地震走时层析成像方法在研究强震孕震、发生机制中的应用

选取1950年以来中国大陆内部发生的数十次6.0级以上强震的孕震、发震机制研究实例,本文回顾总结了近年来国内外学者对强震的发生与地壳介质结构不均匀性关系的研究进展情况,分析了不同研究方法的优点和存在的问题.相对定位方法获取精确的余震震源位置和地震层析成像方法,获得震源区高分辨率的三维速度结构是目前研究强震孕震构造和发震...     

甲烷气爆震源性能研究及其在粤港澳大湾区化龙断层探测中的应用

针对近年兴起的甲烷气爆主动震源,设计了不同尺寸震源装置,分别在不同激发环境下,通过比较激发信号能量及频带分布进行了震源性能研究,实现了震源参数优化.同点甲烷气爆和炸药震源成像结果研究表明,甲烷气爆震源引起的地表振动速度更小,更符合安全环保的需求.将优化后的甲烷气爆震源用于粤港澳大湾区的化龙断裂浅部结构勘查,单炮记录结果可见高信噪比初至信号.对 10炮激发记录进行初至走时拾取后进行走时层析成像发现,化龙断裂推测位置附近纵波速度在第四系下方 200～400 m深度范围明显错断.基于横波/纵波波谱比分析结果(HVSR),根据经验关系推断了该地区沉积层厚度分布,发现与走时层析成像结果中的第四系沉积底界面位置吻合良好.以上成像结果与该地区已有钻孔及早期反射地震结果高度吻合,证明了此次采用的甲烷气爆主动震源作为炸药震源的替代品,在未来城市地下结构浅勘工作中有广泛的应用前景.     

岩石圈—软流圈物质循环促进大陆增生的新方式

大陆动力学研究地球内能量和物质的运动和伴随的信息传播,上地幔中的软流圈是地球内部的物质运动的关键部位之一。由于观测的技术方法少,人类对软流圈内部的地质作用过程所知甚少。在青藏高原,过去地震波三维层析成像的分辨率不高,难以对地壳上地幔构造进行准确的定位。我们收集和整理了地方地震台的数字化观测数据,使地震体波三维层析成像的准确度大大提高,为解决软流圈的地质构造准确成像提供了新的可能性。根据地震体波三维层析的成像结果,在古特提斯洋和特提斯洋俯冲板块前沿的软流圈底部410 km间断面上方,存在反映古大洋俯冲板块的高速体,它们在青藏高原、苏鲁和伊朗都有出现。清晰和稳定的高波速异常的位置表明,特提斯洋俯冲板块现在已经拆沉在软流圈的底部,古特提斯洋俯冲板块也可能曾经拆沉在软流圈的底部。对比青藏高原和苏鲁的地壳上地幔波速结构推测,拆沉造成软流圈中的轻元素物质上涌,进入大陆岩石圈,造成岩浆活动。上涌还使碰撞造山带地壳厚度减小,而岩石圈厚度增加。大约100 Ma后,俯冲下去的大洋残块会被软流圈物质磨蚀交代,使岩石圈厚度增加, 形成大陆下方的大陆根,造成大陆克拉通化和体积增生。大洋板块俯冲后在软流圈拆沉是岩石圈—软流圈物质循环的一种重要方式,对软流圈中物质均衡和体积稳定也起重要作用。     

渤海海峡BHS01孔沉积物磁性地层学研究

磁性地层学研究是建立渤海地区第四纪沉积序列地层年代框架的主要技术手段之一。通过对渤海海峡地区BHS01孔(孔深121.3 m)进行详细的磁性地层学研究,结果表明:BHS01孔岩心记录了布容(Brunhes)正极性时至松山(Matuyama)负极性时底部,包括贾拉米洛(Jaramillo)和奥尔都维(Olduvai)正极性亚时。早、中更新世界线即布容(Brunhes)正极性时/松山(Matuyama)负极性时界限(B/M)深度位于该钻孔的46.4 m处。根据沉积速率,推测钻孔底部121.3 m处的年龄约2.25 Ma。综合沉积物的岩性、磁性及沉积速率变化特征,将BHS01孔沉积物记录的区域沉积过程自下而上划分为3个阶段:阶段Ⅰ(2.25～1.46 Ma)以河流相沉积为主;阶段Ⅱ(1.46～0.78 Ma)为稳定的湖泊相沉积;阶段Ⅲ(0.78～0 Ma)发育海陆交互相沉积。这一研究为该钻孔提供了可靠的年代标尺,为渤海海峡及邻区第四纪地层的划分对比和沉积演化过程提供了新的依据。     

