秦岭—大别及邻区背景噪声的瑞利波层析成像

秦岭—大别造山带西起青藏高原东北缘,东至郯庐断裂带,是华北板块和扬子板块之间的碰撞造山带.本文收集陕、豫、皖、赣、湘、鄂、渝等区域地震台网的160个宽频带地震台站连续两年地震背景噪声数据,用双台站互相关算法获得瑞利面波经验格林函数,提取相速度频散曲线,并根据面波层析成像反演得到秦岭—大别及邻区周期8~35 s范围内相速度分布图像.结果显示,大别地块在14 s相速度分布图中呈现低速异常,与8 s相速度分布图中的高速异常形成鲜明对比,反映大别HP/UHP（high pressure/ultrahigh pressure metamorphic rocks,高压/超高压变质岩）的影响仅存在于上地壳.25 s相速度图中,大致以太行—武陵重力梯度带为界,东部以高速异常为主,西部以低速异常为主,反映了地壳东薄西厚的结构特征.14~35 s相速度分布图显示郯庐断裂带南段东西两侧的显著差异,佐证了郯庐断裂带发生大规模左行平移运动时,其南段可能切入壳幔边界.同时,郯庐断裂带南段可能存在一个热物质上涌的通道,熔融的热物质通过该通道上升,混入大别地区的中下地壳,造成了红安—大别造山带的差异隆升.南秦岭与四川盆地东北部表现为低速异常,是否与青藏高原物质东流或者南秦岭的拆沉有关,还有待于进一步深入研究.

     

综合地球物理方法在华南桂中海相残留盆地沉积相预测中的应用

沉积相研究是盆地隐蔽油气藏勘探中重要的研究内容之一,综合利用地球物理方法有效识别构造、岩性或沉积相差异是盆地隐蔽油气藏勘探的前提.本文基于重力、航磁、地震等综合地球物理资料,通过重磁异常正演剥离和剖面正反演拟合技术研究了华南桂中地区海相地层的密度分布特征,预测了岩相、沉积相的变化规律.研究发现,本区中、下泥盆统海相地层存在横向的岩性、岩相变化,研究区西北、东南部的台地相区重力异常高、岩石拟合密度值高;中部“X”型台地边缘相区重力异常杂乱、岩石拟合密度变化范围大;东部台沟相区重力异常低、岩石拟合密度值低.利用综合地球物理方法预测沉积相为盆地岩性圈闭油气藏和生物礁油气藏勘探提供了新的研究思路,研究成果已得到初步检验,但还有待进一步完善与实践.     

黄骅坳陷横向构造转换带与基底三分结构的重磁证据

黄骅坳陷盆地结构及构造单元展布受深断裂及盆地基底的控制与影响,利用重磁异常可以较大范围地揭示出控制盆地构造格局的深断裂及基底结构特征.本文综合考虑研究区盆地基底的宏观磁性差异以及存在的剩磁影响,采用对磁化方向依赖性小的磁异常模量数据,研究了黄骅盆地区域横向构造转换带的展布与磁性基底结构.识别出五条NW向与优势构造走向高角度相交的区域横向构造转换带和两条呈“T” 型展布的隐伏深断裂;研究区基底具有三分性结构特征,隐伏深断裂可能为三分基底的拼合线;基底结构差异及区域横向构造转换带共同控制了黄骅盆地“南北分区,东西分带”的宏观构造格局及沉积构造单元的展布.     

苏鲁地区航磁异常特征及其深部地质意义

以地震测深剖面提供的地壳结构为初始模型,结合大陆科学钻探岩芯和地表地质资料,对苏鲁地区40 000 km2的1∶10万航磁资料进行了处理.根据岩石磁性参量与岩性的相互关系,对该区3条断面进行了约束反演计算,获得了3条断面的岩层结构特征:5 km深度范围内主要为榴辉岩、大理岩和片麻岩,5～7 km为含柯石英榴辉岩的超高压变质岩片,7 km至上地壳底部为经历超高压变质的片麻岩或花岗闪长岩;中地壳(10～19 km)主要为高压变质片麻岩和后期侵入的花岗岩,下地壳(＞19 km)主要为酸性、基性麻粒岩.3条剖面上的超高压变质岩片向北倾斜至地表,说明它很可能是华北克拉通的俯冲和原路折返的结果.     

