松辽盆地中央坳陷区中—新生代岩石圈厚度演化

岩石圈厚度演化为揭示深部动力学过程提供依据和重要信息。本文通过恢复松辽盆地中央凹陷区典型单井的热历史,利用实测的热物性参数和前人所确定的地壳分层结构,基于地热学相关理论计算了松辽盆地中—新生代主要地质时期的“热”岩石圈厚度。研究表明,松辽盆地中央凹陷区热流演化有两个阶段：1）晚白垩世逐渐升温阶段,此期间热流逐渐增加,最终在白垩纪末期达到最大热流值;2）新生代以来的热流衰退阶段,此阶段构造活动相对稳定,大地热流在此期间逐渐减少,现今热流平均为78.2 mW/m²。松辽盆地岩石圈厚度在早白垩世为42 km左右,白垩世末期降低至36 km左右,现今岩石圈厚度增加至55 km。这主要是由于在侏罗纪—白垩纪时期,中国东部大陆岩石圈整体处于东西拉张的环境中,地壳和岩石圈伸展减薄,导致白垩纪末期岩石圈减薄,此后盆地整体处于拗陷构造发育期,岩石圈再次增厚至现今的55 km。本文的研究成果初步揭示了松辽盆地中—新生代岩石圈演化的过程,为松辽盆地深部动力学过程提供依据,并具有重要的科学意义。

     

燕山中部大地热流及岩石圈热结构特征——以承德市七家-茅荆坝地热田为例

燕山中部地区地热资源丰富,地热地质条件较好,但该地区大地热流测量工作较少,岩石圈热结构研究尚未开展,制约了该地区的地热地质研究与资源勘探开发。本文以该地区的七家-茅荆坝地热田为典型区,结合地温测井、取样测试、数据收集与分析,初步查明燕山中部大地热流特征及浅部-深部岩层热物性特征,填补了大地热流值测量空白区,在此基础上建立了研究区热结构概念模型,估算其深部地温分布。研究得出燕山中部大地热流值变化较大,平均约57 mW/m²,与周边温泉水温存在较好的相关关系。其中七家-茅荆坝地热田大地热流值较高,为74.9 mW/m²。通过深部地温分布计算得出七家—茅荆坝地区居里面埋深为21.5～22.8 km,莫霍面温度约815℃,分析结果与前人研究成果较为一致,验证了本文所建立岩石圈热结构模型的准确性。     

沧县隆起中部大地热流及岩石圈热结构特征：以献县地热田为例

岩石圈热结构是了解大陆岩石圈构造变形及演化等大陆动力学问题的重要基础,更是地热田热源机理研究的核心问题,尤其对于深部地热资源开发具有重要的科学指导意义.沧县隆起中部地热资源丰富,地热地质条件较好,但该地区岩石圈热结构尚不明确,制约着区域地热资源勘查开发.本文以沧县隆起中部献县地热田为研究区,开展了4 000 m深井测温、精细的岩土热物性测试,查明了该区大地热流特征及热结构特征,填补了大地热流测量空白区,建立了研究区岩石圈热结构概念模型,估算了其深部温度及岩石圈厚度.结果表明,献县地热田大地热流值为70.58 mW/m²,居里面埋深约为24 km,莫霍面温度约为749℃,热岩石圈厚度约为85～96 km.     

中上扬子区奉节-观音垱剖面深部温度场及热结构特征

在大地热流密度分布的基础上,本文基于二维稳态热传导方程,根据研究区热导率、生热率等热物理性质参数,对横穿川东北地区、秭归盆地、黄陵穹窿和江汉盆地等几个构造单元的奉节（FJ）-观音垱（GYD）地学剖面进行了温度场数值模拟研究,获得了其深部热结构认识。模拟结果显示,地幔热流自西向东逐渐升高,变化范围约为25.3～34.7 mW/m²。莫霍面温度大约在380 ℃～450 ℃之间变化。热岩石圈厚度自西向东先稍微增厚,后逐渐变薄,变化范围约为115～171 km。江汉盆地中新生代的伸展作用使其地幔热流稍有升高,“热”岩石圈厚度相对较薄（约116 km）,而川东北地区则受到早期的挤压和晚期的抬升剥蚀作用,地幔热流相对较低,其深部“热”岩石圈厚度也相对较厚（约168 km）。     

