中国县域耕地与农业劳动力变化的时空耦合关系

利用1996 年、2000 年和2005 年中国县域耕地与农业劳动力数据,基于GIS 技术和模型方法,分析了县域耕地面积与农业劳动力变化态势及其时空耦合特征。研究表明：① 县域耕地面积和农业劳动力变化均呈先增后减态势。1996-2000 年,耕地总量、劳动力数量分别增长2.70%和1.40%;2000-2005 年,耕地总量、劳动力数量分别减少1.51%和8.18%。②“胡焕庸线”是刻画中国耕地和劳动力变化格局的重要分界线。沿此线带状区域内因退耕还林造成耕地快速减少,而农业劳动力转移滞后;其西北部区域耕地快速增加,农业劳动力也在增长;其东南部区域耕地明显减少,而农业劳动力减少速度更快,二者呈现协调态势。③ 耕地非农化进程中县域劳动力转移效率呈下降趋势。1996-2000 年和2000-2005 年,全国分别有447 个和505 个县域的耕地减少和劳动力转移呈良性变化,90%的县域劳耕弹性系数(LFEC) 的中位数分别为4.58 和2.97。④ 基于SOM自组织特征映射神经网络聚类方法,可将1996-2005 年中国县域耕地与劳动力变化的耦合特征划分为9大类型区。多情景模拟分析表明,2005-2015年的LFEC趋势值为2.55。     

俯冲带库仑楔形体力学

楔形体理论研究楔形体在底部摩擦力、重力和边界外力共同作用下内部的应力状态,有助于我们定量分析断层强度和岩石性质与楔形体稳定状态之间的关系.本文首先简要介绍基于不同楔形体材料而得出的应力解析解.然后介绍基于理想弹塑性材料的俯冲带库仑楔应力解析解.最后介绍基于该解析解而提出的动态库仑楔形体理论.俯冲带地震反射剖面数据表明,弧前靠近海沟部分地表坡度比较陡,其内部经历复杂永久塑性变形（称为外部楔形体,outer wedge）.而靠近内陆部分地表坡度比较平缓,反射剖面显示沉积层呈水平规则分布,常伴随沉积盆地（称为内部楔形体,inner wedge）.动态库仑楔形体理论认为弧前这种地表形态和内部构造特征的不同,可能反映了断层面摩擦性质的差异性.内部楔形体对应于断层面上的生震带,在地震周期可能主要经历弹性变形.而外部楔形体对应于断层面上的无震蠕滑部分,在地震发生时可能产生塑性破坏、永久变形.

     

南海东部俯冲洋脊区段地震静态库伦应力分析

根据对马尼拉海沟及其邻区地震分布和震源机制解所反映的最大主压应力轴分布特征的分析,并结合古洋脊俯冲区段地震产生的静态库伦应力分析,发现在马尼拉海沟区域地震分布具有明显的分带特性,北部以NW向挤压应力为主,俯冲洋脊区段以近EW向的挤压应力为主;1999年7.2级地震使得2000年6.2级地震和2011年6.0级地震震中位置的静态库伦应力分别增加了约0.5和0.3 bar;2011年6.0级正断型地震和5.0级余震的静态库伦应力变化能较好地反映与余震分布的对应关系,大部分余震位于库伦应力变化值大于0.1 bar的触发阈值区域;计算古洋脊俯冲区段强震产生的静态库伦应力变化,结果显示海沟西侧小于10 km的深度范围内库伦应力增加值达到0.3~0.5 bar,呈NE向展布,吕宋岛弧一侧20 km深度范围内均表现为应力增加,应力增加区域与地震的分布较为吻合。     

岩石破坏过程磁场效应实验研究及其对地震预报的意义

地震前岩石圈存在可观测的磁场前兆异常, 岩石破坏过程的磁场效应规律却鲜有研究.本文设计建立了岩石破坏磁场效应监测实验系统, 测试分析了岩石破坏过程磁场与载荷、声发射、电磁辐射之间的关系, 探讨了岩石破坏磁场产生机制与岩石破坏磁场效应对地震预报的意义.结果表明: 岩石在受载破坏过程能够产生磁场, 磁感应强度与载荷变化存在良好的对应关系.在受载前期, 磁感应强度波动增加, 受载中后期, 磁场强度显著增加; 主破坏发生时, 磁场强度快速增加并达到最大值.磁感应强度与累积声发射计数平均相关系数达到0.825, 呈高度相关, 表明磁场变化能够反映岩石的变形破坏阶段和状态.岩石破坏磁场的产生主要与电性变化有关, 运动电荷或电流的变化产生了磁场.岩石破坏磁场与电磁辐射同属于电磁信号, 磁场是一种极低频、连续、脉冲式的信号, 信号频率一般为0~20 Hz; 电磁辐射是一种瞬态、阵发性的电磁波, 信号频率一般为kHz~MHz.相对于电磁辐射, 磁场前兆异常先出现, 岩石破坏的磁场监测结果对于评估地震的临震预报具有显著的意义.

