走滑断层地震地表破裂带分布影响因素数值模拟研究——以1973年炉霍MS7.6地震为例

地震后在断层两侧的强变形与破裂带是地震灾害最严重的区域.为系统、定量研究同震地表变形带特征及其影响因素,本研究建立了走滑断层的三维有限元模型,分别探讨了断层位错量、断层倾角、错动方式、上覆松散层厚度、沉积层土性等因素的影响规律.模拟结果显示：走滑断层同震地表变形表现为以断层为中心的近似对称单峰分布,强地表变形集中在断层两侧各50 m宽度范围,地表变形量峰值随位错量增加而增大,破裂带宽度也随位错量增加而增大,但增量逐渐减小,并趋于一个渐近值;断层倾角对地表变形与破裂带宽度影响表现为随倾角减小变形量峰值点向上盘小距离偏移;走滑兼正断位错引起的变形量峰值最大,但地表破裂带宽度最小,走滑兼逆断引起的变形量峰值最小,但地表破裂带宽度最大,直立纯走滑断层的两参量都居中;走滑断层地表变形量峰值随上覆松散层厚度增大而减小,但随厚度减小的速率逐渐变小,松散层厚度从5 m增加到20 m时,破裂带宽度随厚度增加而缓慢增加,但自厚度大于20 m时,破裂带宽度开始随厚度增加而逐渐下降;当不同土性覆盖层（粗砂、粉砂、黏土）厚度相同时,地震引起的地表变形量峰值自粗砂、粉砂、黏土逐次增大,当粗砂厚度为60 m以上时,3.6 m的同震水平位错已不能形成地表破裂,而粉砂的厚度为70 m以上,黏土的厚度则为75 m以上.

     

影响山东切变线特征及典型个例分析

利用天气观测资料和NCEP再分析资料对2004-2013年5-9月影响山东的切变线天气特征和环流形势进行了分析。将影响山东的切变线按热力性质分为冷切变线和暖切变线,10a间影响山东的切变线共发生59次,其中暖切变线出现43次,占切变线总发生次数73%;冷切变线出现16次,占切变线总发生次数27%。切变线发生频数7月最多,6月次之,分别占切变线总数的35.6%和23.7%,9月最少,约占0.05%。影响山东典型切变线的发生与副高关系密切,冷切变线多出现在西风槽东移受阻,在对流层低层逐渐形成,暖切变线则出现在西风带小高压与副高合并,副高北抬时形成。针对2次典型冷暖切变线暴雨天气过程对比分析其暴雨落区、雷达回波特征和动力机制等,结果发现:暖切变线降水的强度、暴雨范围和持续时间明显大于冷切变线降水。暖切变线暴雨的GPS可降水量在强降雨出现前8h快速上升,可降水量峰值对应地面降雨大值,对地面降雨变化反映不敏感,物理量呈垂直分布,强回波单体基本位于暖切变线雨带的中间。冷切变线暴雨的GPS可降水量短时间内增幅大,地面强降雨在峰值出现1h后发生,对地面降雨变化反映较敏感,物理量从低层到高层向北倾斜且上升运动区较深厚,回波单体位于切变线南侧。     

上扬子西南缘早三叠世嘉陵江组物源分析和构造环境:沉积学、重矿物电子探针和U- Pb年龄的限定

上扬子西南缘地区广泛分布峨眉山玄武岩,受其影响在中带金阳和外带荥经地区嘉陵江组发育滨岸和潮坪环境沉积物。本文在交错层理恢复的物源方向基础上,根据重矿物组成、重矿物电子探针和碎屑锆石测年结果,综合分析不同区域嘉陵江组物源区,进而探讨嘉陵江组形成的构造环境。嘉陵江组砂岩碎屑重矿物锆石、磷灰石、铬尖晶石等指示物源主要来自于岩浆岩,且自中带至外带基性岩浆岩所占比重逐渐减少。电气石电子探针分析显示,二者物源主要来自于贫锂花岗岩和变质砂岩、板岩。铬尖晶石显示,金阳地区物源来自峨眉山玄武岩和洋岛岩浆岩类岩石,荥经物源主要来自洋岛岩浆岩类岩石,个别为峨眉山玄武岩。碎屑锆石表明,嘉陵江组物源主要来自于新元古代岩浆岩和晚二叠世峨眉山玄武岩,前者经历再搬运。综合物源分析表明,嘉陵江组物源主要来自康滇古陆,岩石类型主要为峨眉山玄武岩和砂岩等。沉积序列和物源分析表明,嘉陵江组反映了沉积物蚀顶过程。结合地震资料、大火成岩省的分析成果表明,嘉陵江组形成于火山型裂谷边缘。     

