噪声互相关成像方法在浅层结构勘查研究现状及展望

近年来随着背景噪声成像方法逐渐趋于成熟,随着研究理论的深入,被众多学者应用于地球深部速度结构研究中,且已取得较好的研究成果。在浅层结构研究中,获得更多的浅表物性信息将极大的提升对浅层结构的认识。噪声互相关成像方法所获得横波速度信息,对地下断层、空洞、溶洞等速度差异较大的地下结构有效识别,将有助于我们对地震等地质灾害做出合理的预防。本文意在通过噪声成像近年来的研究现状,尤其是浅层结构勘查应用(如城市地下结构、矿产、断层等),介绍噪声成像的发展背景,数据处理特点,综述其在浅层结构勘查方面的应用及可靠性,探讨其技术方法的完善,以获得浅层精细3D或4D结构图。     

南京市浅层地温场研究——基于分布式光纤测温技术

浅层地热能作为新型能源受到了国际国内的广泛关注,常规的电阻式温度传感器受电磁干扰,不适合长期在野外复杂环境中使用.本文应用抗干扰能力强的分布式光纤测温技术,对南京市19个百米深钻孔进行地温测量,获得了2018年冬季与2019年春季南京市浅层地下温度分布.综合南京市水文和地质条件,得出结论:浅层地温的变化相对于气温的变化...     

利用接收函数方法研究青藏高原东南部地壳结构

青藏高原东南部作为板块碰撞的前缘地带一直是地球科学研究的热点,为了揭示碰撞前缘地带地壳结构特征,作者 利用布设在中国青藏高原东南部的38个宽频带流动台站记录的2487条远震P波接收函数,采用接收函数CCP叠加（共转换点 叠加）和H-κ叠加两种方法获得了研究区域详细的地壳厚度图像和泊松比值。研究结果显示：两种方法获得的地壳厚度特征 具有较好的一致性;青藏高原东南部地壳厚度存在明显的东西差异和南北差异;喜马拉雅构造区内莫霍面深度变化较大, 介于65~80 km之间;拉萨地体内莫霍面深度介于72~80 km之间;雅鲁藏布缝合带两侧地壳厚度突变,缝合带北侧和南侧地 壳厚度相差约8 km。研究区域平均泊松比值较小,为0.24,和大多数造山带泊松比偏低的特征类似。研究区域中下地壳广 泛存在强转换界面,该界面可能对应中下地壳高速层的上界面,埋深40~70 km,表明壳内发生深熔或部分熔融作用,导致 壳内发生重力分异,在中下地壳形成了高速薄层。     

基于背景噪声的自相关与HVSR联合成像在广东惠州城市浅层结构探测中的应用

随着我国城市化进程快速推进,大中小城市呈现地下空间全面开发的态势。然而城市地下空间开发利用存在地下情况不明、结构不清的问题,这在很大程度上影响了地下空间的开发利用和城市战略布局规划。广东惠州是典型的东部中型城市,为了避免老城区建成后地下水土质量不清楚、地下空间资源量不明确、城市地下空间资源开发无科学数据支持等问题,特在研究区开展绿色无损的背景噪声成像研究,以查明惠州地区的第四系及断层的发育情况,为新区成功建成提供数据支持。笔者等以台间距10 m、测线总长度1 km的密集地震台阵为基础,利用两条测线共200台的背景噪声数据,使用噪声自相关与噪声HVSR两种方法分别对研究区两条线性测线分别进行计算,通过数据预处理,单台数据处理,多台数据整合,最后得到了两条测线的自相关剖面和HVSR剖面。研究显示,研究区第四系基岩顶面时间域范围为20~100 ms,深度域范围为5~20 m,浅层P波速度范围为400~500 m/s,这与收集到的钻孔等资料相一致。研究表明基于密集台阵的噪声自相关与HVSR联合成像方法是一种高效、绿色、低成本的方法,可用于调查第四系分界面（强波阻抗分界面）及浅层沉积物中的活动断层。     