基于高分一号对资源三号卫星交叉定标的研究

为了研究在不依靠国外辐射基准卫星为参考的情况下,基于国产高分辨率卫星对资源三号(ZY-3)卫星交叉定标的可行性,该文提出了一种基于国产高分辨率卫星高分一号(GF-1)的交叉定标方法。实验对ZY-3多光谱传感器MUX进行了两次交叉定标实验:第一次以GF-1PMS为参考传感器;第二次以GF-1 WFV2传感器为参考。两次交叉定标结果与MUX场地定标系数对比,以PMS为参考的交叉定标相对误差在4个波段分别为-1.16%、3.19%、1.62%和5.64%;以WFV2为参考的交叉定标相对误差在4个波段分别为2.83%、17.30%、20.85%和7.54%。采用Landsat-8数据作为验证参考,利用PMS-MUX交叉定标结果反演辐亮度值,在4个波段的最大相对误差为-6.88%。经过分析讨论,PMS-MUX交叉定标结果的不确定度为6%。     

祁连山夏季西南气流背景下地形云形成和演化的观测研究

利用2007年祁连山地形云的观测试验资料,分析了祁连山夏季西南气流背景下地形云的演化过程,得到了祁连山地形云发展和演变的概念模型。(1)祁连山地形云的水汽主要分布在3500～6500m的范围内,对流层中层的西南气流将水汽由南向北输送到祁连山区。(2)祁连山区水汽比较丰沛,凝结高度和自由对流高度均较低,当湿气团抬升到凝结高度以上时对流有效位能很容易释放,形成有利于产生降水的云系。(3)祁连山每个山峰南北侧昼间的谷风会在山峰辐合抬升,众多山峰形成的祁连山群谷风的抬升作用下容易形成沿山脊排列的中β对流云带,在高空西南气流的推动下移到北侧,是造成北侧降水比南侧大的原因之一。     

CO2注气压力对瓦斯扩散系数影响规律实验研究

煤层CH₄解吸效率低、扩散慢的特点严重制约着煤层瓦斯抽采的效率,为解决低透气性煤层瓦斯抽采困难的问题,选取晋城赵庄煤矿煤样,研究不同注气压力对驱替CH₄过程的影响以及驱替过程中CH₄扩散系数的变化规律,利用自主研发的CO₂驱替CH₄试验平台,在0.6、0.8、1.0 MPa等不同注气压力条件下分别进行CO₂驱替CH₄实验。结果表明：驱替压力越大,达到最大CH₄排放量的时间越短,CO₂突破时间越快,置换效率越大,驱替效果越好;CH₄气体驱替过程分为3个阶段,先急剧增加再缓慢增加最后保持平稳;在同一注气压力下,瓦斯扩散系数随时间呈先增大后减小的变化规律,注气压力为0.6、0.8、1.0 MPa时,瓦斯扩散系数的最大值分别为2.27×10^-5、3.36×10^-5、4.62×10^-5 cm²/s。从实验结果可知,不同注气压力下,CO₂对CH₄主要起到驱替作用、置换吸附-解吸作用及稀释驱替作用;每个阶段的CH₄气体运移情况不同,根据实验阶段合理调整注气流量、压力等参数,使注驱技术搭配更高效。研究结果对CO₂深埋与瓦斯（煤层气）高效抽采具有理论指导意义。     