蚀变粗面岩中再平衡结构黑云母的电子探针分析

黑云母的化学成分中蕴含着重要的成因信息,对具有交代结构的黑云母进行微区成分分析,能够精细反映交代蚀变过程中元素迁移情况,为解决矿床形成机制方面的科学问题提供矿物学证据。本文以北大巴山平利地区蚀变粗面岩中具有再平衡结构的黑云母斑晶为研究对象,进行电子探针面扫描和剖面成分分析。结果表明,斑晶内部为岩浆成因黑云母,边缘为\"扩散-反应\"过程所致的再平衡成因黑云母。斑晶边缘与内部相比,TiO_2含量由平均5.78%降至2.22%,表明在交代蚀变过程中黑云母中Ti等高场强元素被淋滤出进入流体;而CaO含量由平均0.06%升至0.14%,F含量由平均0.60%升至0.80%,指示蚀变流体内富含Ca、F等组分。本研究揭示了粗面岩中铌矿床的形成与热液作用关系密切,成矿流体中Ca、F等组分在铌元素的迁移及富集过程中具有重要作用。     

流动单元研究在乌石A油田扇三角洲沉积体系复杂储层的应用

乌石A油田为近年来在南海西部盆地新发现的油田之一,主要发育近源扇三角洲沉积体系,通过评价井产能测试和测压取资料表现出研究区储层渗流特征复杂,产能与测井解释储层物性相关性差,常规方法无法准确表征储层渗流特征。针对海上油田资料较匮乏的特点,应用流动单元研究思路,以微观孔隙结构特征分类为基础划分流动单元,总结归纳各类流动单元的微观与宏观特点,提出以分选性、电性、孔隙度3参数在全区范围内划分流动单元以及评价其产能,评价结果与实测结果吻合度较高,目前来看此方法能准确评价此类复杂储层,有效指导该油田后期开发部署。     

一种海洋混合层深度的智能识别方法研究

文章提出了一种识别混合层深度的人工智能方法。该方法在温度(密度)与压强(或深度)间建立线性模型, 并且将其系数和方差做成一组表征廓线特征的统计量。初始时为模型设定一个主观的先验分布, 在一个自海表向下移动的窗口内通过贝叶斯链式法则和最小描述长度原理学习新数据, 得到系数均值的最大后验概率估计。用F-检验识别系数发生突变的位置, 以此确定混合层的存在性及其深度。通过2017年2月太平洋海域的地转海洋学实时观测阵(Array for Real-time Geostrophic Oceanography, ARGO)数据进行测试, 并且以质量因子(Quality Index, QI)值作为判断识别混合层深度结果准确性的依据, 发现该方法相比于梯度法、阈值法、混合法、相对变化法、最大角度法和最优线性插值法在识别结果上具备更大的QI值。表明该方法能够准确识别混合层深度。     

断层面高精度形貌对比研究: 基岩区古地震研究的选址

随着断层面形貌测量、宇宙成因核素测年、物理和化学指标测定等一系列先进技术的发展, 已有大量的研究案例成功地从基岩断层面上提取了古地震信息, 基岩断层面在古地震研究方面的优势被不断发掘。然而, 沟谷等地表过程的侵蚀作用, 也会使得基岩断层面出露。这种非构造成因的断层面, 很容易与构造成因的断层面混淆, 却不记录古地震信息。已有的研究工作, 缺乏对这两种断层面出露方式的系统研究, 更缺少对适合于古地震研究的基岩断层面特征的归纳总结, 这将不利于在基岩区开展古地震研究工作。为了解决这一问题, 选取了山西地堑系的马家窑和南马庄两处基岩断层面, 采用小型无人机航测(s-UAV)结合陆基三维激光扫描(t-lidar)技术, 获取了基岩断层面高精度形貌及周围的三维地形数据, 将断层面形貌特征的定量分析结果与断层坎精细的地貌解译结合, 研究基岩断层面的不同暴露方式下的形貌特征。结果显示, 马家窑基岩断层面受沟谷侵蚀而逐渐暴露, 表面形貌呈现出连续平滑的特征, 不具有地震活动信息。南马庄基岩断层面的形貌显示出明显的阶跃式分带特征, 具有分段出露的特点。结合精细地貌解译的结果, 这种出露特征可能与周期性的地震活动有关, 并识别了两次同震倾滑位移量为3.1 m和3.3 m的古地震事件。最后, 本研究强调了在开展基岩断层面古地震研究时, 选择合适的研究地点的重要性, 对比了构造活动和地表侵蚀两种成因断层坎的特点, 提出了适合提取古地震信息的基岩断层面的特征和识别原则。