基于背景噪声的自相关与HVSR联合成像在广东惠州城市浅层结构探测中的应用

随着我国城市化进程快速推进,大中小城市呈现地下空间全面开发的态势。然而城市地下空间开发利用存在地下情况不明、结构不清的问题,这在很大程度上影响了地下空间的开发利用和城市战略布局规划。广东惠州是典型的东部中型城市,为了避免老城区建成后地下水土质量不清楚、地下空间资源量不明确、城市地下空间资源开发无科学数据支持等问题,特在研究区开展绿色无损的背景噪声成像研究,以查明惠州地区的第四系及断层的发育情况,为新区成功建成提供数据支持。笔者等以台间距10 m、测线总长度1 km的密集地震台阵为基础,利用两条测线共200台的背景噪声数据,使用噪声自相关与噪声HVSR两种方法分别对研究区两条线性测线分别进行计算,通过数据预处理,单台数据处理,多台数据整合,最后得到了两条测线的自相关剖面和HVSR剖面。研究显示,研究区第四系基岩顶面时间域范围为20~100 ms,深度域范围为5~20 m,浅层P波速度范围为400~500 m/s,这与收集到的钻孔等资料相一致。研究表明基于密集台阵的噪声自相关与HVSR联合成像方法是一种高效、绿色、低成本的方法,可用于调查第四系分界面（强波阻抗分界面）及浅层沉积物中的活动断层。     

综合多频率地质雷达天线探测活断层浅层结构——以玉树活动断裂为例

地质雷达技术具有操作性强、分辨率高、探测深度深、对地表环境无破坏和可重复探测等特点,在活断层探测中具有很大的优势。为验证综合多中心频率地质雷达天线探测活断层地下浅层结构效果,以民主村处发育的玉树活动断裂为研究对象,采用25 MHz、100 MHz、250 MHz和500 MHz中心频率的地质雷达天线对活断层浅层结构进行探测,并与探槽剖面进行效果对比。研究结果表明:低中心频率的地质雷达天线（25 MHz和100 MHz）可获取大范围内深度较深（约32 m）的活断层地下浅层结构的整体形态,从雷达图像上可识别出主断层分布范围、断层倾向及地下浅层结构等;而中高中心频率的地质雷达天线（250 MHz和500 MHz）则可获取局部范围内深度较浅（约3 m）的地下浅层结构,尤其是500 MHz天线。探测结果与地表构造地貌形态和探槽剖面地质构造一致,表明综合多中心频率地质雷达天线探测玉树活动断裂浅层结构的有效性和适用性,为活断层研究提供多尺度数据及方法支持。      

青藏高原东南部地壳导电性结构与断裂构造特征——下察隅-昌都剖面大地电磁探测结果

根据2004年在青藏高原东南部完成的下察隅—昌都(1000线)宽频带大地电磁探测剖面数据研究高原东南部地壳导电性结构及断裂构造特征,这有助于推进印度与亚洲岩石圈碰撞、俯冲构造模式的研究。研究结果表明,沿剖面上地壳大范围分布的是规模不等的高阻体,电阻率大约在90～3000Ω.m,厚度由南向北增加,底界面的深度大约在5～30km变化。高阻层之下发现由不连续高导体构成的中地壳低阻层,其电阻率小于10Ω.m;其结构与青藏高原中、西部的壳幔高导体相似,但规模小得多,底面埋深也浅得多。沿剖面的上地壳存在多组规模不等、产状不同的横向电性梯度带或畸变带,它们反映了沿剖面地区地壳的断裂分布。通过与该区高精度重力资料对比,在重要的电性梯度带上,均存在布格重力低异常和负重力均衡异常。结合区域地质资料分析推断了嘉黎—然乌、班公—怒江和甲桑卡—赤布张错等主要断裂构造带的空间格局。     

青藏高原西缘壳幔电性结构与断裂构造: 札达-泉水湖剖面大地电磁探测提供的依据

青藏高原西缘札达至泉水湖剖面大地电磁探测结果表明, 研究区被雅江缝合带、班公-怒江缝合带划分为3个构造区域, 由南至北分别为喜玛拉雅地体、冈底斯地体和羌塘地体.研究区内普遍存在中下地壳高导层, 高导层的顶面埋深起伏较大, 冈底斯内的高导层埋深大, 羌塘和喜玛拉雅地体内的高导层埋深较浅.在班公-怒江缝合带南侧高导层埋深最大, 班公-怒江缝合带南北两侧高导层埋深存在一个约20km的错动.冈底斯地体内的地壳高导层呈北倾形态, 南羌塘的地壳具有双高导层.沿剖面的上地壳存在多组规模不等、产状不同的电性梯度带或畸变带, 反映了沿剖面地区的缝合带与断裂带分布情况.根据电性结构特征, 推断了雅江缝合带、班公-怒江缝合带以及龙木措、噶尔藏布等主要断裂的构造特征与空间分布.      