     

安宁河—则木河断裂带及邻区中上地壳各向异性及其含义

本文采用剪切波分裂分析方法, 使用安宁河—则木河断裂带及邻区的42个流动和固定地震台站2013年1月到2019年12月的近震波形记录, 获得了各个台站的剪切波分裂参数结果.由于区域主压应力场以及局部地质构造的影响, 该区快波偏振方向的空间分布具有明显的分区特征: 以冕宁为界, 安宁河北段石棉—冕宁段周边表现出NW-SE快波优势偏振方向, 与华南地块主压应力方向一致, 表明区域应力场对中上地壳各向异性起主要约束作用; 安宁河南段冕宁—西昌段周边表现出差异性的局部快波优势偏振方向, 为NE-SW, 与其他区域明显不同, 揭示了该区具有局部构造特征和应力环境; 则木河断裂带北段快波优势偏振方向与安宁河北段优势偏振方向一致, 为NW-SE向, 表明区域最大主压应力方向的优势作用.安宁河北段的石棉—冕宁段附近台站, 在康定M_S6.4和石棉M_S4.5地震前后, 快波偏振方向均有变化, 暗示中上地壳各向异性特征受到地震应力积累与释放过程的影响.此外, 位于安宁河断裂和则木河断裂交界处的西昌地区(XC27台), 既是构造交汇区, 也是各向异性特征分段的边界, 具有最大的慢波时间延迟, 说明该区构造复杂、各向异性程度最强, 值得关注; 木里县(MLI台)、普格县(PGE台)、鲜水河断裂和龙门山断裂交汇处(HCP台)以及美姑县(XC36台)均具有较高的慢波时间延迟, 且快波偏振方向与周围台站不同, 考虑到这些台站位于断裂带交汇或分段的端部, 亦是值得关注的地方.

     

2022年6月1日四川芦山MS6.1地震的发震构造与力学机制探讨

2022年6月1日17时00分08秒（北京时间）四川雅安市芦山县发生M_S6.1地震,此次地震是继2008年汶川M_S8.0、2013年芦山M_S7.0地震后发生在龙门山断裂带的又一显著地震,与后者在空间上仅相距9 km.为揭示此次地震的发震构造特征及其与2013年芦山M_S7.0地震的关系,进而理解龙门山断裂带强震孕育动力学过程与地震危险性,本文采用CAP全波形反演方法计算了芦山M_S6.1地震的震源机制解,利用多阶段定位法对2013年芦山M_S7.0地震以来余震区地震进行了精确定位,并基于库仑应力讨论两次地震的应力触发关系.结果显示,芦山M_S6.1地震的震源机制解为：节面Ⅰ的走向、倾角和滑动角分别为221°、40°和105°;节面Ⅱ的参数为22°、52°和78°,矩心深度14 km,震源机制断层面解呈现一组与龙门山断裂带性质接近的节面.反演给出的P轴方位角为120°,倾角为6°,反映了此次地震主要受NWW-SEE向水平挤压应力作用,与龙门山断裂带南段背景构造应力场一致.地震精定位结果显示芦山M_S6.1地震序列发生在2013年芦山M_S7.0地震发震断层北西侧的一条倾向南东的反冲断层上,据此可判断震源机制解的节面Ⅱ为发震断层面.在此基础上,通过指定发震与接收断层,计算获得2013年芦山M_S7.0地震对此次M_S6.1地震所在断层的最大库仑应力加载值可达1.5 MPa,说明前者对后者有显著的触发作用.