     

深部开采底板隔水关键层受局部高承压水作用破坏理论分析

大量实测地质资料与防治水实践证实,深部煤层开采底板含水层存在大量的局部高承压水区域,在强开采扰动下极易诱发底板突水灾害。基于“下三带”、“关键层”理论,将局部高承压水与底板隔水关键层简化为圆筒力学模型,分析研究隔水关键层在局部高承压水作用下的屈服破坏机制,得到了隔水关键层发生屈服的4个临界水压值公式;对各临界水压值进行区间划分,分析不同区间隔水关键层的屈服状态,确定了局部高承压水致使隔水关键层屈服破坏两个阶段的水压判据平衡方程,得出了奥陶系顶部岩层作为隔水关键层剩余隔水能力的计算表达式,并反演得到了开采深度上限、下限公式。结合九龙矿深部开采实际,对所建力学模型进行了验证与应用,进而提出了防止局部高承压水致灾的相关措施,对实现深部煤层安全带压开采具有重要的理论指导意义。     

南祁连拉脊山口增生楔的结构与组成特征

造山带内增生楔/增生杂岩结构与组成的精细研究可为古洋盆演化和古板块构造格局重建提供最直接证据。北祁连构造带发育多条增生杂岩带,记录了阿拉善和中祁连地块之间原特提斯洋的俯冲和闭合过程,然而南祁连构造带大地构造演化长期存在争议。地质填图结果表明,南祁连构造带拉脊山口地区存在一套强烈片理化的玄武岩、灰黑色和红色硅质岩、砂岩和泥岩组合,它们与一套呈现\"块体裹夹于基质\"结构特征的混杂岩共同构成了增生杂岩,发育双重逆冲构造、逆冲断层、无根褶皱、紧闭褶皱和透入性面理。该增生杂岩与蛇绿岩之间为断层接触,并位于断层下盘。混杂岩是由斜长花岗岩(561Ma)、斜长岩(507Ma)、辉绿岩、玄武岩、硅质岩和砂岩等外来或原地岩块与浊流成因的细碎屑岩基质共同组成;基质和砂岩块体均发育同沉积构造,呈现出滑塌堆积典型特征。空间上,拉脊山口增生杂岩与上覆蛇绿岩被断层所分割且共同仰冲于中祁连南缘青石坡组浊积岩之上,具有与东侧昂思多地区增生杂岩和蛇绿岩相似的岩石组成、构造变形和时空结构特征。它们与南侧的岛弧带共同构成了南祁连构造带寒武纪-早奥陶世沟-弧体系,指示了寒武纪-早奥陶世时期南祁连洋盆向南俯冲。     

中国海洋的珊瑚-珊瑚礁:南海中央区珊瑚-珊瑚礁生物多样性特征

珊瑚是地球上最古老的原住民,具有近6×108年的发育史,弱势群居、喜温和原地长成是珊瑚的基本特征。作者介绍了珊瑚-珊瑚礁的基本特征,综述了跨十年调查的研究区珍贵照片资料和相关认识,指出中国是全球主要的珊瑚-珊瑚礁国家,地位举足轻重;珊瑚-珊瑚礁作为地球生物多样性的代表,造岛、固礁、护鱼、防护岛岸流失,形成南海四大群岛280余座岛、礁、滩、沙,所构建庞大海洋生态系统是无与伦比的海洋生态资源和寸土寸金的南海海洋国土。提出划分南海珊瑚-珊瑚礁为中央区和周缘区2个分布区,阐述了南海中央区珊瑚-珊瑚礁的基本特征,系统汇集报道了间隔10年2个科考航次调查在浅水礁盘浮潜、至20 m水深浅潜-深潜和礁盘及开展岛、礁、滩、沙地质调查的发现,包括科学定名46种六放石珊瑚和6种八放软珊瑚等成果,同时,收集了西沙、中沙、东沙和南沙群岛海域的相关调查航次珊瑚照片;进一步阐述了单体环礁和复合环礁的特征及分布,并进行了初步对比,指出永乐环礁是南海唯一一个真正的切合达尔文模式的环礁,也是环礁发展到最高阶段的产物,构成现代海洋珊瑚-珊瑚礁形成演化研究最好的天然实验室。