利用深地震反射剖面开展矿集区深部结构的探测:现状与实例

深地震反射剖面技术以其探测精度高的优势被作为岩石圈精细结构研究的先锋技术,并在全球典型矿集区结构探测中发挥了重要作用.为深入研究青藏高原碰撞造山成矿系统深部结构与成矿过程,本文系统总结了深地震反射技术发展现状,梳理了该技术在加拿大、澳大利亚、中国、俄罗斯、瑞典等全球多个国家的典型矿集区的应用实例,归纳总结了地壳深部结构对矿集区控矿因素的影响,阐述了地壳、上地幔深部结构与深部成矿过程的关系.从全球实例看,深地震反射剖面探测成果为大型矿集区的形成提供了深部线索,反射透明区可能是地幔流体向上运移通道,形成矿集区的成矿物质与能量来源,表明地幔物质参与了成矿作用;具有很强反射特征的断裂系统,包括大型断层、滑脱面和剪切带,是成矿流体从下地壳向上迁移的通道;矿集区深地震反射剖面中“亮点”反射可能是火山活动的深部岩浆上涌至中地壳后而形成的残余岩浆囊的反映.揭露精细的矿集区深部结构不但对矿集区构造历史演化的重建具有重要作用,还对未来成矿潜力和前景靶区的确定具有重要指导意义.     

西藏易贡滑坡堰塞湖的卫星遥感监测方法初探

利用多时相、多平台的卫星遥感数据,监测了西藏易贡滑坡发生后易贡湖的变化情况,快速获取了各时相的湖水面积;利用数字高程模型求取易贡湖各时相的水位与水量;并进行了导致溃坝的洪水的水力学计算.卫星监测和计算结果与现场调查结果基本一致.表明利用卫星遥感数据定量监测地质灾害是可行的.     

西藏笨多高位变形体遥感解译与危险性预测分析

以易贡藏布上游笨多高位变形体为例,结合野外地面调查、无人机综合摄影调查、光学遥感动态调查和数值模拟预判等方法,对笨多高位变形体的发育特征及其可能形成灾害链的危险性进行预测分析。研究结果认为：（1）笨多高位变形体位于断层内,岩体破碎、岩体结构面发育、强度较低。目前笨多高位变形体内强烈变形的小型崩塌体12处,裂隙64条。（2）根据InSAR解译结果发现笨多高位变形体共有两处变形区,其中BX1变形区域规模较大,且最大形变速率达到85 mm/a,一旦失稳下滑具有较高的堵江风险。（3）对变形体失稳后危险性预测分析可知,笨多高位变形体发生失稳后会堵塞易贡藏布,堆积体平均厚度为90 m,形成堰塞湖回水长度达25 km。坝体堵塞形成的回水区域对上游的忠玉村溃决后对下游村镇的威胁程度均较高。（4）根据堰塞体的风险特征,探讨了开挖泄洪洞排泄洪水的处理方案。     

1980-2005年藏东南然乌湖流域冰川湖泊变化研究

基于1980年地形图和1988年、2001年Landsat数据以及2005年中巴资源卫星数据,对藏东南然乌湖流域1980-2005年25 a来冰川和湖泊的面积变化进行了研究.结果表明:1980-2005年间,冰川面积从496.64 km2减少到466.94 km2,冰川萎缩了29.7 km2,萎缩速率为1.19 km2·a-1 ,萎缩量占冰川总面积的5.98%,冰川面积占流域总面积的比例从22.42%减小到21.08%.区域冰碛湖泊面积则从1980年29.79 km2增大到2005年33.27 km2,湖泊面积扩大了3.48 km2,增加的速率为0.14km2·a-1,扩大面积占湖泊总面积的11.68%,湖泊而积占流域总面积的比例从1.34%增加到11.5%.其中,冰川面积在1980-1988年萎缩速率为1.73 km2·a-1 ,1988-2001年为0.82 km2·a-1和2001-2005年为1.3 km2·a-1.而湖泊面积在1980-1988年扩涨速率为0.11 km2·a-1,1988-2001年为0.12 km2·a-1,2001-2005年为0.27 km2·a-1,湖泊逐年加速扩涨.从流域内的气象数据来看,温度升高,是该区域冰川萎缩的根本原因,湖泊加速扩涨主要受到冰川萎缩,冰川融水量加大的影响.     

