超临界地热资源的地球物理分析——以鲜水河高温水热系统为例

鲜水河高温水热系统位于川西地热区, 是我国重要的水热型地热资源区和高温地热发电工程建设选区, 其深层超临界地热资源可以大幅提高热-功转换效率和地热发电能力, 具有极大的应用价值.超临界地热资源是地热学的全新研究方向, 研究深层超临界地热资源促进地热学拓宽研究领域, 具有重要的科学意义.本文利用地球物理资料、地热地质资料, 对鲜水河高温水热系统超临界水热流体构造条件、有利赋存部位、热结构与热状态开展计算分析.结果表明: 鲜水河断裂带浅源小震群与深层超压热流体层相关, 热泉群串珠状负重力异常圈闭之下超厚沉积地层是赋存深层超临界地热流体储层的有利构造部位; 康定中谷—二道桥—榆林宫热水区的水源补给、热源补给、水热循环通道等地热地质条件优良, 其下方存在酸性岩浆活动, 是形成高温水热系统浅层热储、深层超临界热液区的重要热源条件.我们认为: 鲜水河断裂带是深部热流体上升至浅表产生强烈水热活动的通道, 沿此通道, 在160~250 ℃温度区间, 是鲜水河水热系统地热储层的赋存区域; 在350~400 ℃温度区间, 是深层超临界流体(H2O、CO2)的赋存区域; 随温泉水大量溢出的高浓度CO2地热气体, 伴随出现pH值略小于7的弱酸性热水, 其下方是形成深层超临界地热资源的有利区域.     

兰天武地区现今大地垂直形变场演化与地壳运动特征

用分段线性速率整体动态平差法处理了兰天武地区２０多年来的多期水准资料，分析了该区现今大地垂直形变场演化与地壳运动特征。研究结果表明：该区垂直形变七十年代曾表现出山间盆地大幅度上升的强烈逆继承性运动；八十年代华家岭等两北部山地上升、东南部盆地下沉的继承性运动增强；而目前基本恢复了正常的继承性运动状态。进一步分析认为：强烈逆继承性运动和继承性运动增强是区域应力场趋于强化的标志；正常继承性运动的恢复可能是应力场调整的结果。     

商河县馆陶组热储地热尾水回灌可行性研究

从回灌热储层条件、动力场特征、水化学及库容条件等方面,研究了商河县地热回灌地质条件。结合区内地热资源开发利用现状与回灌工程技术条件,对商河县地热尾水回灌的可行性进行了研究,认为在现有条件下,可逐步推行地热尾水回灌。     

喀斯特地区地表温度空间降尺度方法初探

喀斯特地区地形起伏大,常规的降尺度方法及所选择的因子对其不适用。该文根据喀斯特地区的特点,选取反射率、遥感指数及高程因子为尺度因子,通过随机森林模型建立MODIS第31、32波段辐射亮度数据和尺度因子之间的非线性关系,构建适合喀斯特地区的随机森林(Karst Random Forest,KRF)模型,成功将空间分辨率为1 km的热红外辐射亮度降至100 m,最后利用劈窗算法反演得到空间分辨率为100 m的地表温度。将KRF方法与仅考虑常规因子的多因子随机森林回归模型(MTVRF)和热锐化算法(TsHARP)对比,结果表明:1)在不同高差的喀斯特地区,KRF方法可较大程度提高地表温度降尺度精度,均方根误差(RMSE)在遵义市西北部和贵阳市以南地区分别为2.46 K和1.45 K,较MTVRF模型分别降低了0.1419 K和0.2928 K,较TsHARP算法分别降低了0.6204 K和0.6953 K,且在地形起伏度较低的喀斯特山区城市(贵阳市以南)表现更好;2)在喀斯特地区不同地类上,KRF方法效果也较好,其中植被区域最优,RMSE为1.41 K,破碎的裸土区域RMSE为1.84 K。研究显示,考虑特殊尺度因子的KRF方法可提高喀斯特地区地表温度的降尺度精度,为该地区以地表温度为基础的研究提供更精细可靠的地表温度产品。     

基于现代大地测量手段的青藏高原南缘地壳形变分析

基于2003~2013年GRACE卫星重力、GPS和绝对重力数据对青藏高原南缘地壳形变进行探讨分析。结果表明,拉萨测站1999~2015年垂向隆升速率为1.5 mm/a,显示出拉萨测站持续隆升的特点。结合南加州综合网络构建的远程连续GPS参考站,另外选择TPLJ、CHLM、JMSM测站数据进行分析。GPS结果表明,4个测站2003~2013年平均隆升速率为2.3±0.11 mm/a,GRACE垂向位移时间序列显示4个测站2003~2013年除季节性变化外也具有轻微上升趋势,平均速率为0.35 mm/a。联合绝对重力资料在考虑诸多因素(地壳隆升、侵蚀、GIA等)后得到拉萨测站近年重力变化约为-0.97 μGal/a,青藏高原拉萨测站地下地壳底部增厚速率约为4.4 cm/a,揭示了青藏高原南部地区的地壳形变特征--地壳隆升与底部增厚。     