渤海盆地现今岩石圈热结构及新生代构造-热演化史

依据236口井共2 706组的静温数据以及25口井的系统测温数据,分析计算了渤海盆地地温梯度及大地热流;建立地壳分层结构模型,利用回剥法计算现今地幔热流、深部温度以及岩石圈厚度;在此基础上,利用地球动力学方法恢复本区热流演化史。结果表明：渤海盆地背景地温梯度为322 ℃/km,热流值为648 mW/m2;盆地现今热岩石圈厚度在61~69 km之间,地幔热流占地表热流的比例在60%左右,属于“热幔冷壳”型岩石圈热结构,盆地地壳底部或莫霍面温度变动在548~749 ℃之间;热流演化的特征与盆地的构造演化背景吻合,新生代以来盆地经历了3期岩石圈减薄并加热的过程,在东营组沉积末期热流达到最高(70~83 mW/m2）,这期间盆地内产出多期碱性玄武岩,表明盆地经历了波及地幔的裂谷过程,随后进入热沉降期,热流逐渐降低,盆地向坳陷型转变。     

安徽省阜阳盆地及周边大地热流分布特征

阜阳盆地位于周口坳陷的东部,地热资源丰富,但基础地热地质研究相对较少,尤其对区内大地热流研究尚属空白。为深入研究本区地热资源,为地热资源潜力评价提供数据支持和科学依据,本文基于收集的6口钻孔测温资料、实测的4口稳态测温数据以及61块岩心样品热导率测试数据,计算出了4个大地热流值。研究结果表明：研究区0~2 281 m内现今地温梯度为23.4℃/km~35.5℃/km,平均值为27.9℃/km;热导率介于0.968~4.932 W/（m·K）之间,平均值为1.959 W/（m·K）;对应的大地热流值介于44.7~63.8 mW/m²之间,平均值为53.4 mW/m²,与周口坳陷已发布的各大地热流平均值53.4 mW/m²一致,但却较明显低于中国大陆地区（平均值60.4 mW/m²）、中国东部（平均值61.9 mW/m²）、研究区东部两淮煤田（平均值58.3 mW/m²）以及南部秦岭造山带（平均值61.4 mW/m²）,并发现与四川盆地、柴达木盆地等国内主要的克拉通型盆地较接近,同时远远低于汾渭地堑、渤海湾盆地等新生代构造活跃的裂谷型盆地,反映出区域构造处于稳定状态;同时,区内热流之间有一定的差异,主要是受区域地质构造背景、基底起伏、沉积盖层、断裂活动等影响。

     

南华北盆地群岩石圈热-流变结构

结合南华北盆地群现代地温场资料和深部地震测深资料及岩石热物性参数,对南华北盆地群的热结构进行了研究。结果表明：南华北盆地群平均热流值为53.7 mW/m2,地幔热流为30～34 mW/m2,莫霍面温度为500～550℃,热岩石圈厚度为110～130 km。在此基础上,进行了岩石圈流变模拟,探讨了研究区的岩石圈流变特征及其地球动力学意义。南华北盆地群岩石圈强度为（7.6~23.3）×1012 N/m,具有显著的 “三明治”结构。上地壳表现为脆性变形,中、下地壳为韧性的流动变形。这一分层变形机制决定了南华北盆地群的成盆演化动力学过程。     

柴达木盆地英东地区大地热流及影响因素

英雄岭构造带是柴达木盆地油气最为富集的地区之一,地温场对油气成藏过程有重要影响,也是油田开发工程实施的重要参考.利用试油静温数据,结合激光扫描法开展岩心热导率及放射性生热测试,对研究区地温场进行了研究.英东地区地温梯度为31.8～35.3℃/km,平均为33.6℃/km,新近系热导率为1.8～2.4W/m/K,平均为2.07W/m/K,大地热流值为65～74mW/m²,平均为69mW/m².热流呈“西高东低”特征,昆北、南翼山及一里坪等地热流值超过65mW/m²,而阿尔金山前、冷湖构造带及涩北等地较低,咸水泉和冷湖等地普遍低于50mW/m².新近系实测平均生热率为2.84μW/m³,对热流的贡献约20%.研究区具有“热壳温幔”特征,其影响因素包括地壳放射性生热、蚀源区高U中酸性侵入岩、印度板块汇聚引起的构造热及热岩石圈厚度较薄等.     

