南海开放共享航次关键科学问题的思考——从多尺度海洋动力学角度出发

南海是西太平洋最大的边缘海, 通过一系列的海峡与西太平洋和印度洋相联通, 其不同时空尺度的海洋环流动力过程及其生态环境效应是南海区域海洋学研究的重要内容。自20世纪50年代末全国第一次海洋普查开始, 我国对海洋调查的支持力度不断加大, 以科学考察船为代表的海洋科学观测平台建设不断加强; 进入新千年以来, 国内海洋科考船依托的各主要研究所和院校本着开放的理念, 先后组织多单位联合进行海上观测。尤其是最近10年, 国家自然科学基金委员会支持实施了船时共享航次计划, 进一步促进了国内海洋界的交流和合作, 南海区域海洋学的相关研究取得了很多重要的成果。从多尺度环流动力学的角度出发, 本文简要回顾了南海海洋观测的发展历程, 并初步总结了近些年来南海关键科学问题的研究进展, 包括南海和西太平洋的水体交换过程、南海中小尺度过程、多尺度相互作用及其生态环境效应等; 并且在现有的研究基础上, 对未来南海的观测和科学问题提出若干思考与展望。     

汶川地震形成位移场的空间分布

采用Yoshimitsu Okada及Steketee的断裂位错模型和汶川地震现有成果,通过坐标转换和合成矢量的方法将断裂位错模型用于映秀—北川断裂、灌县—安县断裂和北川—青川断裂组成的断裂系统的错动研究中,理论上计算龙门山近断裂地区的水平位移场(包括沿走向和垂直走向方向)和垂直位移场从震源到地表的分布.模型参数源于现有的研究成果和野外实地考察,计算得到的地表位移场与先前研究成果,包括GPS实测数据,具有的近似性表明了模型的正确性.但GPS只能测定地表水平和垂直变形,对于地下变形情况及其分布却无法描述;目前对于地下变形的研究主要基于对大量仪器记录的地震资料进行反演或通过野外观测进行推测;但是反演多集中于空间较大范围,这样虽可阐述断裂运动引起的大范围位移趋势,而对于震源附近空间介质位移的描述却略显粗糙;同时,野外观测误差较大.本文通过理论模型计算汶川地震中近断裂区域(距断裂50km)内的位移及分布.由计算发现在近断裂区域内垂直位移场和垂直走向方向位移场变化趋势一样,幅值都是从震源到地表逐渐减小;沿断裂走向方向的水平位移场从震源到地表逐渐变大,同时计算还表明位移场的变化在断裂上盘比下盘剧烈,余震分布主要集中于断裂上盘,这说明余震分布和位移剧烈程度存在某种相关性.     

渤海盆地现代构造应力场与强震活动

渤海位于北华北新生代裂陷盆地的东部,是一个晚第四纪形成的内陆海盆. 渤海盆地活动断裂发育,地震活动强烈,交会于渤海中部的NE向营口——潍坊断裂带北段、庙西北——黄河口——临邑断裂带及NW向北京——蓬莱断裂带是主要的活动构造带,将海区分成4个次级新构造区,成为现代应力场作用的构造基础. 综合研究38个震源机制解和75个井区应力场等资料,以及构造应力场二维数值模拟计算结果表明,渤海及其邻区现代构造应力场的压应力方向为NE60～90,张应力为SN——NW30;以水平和近水平应力作用为主;不同构造区主应力方向存在一定的差异. 现今渤海地区地壳发育以NNE——NE和NW——WNW走向的共轭剪切破裂为特征,是控制地震活动的主要构造.     

爆夯动力固结法加固软基试验研究

爆夯动力固结法是一种爆炸作用和上覆荷载相结合的新型地基处理方法。其作用原理是利用条形炸药在设置有排水通道的软土地基中爆炸产生高能量瞬变荷载使土体结构发生变化,软土中超静孔隙水压力急剧上升、消散,并在上覆荷载的作用下使土体快速排水固结。在广东佛山合顺－北滘公路干线拟建路段进行的现场试验和室内试验均表明了其加固软土地基的有效性,并结合沉降数据推算了爆夯设计参数,确定本次试验爆夯效果相当于3.2 m高的堆载。     

东昆仑活动断裂带库赛湖段破裂行为及影响因素的初步研究

2001年11月14日,青藏高原北部东昆仑断裂带库赛湖段发生了MS8.1地震。此次地震的发震断裂在地质史上具有高速左旋滑动的特征,特别是晚更新世晚期以来库赛湖断裂的平均滑动速率达(14.8±2.8)mm/a。库赛湖断裂不同的滑动速率可能会对其未来发生的运动行为产生影响,为此文中研究了东昆仑活动断裂带库赛湖段不同滑动速率和不同断裂面初始摩擦系数对断裂破裂行为的影响,建立了库赛湖断裂段对应的速度和状态依赖摩擦定律控制的单自由度弹簧滑块模型。为得到合理的模型参数,模拟中采用了断裂位错模型,考察了相关古地震研究资料、历史地震资料以及前人的相关研究成果。通过模拟库赛湖断裂段在不同滑动速率下未来6ka的破裂行为,发现断裂滑动速率快可使地震复发周期缩短,滑动速率慢会使地震复发周期延长。例如,若断裂以现今平均14mm/a的初始滑动速率运动时,地震复发周期为2.1ka;若以18mm/a的初始滑动速率运动,其对应地震复发周期为1～1.5ka;而滑动速率为8mm/a时地震复发周期为2.1～2.5ka,但断裂滑动速率对地震发生时断裂错动的位移和错动速度没有规律性影响;断裂面初始摩擦系数的大小对地震复发周期有影响,初始摩擦系数较大可能会使地震周期减小,初始摩擦系数小可能会使地震复发周期增加;同时,断裂面初始摩擦系数较小可能会使地震发生时断裂错动的位移和错动速度变大。     