新疆喀喇昆仑阿然保泰二叠纪OIB型玄武岩地球化学特征及其地质意义

位于喀喇昆仑山喀喇昆仑断裂(塔什库尔干断裂)西侧的阿然保泰一带发育一套中二叠统灰岩-凝灰岩-枕状玄武岩地层。枕状玄武岩分布在北西向长约12km,宽约4.5km范围内。该套玄武岩枕状构造十分典型,岩石具气孔、杏仁状构造。玄武岩SiO2含量为44.14%～48.81%、TiO2为1.11%～1.83%,在Si2O-(Na2O+K2O)图中落入苦橄玄武岩、玄武岩和碱玄岩交界区,属于碱性岩石。稀土元素含量较高(54.40×10-6～139.9×10-6),Eu、Ce无异常,(La/Yb)N比值为2.87～6.29,配分模式为右倾型。大离子亲石元素富集(K、Rb、Ba等),但含量变化较大,高场强元素(Nb、Ta、Zr、Hf和P)相对亏损,Ti出现弱的负异常。玄武岩的地球化学特征显示阿然保泰玄武岩具洋岛玄武岩特征,源区为尖晶石二辉橄榄岩,其形成构造环境为板内拉张环境。阿然保泰OIB型玄武岩的发现证实了喀喇昆仑阿然保泰地区属于古特提斯主洋盆一部分。     

基于精密探测的金属矿山采空区群稳定性分析

采空区群的稳定性分析是一个复杂的地质问题,而在区域内存在一种群效应。准确地掌握采空区群的三维形态和空间的相对位置是进行稳定性分析的前提。以石人沟铁矿为背景,利用空区探测系统（CMS）对采空区进行了精密探测,并对探测数据进行处理和转换,在此基础上,应用3Dmine建立了采空区群的三维空间模型,经过进一步处理实现了与FLAC3D的耦合,建立了三维数值计算模型。根据计算结果对采空区群区域的应力场、位移场进行了分析,对群区域内的群效应进行了阐述。在此基础上对群区域地表位移进行了分析,确定了地表最大位移面积和采空区水平面积的比值。研究结果表明,区域内的群效应使应力和位移较单个采空区时都有了较大增加,且增加幅度并不是单纯的叠加,这种效应加剧了采空区的危险等级,将CMS、3Dmine和FLAC3D三者的优势结合起来,为采空区群得稳定性分析提供了一个准确而有效的途径。     

震后GPS观测数据揭示的日本M_W9.0地震周边地区地幔黏滞性结构垂向变化

本文利用大范围的震后GPS数据和黏弹性球形地球位错理论,定量研究了日本M_W9.0地震周边地区地幔黏滞性结构的垂向变化.首先结合陆地和海底的GPS观测数据,以及基于球形地球位错理论格林函数和贝叶斯反演方法,反演了该地震的同震滑动分布,发现其最大错动量高达59m.然后在均一地幔黏滞性结构的假设前提下,确定了震源周边地区地幔黏滞因子的最优解,发现依据该地幔黏滞因子获得的理论远场震后位移和GPS观测结果之间的均方根误差高达0.81cm,不能解释远场观测结果.为解决上述问题,本文对震中周边地区地幔黏滞性结构沿垂向方向进行分层,建立了一个随深度变化的地幔黏滞性构造模型,然后综合利用远近场的GPS数据对该地区地幔黏滞因子进行反演研究,结果表明,震源周边地区岩石圈弹性层厚度最优解为40km,40～220km深度的地幔黏滞因子最优解为6×10~(18)Pa·s,220～670km深度之间的地幔黏滞因子最优解为1.5×10~(19)Pa·s.上述地幔黏滞性构造使远场的均方根误差降为0.12cm,仅为利用均一地幔黏滞性构造所得均方根误差值的15%,大大提高了远场模拟结果的准确性.最后,观测值和模拟值之间的均方根误差分析表明,近场震后形变数据主要约束浅层的地幔黏滞性结构,而远场震后形变数据主要约束深部的地幔黏滞性结构.