基于断层摩擦强度的地应力计算模型

浅部断层附近的应力状态是影响地下硐室工程和石油勘探与开发的重要影响因素,浅部断层附近的岩石因构造运动处于弱胶结状态,常规的地应力测量方法在该处测量存在误差较大、成本较高、周期较长等不足。为此,本文在莫尔-库仑强度理论基础上,系统分析了断层附近的应力方向、断层摩擦系数定量化计算及断层摩擦强度之间的关系。文章最后将该地应力计算模型应用于成庄区域,与实测地应力吻合较好。研究结果对于地应力计算及油气田的安全高效生产具有指导意义。     

南海打开模式:右行走滑拉分与古南海俯冲拖曳

南海作为东亚大陆边缘最大的边缘海,位于太平洋、印澳和欧亚三个板块的夹持之下,处于特提斯构造域和太平洋构造域的联合作用部位,是揭示新生代两大动力学体系交接转换特征的良好场所。南海海盆为菱形洋盆,包括西北次海盆、东部次海盆和西南次海盆,均在古近纪—中中新世形成,同时伴随着南海北部、西部和南部盆地群发育,盆地边缘油气资源丰富,被称为第二个"波斯湾"。本文搜集了前人对南海洋盆深部形态、磁条带、转换断层等成果,以及南海周边盆地群的沉积体系、沉积相、不整合面相关资料,综合对比了南海北部、西部和南部盆地群的沉积序列、沉积相、沉积厚度,厘定了盆地群断裂体系、断裂组合特征,揭示了南海北部、南部盆地群及西部盆地群中的中建南和万安盆地都是在右行右阶走滑拉分背景下形成的。北部盆地群新生代古近系西厚东薄,新近系东厚西薄,NNE—NE向断裂体系活动早期西强东弱,而晚期东强西弱,从西向东依次停止。同时指出,南海是在NNE向断裂体系右行右阶走滑拉分和古南海俯冲拖曳的联合作用下打开:于34~32 Ma西北次海盆和东部次海盆受控于NNE向断裂的右行右阶走滑拉分作用,沿着NNE-SSW方向开启;32~23 Ma,NNE向走滑断裂活动自西向东逐步停止;于23 Ma左右,"消失"的南海以西的NNE向走滑断裂完全停止活动,同时由于婆罗洲地块逆时针旋转,古南海的俯冲带走向由近E-W向变为NE向,俯冲板块拖曳力也转变为NW-SE向并且占据主导地位,在拖曳力作用下礼乐—巴拉望地块后缘陆壳伸展,导致西南次海盆打开,东部次海盆的扩张方向由NNE-SSW转变为NW-SE向。于15Ma,礼乐—巴拉望地块与婆罗洲地块碰撞,南海停止扩张。     

断层黏滑失稳过程声-电信号响应特征研究

为深入探索断层黏滑失稳的阶段特性以及声-电多源联合前兆特征,对含不同预制倾角断层的正长花岗岩开展了侧压分别为5、15、25 MPa的双向剪切摩擦试验,观察和分析了断层黏滑失稳过程的力学行为以及声发射、电荷感应信号的时频响应特征。结果表明：（1）侧压和断层倾角改变了断层的黏滑特征,进而影响了感应电荷量和声发射事件震级。侧压越大,间黏滑和黏滑失稳阶段的电荷量占比以及电荷累积速度越大。相较于56o断层,45o断层黏滑失稳时基于振幅的统计指标b值更小,大尺度破裂占比更大。（2）声-电信号幅值的分形特征可以反映断层面黏滑错动释放能量的差异。声-电信号频域的阶段性响应特点可有效辨识实验室尺度下断层黏滑失稳的演化过程,可以将声-电信号主频幅值急剧提高作为断层黏滑失稳前兆特征之一。临近断层黏滑失稳时声发射和电荷感应参量（能量、分形维数、频谱幅值）均呈现明显的“突增”特性。（3）声-电信号能量突增与黏滑应力降之间具有较好的对应性,但并不完全同步。断层黏滑失稳时,声发射会先于电荷感应产生高幅值信号。仅采用单一声发射或电荷感应信号来预警有可能造成信息漏报、误报,需结合声发射和电荷感应信号特征以实现声-电二元...     

远场GPS同震位移的变形特征分析——以2011年日本东北大地震为例

利用2011日本东北大地震的亚洲东部GPS远场水平位移数据,通过计算及比较分析4个独立震源解和倾/滑角效应,研究了远场地震变形的空间分布特征和规律。结果表明,对于低角度逆冲型地震来说,水平位移格林函数在远场位移场中占主导作用。基于此确定了远场GPS水平位移场能在反演中有效利用的空间范围,为联合远场GPS数据和近场GPS数据反演断层滑动分布作理论准备,并为远场数据反演位错Love数（h、l）提供理论依据。     

浅层地震反射在郧西盆地断层探测中的应用与研究

在前期详细地质调查的基础上,对郧西盆地进行针对性的浅层地震反射勘探,并利用地震发射结果来确定断层位置及构造特征。该研究对南水北调中线核心水源区地震安全系统的建设有一定意义。     