秦岭造山带与渭河地堑地电结构研究

秦岭造山带作为典型的陆内复合造山带,发生过强烈的构造变形,与北部的渭河地堑形成独具特色的盆山构造体系,目前其深部结构状态与盆山耦合响应缺乏深层动力学过程的理解,为此以跨越秦岭造山带、渭河地堑布设一条170 km的大地电磁测深剖面,通过宽频带和长周期大地电磁观测,构建秦岭造山带和渭河地堑深部地电结构,研究结果表明:1)秦岭造山带存在多重叠置的巨厚岩石圈,南秦岭与北秦岭地壳尺度存在明显的结构化差异; 2)扬子地块向北楔入到南秦岭岩石圈地幔中,南、北秦岭之间在上地幔存在低阻条带痕迹表明了楔入作用的前缘位置; 3)渭河地堑存在巨厚的沉积盖层,厚度由南向北逐渐减薄,由南侧的7~8 km减到北侧的3~4 km。渭河地堑下地壳至上地幔区域分布的两个低阻块体表明其岩石圈存在明显的电性差异,这种差异性的存在表征了华北地块南向挤压作用背景下软流圈上涌的贡献。     

松潘地块若尔盖盆地与西秦岭造山带岩石圈尺度的构造关系——深地震反射剖面探测成果

若尔盖盆地和西秦岭造山带作为青藏高原东北缘典型的新生代盆山构造,其接合部位的岩石圈结构及其深部构造关系为青藏高原东北缘板块碰撞的深部过程等研究奠定基础。横过盆山结合部位的深地震反射剖面长约63km,记录时间30s(TWT),探测深度超过莫霍面深达岩石圈地幔。该剖面首次揭露出青藏高原东北缘的盆山结合部位地壳和上地幔盖层的结构,发现了若尔盖盆地和西秦岭造山带下地壳以北倾为主的强反射特征,这种北倾的反射特征提供了若尔盖盆地俯冲到西秦岭造山带之下,而西秦岭造山带逆冲推覆到若尔盖盆地之上的地震学证据,初步揭示出若尔盖盆地和西秦岭造山带在挤压构造体系下形成的岩石圈尺度的构造关系,近于平坦的Moho反射特征反映两者在造山后期又经历了强烈的伸展作用。     

Geochemistry of Thermal Waters of Continental Margin of Far East of Russia

Studied waters belong to warm(T=30-50℃),alkaline(pH=8.9-9.3),low mineralized(TDS235 mg/1)Na-HCO_3 or Na-SO_4-HCO_3 thermal waters with high content of SiO_2(up to 81 mg/l)and F(up to 3.9 mg/1),occur on modern volcano-tectonic rejuvenated areas of Eastern Sikhote-Alin orogenic belt.Low~3He concentration as well as N_2/O_2 and N_2/Ar ratios exclude influence of deep mantle fluid.New rare earth element data constrain our understandmg of water-rock interaction occurring in the water source region.Meteoric origin of waters is proved by stable isotope values varying from-71‰to-136.1‰and from-10.8‰to-18.8‰forδ~2U andδ~(18)O respectively.REE patterns reflect high pH,resultfing from water-rock interaction and oxidative conditions.Calculations of deep aquifer temperature using Na-K and quartz geothermometers show 116.8-131.1°C and 82.2-125.8℃respectively.Presence of deep faults both with abnormal thermal gradient(~45-50 K/km)define unique geochemical shape of thermal waters of Sikhote-Alin,area,where no present volcanic activity is registered.     

黄土路基沉降曲线特征分析

在分析郑西客运专线试验段路基沉降实测资料的基础上,提出沉降变形常规预测方法受观测时间及单次观测结果的影响比较大,不利于用来预测最终沉降。通过分析现场沉降变形与时间关系曲线,提出路基沉降的发展主要受固结的影响,其发展是一个从沉降增加到趋缓的过程,可以明显分为固结变形及流变变形,并用非饱和土等效固结理论加以解释,提出了一种利用s- 曲线特征预测最终沉降量的方法,经检验对比发现其预测结果受观测时间及单次观测结果的影响比较小,优于其它常规预测方法     

沉管隧道基槽爆破施工对既有堤岸稳定性影响的数值仿真分析

结合爆破数值模拟中爆破荷载的特点,分析了各种荷载施加方法的特点及爆破震动场模拟的要求,基于圣维南荷载等效原理,提出了爆破荷载的等效施加方法,即将作用在炮孔壁上的爆破荷载等效后,施加在同排炮孔中心线或者面上来模拟爆破荷载的作用。结果表明,等效施加方法在近区存在一定差异,但在中远区吻合得较好。利用该等效荷载施加方法,采用三维实体模型计算分析了某沉管隧道基槽爆破施工对既有堤岸稳定性影响,计算了周围不同位置、不同深度位置处的振动响应,并在此基础上,分析研究了减小爆破振动对既有结构物影响的减振措施,可为类似工程提供借鉴。     