分布式光纤测温技术在黑河中游地表水与地下水转换研究中的应用

本研究首次应用分布式光纤测温技术,监测张掖市临泽县平川段的黑河河床表面温度与河水温度,确定了该时段黑河中游湿地临泽平川段的地表水地下水转换情况。分布式光纤测温系统温度分辨率为0.01℃,采样间距为0.25m,时间间隔为4min。通过对全长550m的河床表面温度与河水温度连续监测,分析该区段温度场动态,发现试验区河段河流受地下水补给,有地下水溢出带。通过河床表面温度与河水温度、环境温度的对比,清楚反映了该河段温度异常带的分布与变化规律,明确了地下水溢出带的位置与地下水溢出强度。     

卫星遥感在西藏安多幅1∶25万区域第四纪地质调查中的应用

对西藏安多县1∶25万图幅的ETM+图像进行几何精校正和镶嵌后,选取ETM+7、ETM+4、ETM+3波段进行假彩色合成并与全色波段融合,获得研究区1∶25万ETM+影像图;根据不同地质体的影像特征并结合野外踏勘,建立了遥感解译标志;对沉积物、地貌、水系及新构造等进行了初步目视解译,编制了1∶25万第四纪遥感解译图;结合野外地质调查,对研究区的第四纪沉积物的成因类型和分布范围、地貌特征及分区、新构造运动等方面进行了研究。区内分布最广的是晚更新世的冰水、冰碛物及冲洪积物;区内不仅存在晚更新世冰蚀谷,而且发育规模较大的中更新世古冰蚀谷;通过线性影像、水系及洪积扇的偏转等特征,对区内新构造进行了识别及活动性质的初步判断。此研究不但较好地体现了遥感技术在高原区域第四纪地质调查中应用的优点,而且为青藏高原隆升及其环境变迁的研究提供了参考资料。     

西藏扎布耶湖晚更新世沉积物230 年代学研究

本文应用全溶样品的等时线模式,较成功地测定了藏北高原西南部扎布耶盐湖SZK01孔岩芯中含不等量碳酸盐粘土的230Th/238U年龄,建立了青藏高原腹地海拔4000 m以上湖泊120 ka以来连续的同位素年龄标尺,从而为扎布耶盐湖及其周缘地区古环境古气候演化研究奠定了时间坐标。根据230Th/238U年龄数据,SZK01孔的平均沉积速率约为68 cm/ka。然而不同层段的沉积速率差异较大,变化在20.8~128.8 cm/ka,其快慢变化反映了该湖从短命深湖、动荡浅湖、滨湖到盐湖的环境变化,与高分辨率SZK02孔的研究结果相一致。讨论了测年模式的适应性﹑样品的U封闭性和应用的优越性,提出开展湖区及周边各类型水体的U、Th同位素化学行为研究和检验沉积物中多源Th对定年的影响将是今后年代学研究的重要内容。     

西藏扎布耶湖区128～1.4ka BP的微体古生物与环境气候变化

本文主要根据西藏扎布耶湖区SZK02孔所揭露的近84m剖面的沉积物特征与其产的介形类6属20种,轮藻类2属3种,结合14C、ESR、U-series地层测年等,初步认为该区128～1.4ka至少存在5个较明显的气候变化时期。①在128～76.7ka(83.63～57.0m)处于我国末次间冰期时段,气候凉湿,湖盆扩展,在90～81ka期间湖面最高,水质最淡。②76.7～58.6ka(57.0～38.13m)为我国末次冰期早冰阶时期,湖盆收缩,水温低,早期76.7～69.7ka(57.0～47.5m)偏冷湿,中期69.7～65.0ka(47.52～42.64m)气候温干,正逢早冰阶时期;晚期65.0～58.6ka(42.64～38.13m)气候干燥度下降。③58.6～29.1ka(38.13～13.75m)处于我国末次冰期间冰阶时段,早期58.6～51.6ka(38.13～33.07m)偏温湿,为3c暖期;中期51.6～42.5ka(33.07～26.13m)气候干冷,为3b冷期,正临末次冰期中冰阶时;晚期42.5～36.0ka(26.13～20.16m)偏凉湿,湿度更大,再次出现高湖面,为3a暖期;末期36.0～29.1ka(20.16～13.75m),趋向温干。④29.1～11.8Cal.ka(13.75～4.83m),气候趋向干冷,处于末次盛冰期(LGM)、末次晚冰阶时期,湖盆萎缩,水温低。早期29.1～16.6Cal.ka(13.75～6.98m)偏温湿;晚期16.6～13.1Cal.ka(6.98～5.76m)寒冷干燥;至末期13.1～11.7Cal.ka(5.76～4.83m),进一步干燥寒冷,全球新仙女木事件在本区发生。⑤11.7～1.4Cal.ka(4.83～0.65m),大致进入全新世气候期,气候波动大,凉湿与干冷交替频繁发生。在11.7～10.7Cal.ka(4.83～4.42m)时较温湿;10.7～9.5Cal.ka(4.42～4.07m)转向干冷;9.5～9.1Cal.ka(4.07～3.7m)更干冷,湖盆进一步萎缩;9.1～6.3Cal.ka(3.7～2.86m)向温干过渡;6.3～3.6Cal.ka(2.86～1.77m)干冷,湖泊已成盐湖;3.6～1.4Cal.ka(1.77～0.65m),气候趋向冷湿。     