基于磁力资料的珠江口盆地构造单元分布特征

珠江口盆地是南海北部陆坡最大的前新生代沉积盆地,油气资源丰富,由于新的地球物理资料未得以充分应用等问题导致盆地内部构造单元分布特征存在诸多不同看法,这些问题制约了盆地的进一步勘探和开发。本文以最新实测1∶10万高精度航磁数据为基础,采用切线法对研究区航磁异常深度进行反演计算,结合钻井、地震及南海北部陆域物性资料研究珠江口盆地磁性基底分布特征。在充分调研珠江口盆地已有构造单元划分的基础上,以盆地磁性基底展布特征为基础,结合断裂、区域构造等对珠江口盆地内部构造单元进行研究。研究表明:珠江口盆地磁性基底深度在0～9 km之间,磁性基底呈"三隆两坳"构造格局,整个坳陷区具有"南北分带,东西分块"的特征; NE向深大断裂为控盆断裂,常为盆地二级构造单元的边界,NW向断裂常控制次一级构造单元并影响其展布形态。     

青藏高原地壳地震纵波速度的层析成像

本次研究利用地方地震台站的数据开展青藏高原地壳地震波速度的三维层析成像研究,得到分辨率达到1°×1°×20 km的地壳纵波三维速度结构,揭示了青藏高原地壳内部地壳波速结构特征。结果表明,青藏高原P波波速随深度产生巨大变化,说明地壳内部发生了大规模的层间拆离和水平剪切,用传统的地块运动不能准确地描述地壳物质运动。从P波波速扰动图上看到,青藏高原上地壳和上地幔的P波波速扰动为大范围正异常区,可以认为青藏高原在同碰撞和后碰撞期频繁的岩浆活动和结晶作用,造成了现今相对比较坚固的上地壳和岩石圈地幔,使青藏高原保持一个整体。分布在可可西里和羌塘北部的高钾质和钾质火山岩带,反映为青藏高原地壳的P波波速扰动负异常带,从上地壳到下地壳都有分布。说明由于大陆碰撞使三叠纪的东昆仑缝合带重新破裂,造成大量地幔流体物质上涌和火山爆发,对高原的形成和隆升都有一定的贡献。通过地震层析成像取得的三维地壳波速图像,进一步证实了由密度扰动三维成像指出的存在青藏高原下地壳流和新生代裂谷深部到达了中地壳底部的结论。     

功能性Fe3O4磁纳米粒子的合成

本研究以PNIPAM(聚N-异丙基丙烯酰胺)为单体,先制备出来Fe3O4@SiO2纳米颗粒,再与DMP(十二烷基三硫代碳酸酯)链转移剂进行酯化反应,制备的产物作为新的链转移剂,在偶氮二异丁腈为引发剂的条件下,利用可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT)活性聚合法制备温度响应性磁纳米粒子。通过红外光谱法、核磁共振法对聚合物的结构进行表征,谱图表明成功地合成出所需的产物。通过扫描电镜对其进行分析,所得到的Fe3O4@SiO2-PNIPAM聚合物纳米颗粒分布比较均匀。     

高效优化非分裂PML边界二阶标量波方程数值模拟方法

卷积完全匹配层（convolution perfectly matched layer,CPML）吸收边界是一种高效处理波动方程数值模拟中人工边界反射波的方法。本文基于传统的一阶系统CPML吸收边界条件推广并推导了新的二阶系统CPML边界条件（NCPML）。与常规二阶系统CPML边界条件不同,新边界条件推导的核心思想是在复数-频率域中忽略部分衰减因子空间变化特性,避免其在时间域产生复杂卷积算子,然后反变换至时间域得到基于CPML吸收条件的二阶标量波方程,并应用于二阶标量波方程数值模拟。均匀介质模型测试验证了NCPML吸收条件在内存使用上相对于常规二阶系统CPML与SPML（split PML）吸收条件更少。在对人工边界反射的吸收效果上,NCPML稍逊色于常规二阶系统CPML,但二者均相对于SPML优势明显。最后通过层状模型和Marmousi模型测试验证了NCPML的稳定性及其在效率上的优势。     

现代黄河三角洲北岸YRD-1101孔岩心磁性地层学

对渤海南岸黄河三角洲地区200.30m的YRD-1101钻孔进行了系统的岩石磁学和古地磁学研究。岩石磁学研究表明沉积物中主要载磁矿物是碎屑磁铁矿,部分样品含有少量铁硫化物和赤铁矿;古地磁学研究结果揭示了早、中更新世界线即布容(Brunhes)正极性时/松山(Matuyama)负极性时界限(B/M)位于该钻孔123.33m处,同时,发现在松山负极性时记录了不完整的奥尔杜威(Olduvai)正极性亚时(191.78~200.30m);根据沉积速率推测该孔底部200.30m的年代为1.885Ma。这一研究为该钻孔提供了可靠的年代标尺,为渤海湾南岸黄河三角洲第四系地层的划分和对比提供了新的依据。