渤中凹陷西洼中央构造带新近系油气差异富集主控因素及成藏模式

为了揭示渤中凹陷西洼中央构造带新近系油气差异富集规律,分析古隆起的发育特征、断层活动性、断—砂耦合接触关系及断层侧封条件,明确新近系油气差异富集的主控因素。结果表明:古隆起发育控制油气的宏观分布,其汇烃效率的强弱决定油气平面富集程度。断层活动性控制油气富集层位,主成藏期油源断层断距大于150m,断层活动速率大于10m/Ma,断层生长指数呈渐衰转盛型与直线上升型,油气主要富集于明下段;反之,油气主要富集于馆陶组,断砂耦合接触关系控制明下段油气的富集,复合型接触关系的砂体运移效率最高。馆陶组的油气富集主要受控于断层的侧封条件,当断层泥比率大于0.3时,断层侧向封堵性较好。建立的"断隆联控、差异富集"油气差异成藏模式,可有效指导渤中凹陷西洼的油气勘探部署。     

利用远震接收函数研究黄海周边地区的地壳上地幔结构

利用宽频带流动台站(YSBSN)记录的远震波形数据和远震接收函数方法,反演了黄海东、西两侧地壳上地幔的S波速度结构.结果表明,莫霍面深度在30~38 km之间变化,位于中方一侧的JNN台下方地壳厚度最大,可以归因于华北板块和扬子板块的碰撞;韩方一侧的地壳厚度自北向南逐渐变厚,但仍然难以厘定朝鲜半岛南部潜在碰撞带的位置,这些问题的解决需要更大范围的流动台站观测.由于部分台站位于巨厚的沉积层和多孔的火山岩之上,与浅部构造的相关性使得接收函数表现出较大振幅的混响,从而影响了来自深部结构的转换震相.     

华北盆地强震孕育的动力学机制研究

强震活跃区通常出现在地壳变形剧烈的地区.但是,华北盆地地壳变形速率小,而破坏性强震却十分频繁.文中利用有限元方法对华北盆地发震断层下方可能存在的速度异常体进行了力学分析,计算结果显示：无论这个异常区是低速异常还是高速异常,在水平构造力的作用下（无论是挤压还是引张力作用）,应力及应变能密度都在空间某些区域积聚.根据本文的工作及前人的研究结果,认为华北盆地强震孕育的物理机制如下：华北克拉通在减薄、破坏过程中,浸入的岩浆或上涌的地幔物质经过漫长的地质时期演化,成为低速异常体.当断裂带下面存在这种低速异常体时,水平向构造力的作用,会使异常体上方应力集中、应变能积聚.当异常体上方的应力水平达到某种限度,介质发生破坏.在破坏过程中,异常体释放的能量,使断裂带上的应变能集聚速度加快;另一方面,异常体的破坏使断层的闭锁面积减小.随着外部构造应力的持续加载,当发震断层上的应力及能量积累达到一定极限,断层产生错动,发生强震.同时,文中结果还显示,断层在从闭锁、积累能量到解锁、发生强震的过程中,其下方的低速异常体起着重要的推进作用.     

方向性边界保持断层增强技术

地震数据在采集处理过程中不可避免地会受到各种因素的影响,从而导致地震资料的信噪比低,造成断层信息模糊,断层增强的目的是进一步清晰地刻画断层,同时提高地震资料的信噪比.本文提出了方向性边界保持断层增强技术,首先通过方向滤波技术估计地震同相轴的方向信息,然后结合边界保持滤波技术进行断层图像的增强,将该技术用于地震资料,可以得到断层图像更加清晰、分辨率更高的三维地震相干体,以利于进一步的构造解释以及油气输导体系的定量评价,具有重要的理论与应用价值.     

天津断裂第四纪活动性研究

天津断裂分为天津南断裂和天津北断裂。根据人工地震探测结果,分别在天津静海县城西、西青区炒米店村、小南河村以及宁河县朱头淀村布设了4条钻孔剖面,对这2条断裂开展了钻孔勘探工作。经微体古生物鉴定,获得了各钻孔的海相层位置;经地层年代测试,确定了第1、第2和第3海相层的年代;通过以海相层为标志层的地层对比,并结合小南河村BZ1、TN3孔古地磁的测试结果,对这2条断裂的活动性进行了分析研究。结果表明,天津南断裂晚更新世以来未发现有过活动的迹象,其最新活动年代可能在中更新世。而天津北断裂也未发现晚更新世以来存在活动的迹象,该断裂在早更新世早期可能有过活动。由此可见,天津南断裂活动性可能要强于天津北断裂。同时发现,第2、第3、第4海相层在不同的地区存在不同程度的缺失现象。因此,在将其用于地层对比时,必须同时确定各海相层的地质年代,否则对比结果可能会出错。对于发生年代存在争议的第2海相层,认为其形成时间应在7万a左右。