Structure of sediments of kaolinite

In an assembly of clay particles placed in a fluid, each particle is typically subjected to: (1) double-layer repulsive forces; (2) van der Waals attractive forces; and (3) contact mechanical forces. The study presented here concerns an approximate, quantitative analysis of clay suspensions, with considerations to the first two - the physico-chemical forces. Using recent theories to calculate the physico-chemical forces between two clay particles in an approximate model of an assembly, the equilibrium void ratio of a clay suspension is computed. The mechanical forces are ignored in the analysis. The results serve to verify the validity of physico-chemical theories employed and help interpret experimental data more fundamentally in terms of the system variables.     

岩石坚硬程度对核电厂地基-基础地震响应特征的影响分析

考虑核电厂地基-基础的动力相互作用,应用显式动力有限差分法分析了地震作用下极软岩、较软岩、坚硬岩上核电厂建筑结构基础的地震响应特征,比较了岩石坚硬程度对基础加速度反应谱的影响。研究表明：随着岩石坚硬程度的提高,核电厂建筑物结构基础的地震响应有增加的趋势;在周期轴上,基础处的加速度反应谱曲线会随着岩石坚硬程度的提高逐渐向短周期（高频段）方向移动。在高频段,建造于较坚硬岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在中等频段,建造于较软岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在低频段,岩石坚硬程度对加速度反应谱的影响不显著。     

不同形式诱导缝的等效强度承载性能的数值分析

将考虑尺寸效应规律的混凝土等效断裂模型应用到不同形式诱导缝等效强度公式中,得到了修正后的不同形式诱导缝的等效强度公式。同时,得到了诱导缝等效强度的变化曲线,并比较了单双向间隔诱导缝的优劣,得到双向间隔诱导缝优于单向间隔诱导缝的结论,为高拱坝中诱导缝的设计提出了建议。     

Strains of scattering of near-field of a point source

Three dimensional scattering of near-field is studied for dilatation and rotation in the time domain. The perturbation method is applied to solve the equation of motion for the first order scattering from a weak inhomogeneity in an otherwise homogeneous medium. The inhomogeneity is assumed close enough to the point source so that the near-field intermediate wave is dominating over the far-field sphericalP andS pulses. The integral expressions are derived to relate dilatation and rotation of scattering to the radial fluctuations of velocities and density in the inhomogeneity. These integrals are solved to calculate the strains of scattering from (a part of) an inhomogeneous spherical shell of arbitrary curvature. Variable curvature may allow the shape of inhomogeneity volume element to change uniformly from spherical to rectangular. Rotation of scattering from a spherical shell is independent ofP wave velocity inhomogeneity. Dilatation of scattering does not involveS wave velocity inhomogeneity but its gradient. The back scattering results are obtained as a special case. Strains are computed numerically, for hypothetical models to study the effects of various parameters viz., velocity inhomogeneity, distance of source from inhomogeneity and from receiver, and thickness of inhomogeneity. The curvature of the spherical shell is varied to study the effects of the shape of inhomogeneous volume element on scattering.     

土石坝心墙水力劈裂分析

简要分析了水力劈裂的发生条件、力学机理。基于水压楔劈机理,利用有限元方法建立了一种水力劈裂的发生判定方法。该方法假定心墙预先存在局部渗透弱面（裂缝）,通过将裂缝位置的单元材料改为裂缝软材料,考虑库水进入裂缝后对裂缝周围土体的作用,建立水力劈裂分析的平面有限元模型,确定裂缝端部垂直于裂缝面的正应力,进而依据该正应力判断水力劈裂发生的可能性,该方法同时可模拟水力劈裂的发展过程。     

土的可恢复剪胀的一种解释

从土的各向异怀角度对土的可恢复剪胀现象进行了解释。基于各向异性情况下的土体弹性本构关系理论分析，认为土的可恢复剪胀现象可部分归因于土的各向异性引起的弹性剪胀。借助有关土体弹性参数实验结果，研究了应力诱导各迥异性对土体弹性剪胀的影响，结果表明：随土体应力诱导各向异性的增大，土体的弹性剪胀也增大。从土体弹性剪胀角度研究了土的卸荷体缩条件，认为土体卸荷体缩取决于加载应力路径的应力增量比，给出了土体出现卸荷体缩的区域。