1969年渤海7．4级地震区地质构造和发震构造的初步研究

根据石油地质勘探资料和地震学等研究的成果,对1969年渤海7.4级地震的构造条件作了具体而较深入的分析,填补了华北渤海大震区地震构造研究的空白.震区位于渤海湾新生代裂陷盆地的东部,地处北北东向营潍断裂带与北西向北京-蓬莱断裂带交汇的地区.早第三纪断陷阶段,该区于地壳上部主要发育北北东、北西和东西向3组断裂,呈铲状和平面状形态,正断性质,多属断陷主断裂.晚第三纪以来的拗陷阶段,先存断裂有不同程度的活动;同时还新发育一条北东向黄河口-庙西北断裂带.7.4级地震的震源断层走向为北东45°,倾向南东,近于直立,呈右旋走滑性质,埋藏于15～34km的深度范围.大震的发震断裂不是营潍断裂带,而是黄河口-庙西北新生断裂带.     

居隆庵、桃山野外铀矿普查工作顺利通过验收

2008年10月13日,经中国核工业地质局组织的铀矿地质项目野外工作检查验收专家组野外实地检查验收,二六一大队《江西省乐安县居隆庵铀矿床详查》和《江西省乐安县居隆庵铀矿床（北段）普查》两个地质项目顺利通过验收,并获得好评。     

滇中富碱斑岩风化成土过程中元素地球化学行为及其主控因素

富碱斑岩带分布较广,目前对其风化过程中的元素地球化学行为研究较少。笔者等以滇中姚安富碱斑岩为例,通过对其化学风化过程的研究,有助于了解富碱斑岩成土过程中元素富集贫化控制因素,丰富碱性岩浆岩风化成土理论。笔者等分析了富碱斑岩风化过程中的矿物风化特征、元素含量分布特征、化学风化趋势、元素迁移富集特征及主控因素,结果表明：富碱斑岩各风化层元素含量与基岩具有继承性,体现了原位风化的特征,符合北亚热带季风气候下云南境内上扬子地块岩石的风化特征;与大陆上地壳组成（UCC）相比,风化成土过程中Ca、Na、K等阳离子强烈淋失亏损,Fe、Al富集;化学风化过程主要发生脱Ca、Na、K、Mg、Si与富Al、Fe作用,风化早期主要为去Ca、去Na过程,风化中、晚期为去K、去Mg、富Al、富Fe过程,并伴随着强烈的脱硅作用;结合迁移系数,常量元素活动性强弱顺序为：Ca>Na>K>Mg>Si>Al>Fe;微量元素地球化学行为一方面主要受地球化学性质相似的常量元素行为控制,另一方面Al、Fe氧化物/氢氧化物和受黏土矿物吸附作用的影响,Sm、Nb、Sc、Th、Ti、U、Y、Cu、Cr、Ni随风化原地残余富集,Ba、Rb、Sr与K、Na、Ca、Mg等常量元素行为一致,随风化而淋失迁出。     

Cascadia边缘与天然气水合物共生沉积物中有机质碳、氮同位素组成及意义

Hydrate Ridge南高点ODP204航次5个站位54个沉积物样品中有机碳C, N同位素组成及C/N比值表明沉积物中的有机质主要来自海洋. 对1245B孔的系统分析表明天然气水合物的发育改变了沉积物中有机碳和氮同位素的成岩演化轨迹, 水合物发育处δ¹⁵N值和C/N比值同时变低, 且δ¹³C值相对较重; 在水合物稳定带内δ¹⁵N值的亏损将近2‰. 水合物发育处沉积物中氮含量的增加和δ¹⁵N值的亏损, 推断可能与天然气水合物发育处沉积物中细菌(包括古细菌)的固氮作用有关. 沉积物中有机质中碳、氮同位素的分布与沉积环境的变化同步响应, 同时亦反映流体活动的变化.     

东昆仑活动带断裂库赛湖段破裂行为及影响因素的初步研究

On November 14, 2001, an extraordinarily large earthquake (MS8.1) occurred on the Hoh Sai Hu segment of the Eastern Kunlun Fault, in the northern Qinghai-Tibetan Plateau. The seismogenic fault, the Hoh Sai Hu segment, is a left-lateral fault with a high slip rate in geological history, with the average slip rate reaching(14.8±2.8)mm/a since the late Pleistocene. Different slip rates of the Hoh Sai Hu segment can affect fault motion in the future. Therefore, this paper analyzes the effect of different slip rates and different initial friction coefficients on the fault plane of the Hoh Sai Hu segment of the eastern Kunlun Fault on the rupture behaviors of the fault. In this research, we apply the single degree of spring block model controlled by the rateand state-dependent frictional constitutive laws. Using the fault dislocation model and based on ancient earthquake research, historical earthquakes data and the achievements of previous researchers, we obtained the parameters of this model. Through numerical simulation of the rupturing motion of the Hoh Sai Hu segment in the next 6500 years under different slip rates, we find that a faster annual slip rate will shorten the recurrence interval of the earthquake. For example, the earthquake recurrence interval is 2100a at a slip rate of 0.014m/a, which agrees with previous research, but, the recurrence interval will be 1000~1500a and 2100～2500a, corresponding to the slip rates of 0.018m/a and 0.008m/a, respectively. The fault slip rate has no regular effect on the coseismic slip rate and fault displacement in an earthquake. The initial friction coefficient on the fault surface has an effect on the earthquake recurrence interval. A smaller initial friction coefficient will lengthen the earthquake recurrence interval. At the same time, the smaller initial friction coefficient will lead to larger slip rates and fault displacement when earthquakes occur.