烧变岩富水特征与采动水量损失预计

自燃煤层围岩在不同高温作用下会引起不同程度的结构损伤,导致其物理力学性质和工程地质效应发生显著变化。为深入认识烧变过程中岩石的结构演化规律,以徐州某矿底板灰岩为研究对象,开展不同温度作用下的热破裂试验,从多尺度上探究岩石热破裂的规律,并结合数值模拟和微观结构测试揭示其发育机理。结果显示：(1)方解石填充裂隙、层理等相对软弱结构面的热破裂温度阈值在300~400℃,完整岩石结构的热破裂温度阈值在500℃左右;600℃之前的热破裂形态较简单,基本是直线型裂纹,且宽度较小、数量较少;700℃以上出现宽度和长度显著增大的弧形热裂纹,热裂纹两侧试样的颜色有明显区别,靠近热裂纹的白色部位还发育一些连通弧形裂纹的次级小裂纹;800℃时,试样颜色全部变白,结构完全破碎,成散体状。(2)从微观结构和热应力角度阐释灰岩热破裂发育机理,发现试验温度路径下试样的热破裂主要发育在降温过程中,且最大热应力差主要在靠近试样表面的近似环形带上分布。500℃以下的热破裂成因主要为热应力在试样的原始缺陷处集中,并超过了部分软弱结构的抗拉强度;500℃以上受热应力与矿物分解共同控制,500℃以上升降温过程中的最大热应力基本超过灰岩的抗拉强度,且菱镁矿、白云母、白云石等矿物逐渐分解,逐渐增多的内部缺陷为应力集中提供有利条件,加剧了热破裂的发育;当温度达到800℃时,热破裂发育程度很高,且白云石和方解石快速分解,生成CaO,部分CaO在冷却过程中与空气接触生成Ca(OH)₂,热裂纹与主体矿物分解共同导致试样结构的破碎。研究成果可为岩体破裂和地质结构演化分析奠定基础。

     

空–地二层介质中极低频电场特性研究

极低频电磁波在海洋资源勘探、海洋污染源实时监控、自然灾害预测、海上辅助导航、国防监测等方面有广泛的应用,对其进行研究具有重大的意义。介绍了开展的陆上极低频电场特性试验,理论分析与试验结果相结合,验证了水平电偶极子产生电场强度的传播衰减规律。试验结果表明：收发距0～10 km时,信号响应强度快速衰减;10～25.4 km时,信号强度衰减由快速变为缓慢;超过25.4 km后信号响应趋于平缓。为了证明电磁波传播时地下信道的存在,进行了波速测量。试验结果表明：陆上1 Hz透地电磁波的波速约为55 km/s,对应电导率σ=0.003 3 S/m,证明了地下信道的存在。     

郯庐断裂带南段的重磁场特征及其地质意义

由于断裂两侧的磁性、密度的纵横向差异在重力、磁力异常上有所表现,因此所获得的重力、磁力数据为深入研究关键的地质课题提供了科学基础,如郯庐断裂带的基底性质、断裂形成特征和岩浆岩分布。利用最新的高精度航空重力和磁力数据以及地面重力数据,绘制了郯庐断裂带地区的1∶50 000重力和磁力异常图,并结合区域地质数据分析了重力和磁力异常特征。分析结果认为:存在连体的郯庐—大别古老构造带,郯庐断裂带南段是元古宙和燕山中期岩浆活动的复合反映带;郯庐断裂带为中元古—新元古代时期南华北陆块与下扬子陆块的界限;磁力、重力异常图对比说明,合肥盆地范围由老到新向东扩展。     

川滇菱形块体主要边界运动模型的GPS数据反演分析

利用川滇地区1991-1999年的高精度GPS观测处理结果,采用稳健 - 贝叶斯最小二乘算法与多断裂位错模型,分析研究了川滇菱形块体主要边界运动的定量模型.反演分析表明:川西鲜水河断裂带和安宁河断裂带的左旋走滑运动速率约30mm/a,倾滑运动(逆断层)速率分别约9-11mm/a;滇西红河断裂带、程海断裂带、鹤庆 - 洱源断裂带的走滑运动(分别为右旋、左旋、左旋)速率分别约、11、13mm/a,倾滑运动(正断层)速率分别约16、24、16mm/a;如将其视为弹性应力应变积累,则各断层每年有相当于6级左右的地震能量积累.依据上述反演结果,模拟了区域主要断层运动引起的水平位移、应变速率场图像,显示了边界断裂及其之间的相互作用.     