潮汐形变资料中地震前兆信息的识别与提取

将小波变换的多分辨率分析引入潮汐形变资料处理中，对近年来云南地区的3次强震前的潮汐形变观测资料进行了处理与分析，发现在地震前2～5个月，震中附近的形变台站都接收到一个频段相同的异常信号，且它们之间是相关的，相关系数达80％以上，由此可以确定信号是由同一个源发出来的。出现在多个台站的相同频段的异常信号很可能就是我们想要得到的地震前兆信息。     

潮汐效应对沿海多条带时序InSAR地表形变监测的影响

潮汐效应对沿海大范围、高精度的合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR)技术地表形变监测的影响不可忽略. 潮汐效应中的固体潮(Solid Earth Tide, SET)位移和海洋潮汐负荷(Ocean Tide Loading, OTL)位移会在时间和空间域上对沿海大范围InSAR地表形变监测产生分米级的误差, 而且不同条带中地表潮汐形变时空差异性会对多条带InSAR影像拼接产生较大误差. 本文针对沿海地区多条带InSAR形变时序, 重点分析了潮汐效应在不同条带InSAR地表沉降监测中的影响, 并采用多种潮汐位移估计方法对多条带地表潮汐形变进行改正. 结果表明, 研究区域不同条带时序InSAR中地表潮汐形变具有较大的时空差异性, 其造成沿海地区相邻条带时序InSAR地表沉降速率差异能达到1~2 cm·a^-1; 通过固体潮模型、海潮负荷模型或GPS参考站网海潮位移改正, 能够消除不同条带中地表潮汐形变时空差异性对时序InSAR形变结果拼接产生的空间高阶非线性误差, 弥补了传统拼接方法在拟合潮汐位移偏差的不足. 在大气延迟误差改正的基础上, 时序InSAR形变残差的标准差(Standard Deviation, STD)由潮汐改正前的2.3 cm减少至0.75 cm; 本文研究揭示了沿海地表潮汐形变改正对多条带时序InSAR形变结果拼接的重要性, 可大幅提高沿海地区广域时序InSAR地表形变监测的精度.

     

中国大陆水平地壳运动的数学模型

在获得中国区域1000个实测GPS台站速度场的基础上,利用多面函数法、滑动欧拉矢量法和滑动弹塑性模型法建立了中国大陆水平地壳运动模型,统计表明3种方法外部符合精度2～4mm/a,模型互差精度约为3mm/a。     

常德1631年大震事件的多场点群发式构造模型

根据对常德1631年地震事件的史料鉴别,尤其是江陵为典型七度震害这一事实,运用震声传播方向和地光物理场以及地震烈度衰减关系,拟合推断此地震事件的序列主要由安乡北6 3/4级地震、常德北太阳山7级地震、澧县6级地震、大庸6级地震和澧县—安乡6 1/2级地震组成,相应的地震地质背景是江汉—洞庭地区晚更新世以来的剩余形变呈四象限分布。若考虑地震-构造相关分布为“Z”字型,则该地震事件的主控构造——太阳山断裂带东断裂具左旋走滑的力学机制。根据区域地震—构造相关发展过程,常德大震事件可视为1668年郯城8 1/2级地震的前震序列组成部分。     

湖北省潮汐形变观测异常及干扰识别

对2003—2013年湖北省数字化定点形变潮汐观测中的突跳、阶变、震颤等异常的分析发现,气象因素对形变潮汐观测的影响复杂:1)不同气压场控制影响形变观测的异常形态不同,但响应频率一致;2)台风对形变观测的秒值和分钟值数据在1～4秒和2～4分钟较高频段均有响应;3)台址条件不同,降雨对形变观测产生的畸变影响不同。影响范围一般在0～全日波频段且存在较大的噪声;4)短时大气温度变化对形变观测有一定影响,会使曲线发生抖动或暂态波动,在64～128分钟和128～256分钟较低频段上有响应。水库冲沙、水库蓄水、土石开挖等环境荷载变化对分钟值观测曲线产生明显阶跃、抖动型实时畸变。人员进洞、施工、仪器标定检修等人为活动对观测曲线的影响可直接识别。