨会的情况。会议于2005年9月12～16日在俄罗斯新西伯利亚市鄂毕河畔的科学城举行,来自6个国家的90多名代表参加了此次国际会议。会议的报告丰富多彩,科学家就地球岩石圈的地球物理活动监测研究进行了多方面的讨论,出版了6个专题的89篇研究论文。俄罗斯、中国、蒙古和哈萨克四国交界区的代表还就研究2003年9月27日发生的7．9级地震草拟了国际合作协议。     

地震断层带流体作用的岩石物理和地球化学响应研究综述

断层活动导致断裂带裂隙广泛发育,成为地壳中流体运移与聚集的有利通道和场所.流体在地震过程中具有重要作用.流体与地震破裂带内的岩石相互作用导致其具有与其他完整岩石不同的性质,包括矿物-化学组成、粒度分布及传输性质(渗透率、孔隙度)等.这些特性可以视为流体与地震断层带岩石相互作用的响应.一方面,较高的孔隙流体压力导致断层的有效正应力降低.另一方面,流体会与断层岩发生一系列水-岩反应导致矿物蚀变、分解,生成大量摩擦系数较低的粘土矿物,同时一些不稳定元素可能会随流体发生迁移,导致大量物质流失.在地震周期过程中,伴随着流体运移,断层带的物理性质(渗透性、流体压力等)也随之发生变化.同震快速摩擦生热会导致流体产生热压作用,促进同震滑动.另外,同震破裂导致断层带的渗透性快速上升,较高的流体压力会很快释放.在间震期过程中流体会使破裂趋向于缓慢变形,矿物溶解-沉淀、重结晶及压溶等作用胶结并愈合裂隙,断层强度恢复的同时断层带渗透性逐渐降低,孔隙压力又逐渐积累.研究流体的这些物理化学行为对理解地震成核、同震滑动及震后断层愈合等过程有重要意义.本文介绍了有关流体对断层带物理化学性质的改造及流体的动力学意义等方面的研究进展,总结了流体在地震周期过程中所产生的一系列岩石物理化学效应及其对地震过程的影响.     

岩石物理驱动的储层物性参数非线性地震反演方法

叠前地震反演和岩石物理反演分别是获取弹性参数和物性参数的重要手段, 两者结合有助于实现储层参数预测并精细刻画储层特征.储层物性参数的反演依赖于岩石物理模型, 在进行物性参数反演时可以将复杂的岩石物理模型做泰勒展开, 进而得到其一阶或高阶的近似表达式, 然而这会降低模型的精确性并增加反演的误差.为了提高储层物性参数反演的稳定性和准确性, 本文以碎屑岩储层为例, 提出了岩石物理驱动的储层物性参数非线性地震反演方法.首先, 基于贝叶斯框架和高斯分布约束条件, 从叠前地震数据中实现纵、横波速度及密度等弹性参数的反演.其次, 通过碎屑岩岩石物理模型建立起弹性参数与物性参数之间的联系.最后, 利用粒子群算法进行全局寻优获得较为准确的孔隙度、泥质含量和含水饱和度等物性参数.合成数据和实际资料测试结果验证了所提方法的可行性和准确性, 反演结果与测井数据吻合较好, 可有效指示含气储层区域, 本文方法在储层预测和评价方面具有广泛的应用前景.

     

地球内部岩石圈物理与动力学研究发展的新动向与今后的任务

本文通过对当代地球内部岩石圈物理与动力学发展的认识与分析，探讨了该领域的研究方向与今后的任务，并提出了相应的建议与对策     

根据重、磁和地质资料推断上莱茵地盾基底的主要构造特征

根据重、磁资料的解释及其与露头和井孔地质观测资料关系推断,构制了一幅上莱茵地盾区前威斯特伐利亚阶基底的地质素描图。该图显示出“重”而“磁性”的Saxo thuringian和“轻”的Moldanubian之间的接触关系,前者为有不同程度变质的古生界单元,并受到早石炭世基性岩的侵入,后者主要由片麻岩和花岗岩组成.这些地质结构和构造特征记录在中生代和新生代盖层之下.该墓底现在的图象主要反映晚韦宪阶和早纳尔阶(C1,欧洲)的构造特征,表现为一些磁性体及走滑断层和冲断层呈线性排列.其中主要的构造有作为Saxothuringian和Moldanubian之17边的E-W向Vittel-Lubine-Bade-Baden断层、沿现代莱茵地堑延伸的N35。左旋平搓断层系、N 60。走向的北Vosges和Saar盆地,以及oldanubianS形延伸的壳内逆冲断层,