从地壳运动角度分析大陆强震机理的一种物理方法

为了从地壳运动角度利用重复大地测量数据分析大陆强震机理,提出了利用反映地壳内部密度变化或时变的物理量来分析强震发生的密度变化机理的一种物理方法(1)介绍了地球内部密度时变的一般理论和单层密度时变理论,提出了分步迭代算法;(2)简要分析了断层位错引起的单层密度变化效应;(3)分析了1996年丽江7级地震前震区南部地壳密度时变(变化)的特征;(4)初步探讨了强震孕育过程中可能的地壳内部密度时变(变化)前兆模式或发震机制.     

中国大陆及其周边块体的现时运动、变形及其动力学解释

运用块体不连续变形分析方法，对利用GPS测量数据解算中国大陆及其周边块体的位移进行分析。结果显示，除块体2、10、13为近东西方向的运动，块体15为近北东向的运动外，其余块体均朝南东或南东东方向运动。同时，各块体还以各自的角速度绕其重心旋转。整个研究区在南北方向是压缩的，所得的最大主应力方向与利用震源机制解与原地应力测量的结果总的来说大体一致。最后，对产生中国大陆及周边块体运动与变形的动力源进行了讨论。     

从地壳运行角度分析大陆强震机理的一种物理方法

为了从地壳运行角度利用重复大地测量数据分析大陆强震机理，提出了利用反映地壳内部密度变化或时变的物理量来分析强震发生的密度变化机理的一种物理方法：（1）介绍了地球内部密度时变的一般理论和单层密度时理论，提出了分步迭代算法；（2）简要分析了断层位错引起的单层密度变化效应；（3）分析了1996年丽江7级地震前震区南部地壳密度时变（变化）的特征,（4）初步探讨了强震孕育过程中可能的地壳内部密度时变（变化）前兆模式或发震机制。     

GPS观测量与地震矩张量联合反演地壳水平运动速度场的方法

借助于地震应变率，建立了地震矩张量与地壳水平运动速度的关系；以ＧＰＳ网的边长为观测量，建立了边长变化率与地壳水平运动速度的关系。将表达水平速度的转动函数的分量展成麦克劳林级数，建立了以地震应变率和ＧＰＳ边长变化率为观测量，以转动函数的麦氏级数系数为待定系数的矛盾方程组。最后，讨论了联合求解的方法。     

前兆异常区地震危险性概率的评估方法

讨论了根据前兆观测估计地震危险性概率的问题。给出了单学科观测异常区和多学科观测异常区地震的危险性概率的评估方法。利用个先验概率值,即地震背景概率－Ｐ（Ｂ）、孕震条件下某学科观测发生异常的概率－Ｐ（Ａ／Ｂ）、非孕震条件下某学科观测发生异常的概率－Ｐ（Ａ／Ｂ）,就可计算,①异常区有震概率Ｐ（Ｂ／Ａ）或Ｐ（Ｂ／∩Ａｉ）和异常区无震概率（也称虚报概率（Ｐ（Ｂ／Ａ）或Ｐ（Ｂ／∩Ａｉ）;（２）非异常区有震概率     

地震预报的科学哲学与方法论探索——50年回眸与前瞻

地震预报是具高度复杂性的世界科学难题。以我国50余年实践中的问题为导向,以其揭示的自然现象为依托,从科学哲学及方法论视角,回顾经验归纳、还原论动力学、归纳-演绎和复杂动力系统等方法。通过汶川、唐山等震例探讨认识论因素在预测预报中的重要作用。进入地球系统科学新时期,建议以大陆变形复杂动力系统演化及其地震行为、经验与数值预测桥梁的图像（斑图）动力学作为地震预报的自然观和方法论。它们虽不完善,但更贴近大自然的整体性、进化性和非线性本质,又能包容连接多种思路与方法;既具前瞻性,又具可操作性;地震具可预测性,又具预测的不完全确定性;预测→预报→减轻灾害尚存在颇大的可创新空间。