Progress in the Study of Deep Profiles of Tibet and the Himalayas (INDEPTH)

This paper introduces 8 major discoveries and new understandings with regard to the deep structure and tectonics of the Himalayas and Tibetan Plateau obtained in Project INDEPTH, They are mainly as follows. (1) The upper crust, lower crust and mantle lithosphere beneath the blocks of the plateau form a "sandwich" structure with a relatively rigid-brittle upper crust, a visco-plastic lower crust and a relatively rigid-ductile mantle lithosphere. This structure is completely different from that of monotonous, cold and more rigid oceanic plates. (2) In the process of north-directed collision-compression of the Indian subcontinent, the upper crust was attached to the foreland in the form of a gigantic foreland accretionary wedge. The interior of the accretionary wedge thickened in such tectonic manners as large-scale thrusting, backthrusting and folding, and magmatic masses and partially molten masses participated in the crustal thickening. Between the upper crust and lower crust lies a large detachment (e.g     

西藏昂拉仁错湖泊演化的遥感分析

本文应用陆地卫星图像,分析了西藏昂达仁错湖泊萎缩的现状,建立了湖泊萎缩的影像解译标志,并根据其在演化过程中所留下的萎缩痕迹,反演出昂拉仁错湖泊在6个不同时期的萎缩状况。认为气候干旱是导致湖泊萎缩的主要因素。     

近40年来青藏高原湖泊变迁及其对气候变化的响应

湖泊对气候波动有敏感记录。本文以GIS和RS技术为基础,在野外实地考察的基础上,从20世纪70年代、90年代、2000年前后和2010年前后4期Landsat遥感影像中提取了青藏高原所有湖泊边界信息,建立了青藏高原湖泊空间数据库。分析表明的青藏高原面积大于0.5 km2的湖泊总面积变化：（1）从20世纪70年代至90年代增加了13.42%; （2）从20世纪90年代至2000年前后增加了4.86%; （3）从2000年前后至2010年前后增加了13.04%。可见,近40年来,青藏高原湖泊个数和面积均呈增加的趋势。气象数据分析表明,青藏高原气候出现了由暖干向暖湿的转型,表现为气温升高、降雨量增加和蒸发量减小。笔者选取了研究区内面积大于10 km2的时间上合适做比较的所有湖泊,逐一分析了其在4个时期的动态变化情况,并根据变化结果进行了分区。不同时期的湖泊变迁具有区域差异性：（1）从20世纪70年代至90年代,西藏北部、中部、藏南、青海羌塘盆地和青海东部湖泊呈萎缩趋势; （2）20世纪90年代至2000年,青海北部湖泊萎缩; （3）2000年至2010年,除藏南外,青藏高原其余地区湖泊全面扩张。不同补给源的湖泊对气候变化的响应模式不同：（1）气温主要影响以冰雪融水及其径流为主要补给源的湖泊,如色林错、赤布张错等; （2）降雨量主要影响以大气降雨和地表径流为主要补给源的湖泊,如青海羌塘盆地; （3）蒸发量直接影响湖泊水量的散失,在青藏高原总体蒸发量减小的大环境下,部分地区因升温引起的湖泊蒸发效应超过了降水和径流量增加,湖泊出现萎缩的现象,如羊卓雍错流域。总之,地质构造控制了湖泊变迁的总格局,而短时间尺度的湖泊变迁主要受气候因素的影响。此外,湖泊动态变化还受冰川、人类活动、湖盆形状、补给和排泄区等因素的影响。