     

煤层水压致裂后煤岩应力解析

水压致裂后煤岩应力分布规律对水压致裂防冲效果起关键性作用。采用理论研究方法得出高压注水压致裂后及卸水后水区和气区的孔隙、瓦斯压力和煤体应力解析解。结果表明,致裂后水区孔隙压力沿径向变化不大,与注水压力接近;气区瓦斯压力沿径向呈递减趋势;在水区外围一定范围内形成瓦斯压力升高区;水区煤体环向应力将会减小,直到变为拉应力;气区煤体径向应力沿径向递减。卸水后水区孔隙压力、煤体径向应力沿径向呈递增趋势;气区煤体径向应力沿径向呈递增趋势,趋近于原始煤体应力;气区煤体环向应力沿径向呈递减趋势;气区孔隙压力沿径向呈递减趋势。这为煤层水压致裂预防冲击地压提供理论基础。     

深部地质结构对浅层地质与成矿作用的制约——以中国东部大陆及海区为例

根据十余年来参加中国岩石圈三维结构研究和国际合作编图资料,将深部地质结构与浅层地质、成矿特征进行统一的综合分析研究,对中国东部及邻近海域地质构造取得一些新认识,提出一些新观点:(1)在中国大陆及邻近海域400 km深度内,划分出5层地质结构,其中第3、4层之间的变化制约了浅层地质与成矿作用;(2)中国大陆及海区受周边动力挤压,其中西部挤压力大于东部,导致西部软流圈物质经4条路径向东流动,使东部汇聚巨大巨厚的软流圈,形成独特的软流圈巨量热能(力)-动力主体动力区,构成了亚洲大陆第4个主体动力区;(3)太平洋板块俯冲力制约了北纬42°40'以北的完达山及俄罗斯远东地区,菲律宾海板块俯冲力制约了台湾和中国东南沿海地区,二者的动力之和构成了阻挡软流圈物质向东部洋区流动的"远程力效应";(4)软流圈巨量热能(力)-动力作用的主体动力区打造了中国东部及海区7项地质、地貌特征和三大类矿产资源效应。其中岩浆活动与化石燃料矿产(石油、天然气、煤)之间不是"水火不相容",而是岩浆活动为提升油-气成熟度和煤化作用及变质作用提供了重要的温度条件;(5)软流圈巨量热能(力)-动力作用打造了中国东部及海区一些独有的地质作用:①形成了新生代南海小洋盆,并向巴拉望岛俯冲。②产生了新生代陆缘裂谷带,形成了琼州海峡、台湾海峡,并向台湾岛轻度俯冲。③大面积的巨厚软流圈是一座"巨型岩浆山",成为东部及海区"地幔柱"的统一"根基"。地幔柱实际上是巨大"岩浆山"中的"岩浆山峰",今后会发现更多"地幔柱"(即"岩浆山峰")。④中国东部地震除吉林省珲春地区的深源地震(540 km)外,朝鲜半岛及其以西的中国东部和海区均为浅源与中深源地震(震源深度小于100 km),其主体动力都来自本区巨量热能(力)-动力源,太平洋板块-菲律宾海板块的联合俯冲力只起了"远程力效应"的深部侧向挤压辅助作用。⑤巨量热能(力)-动力作用形成了一系列盆-山耦合带,组成了中国东部及海区中-新生代"盆-山耦合群","盆"里有油气资源,"山"里有内生矿产。     

奠基岩石封闭应力假说的气体包裹体和膨胀能力

陈宗基先生在1979年提出了封闭应力假说,认为它是岩石工程灾害的原因。近年来,钱七虎院士和王思敬院士分别对封闭应力假说作了肯定的定性讨论。30多年过去了,这个封闭应力假说仅得到极其少的定量研究和发展。在本文中,我提出和试图论证流体包裹体是一种具体、实在、可测量和计算的应力包裹体。它在地质岩石与矿物中普遍存在。它有压强和体积膨胀能。它是一种封闭应力和内应变能的具体存在和作用形式。我给出了这个压强、体积膨胀能和封闭应力包裹体对围岩作用的计算公式和算例。这个包裹流体压强值与深部岩石高地应力场值相当。我进一步分析和讨论了,岩石微小、密封、压紧的流体包裹体应该是深部工程岩石开挖洞室或巷道出现的岩爆、冲击地压、矿震、洞壁劈裂、围岩分区破裂和巷道大变形的一个共同张性体积力源。我认为,这个地质岩石与矿物内紧压膨胀的流体包裹体封闭应力能够完整逻辑一致地、符合自然规律地解释人们所见到的、报道的、与这些深部工程灾害相关的所有事实。并且,它能将这些事实和现象合理地、随时间演变地联系和重塑起来。这种实在、可测试、可定量的封闭应力源和能源的提出和研究能为岩石力学工作者,更好地沿着老一辈岩石力学专家们指引的途径和思路,来建立新的地质岩石力学理论、方法和技术,以更加符合自然规律地解决岩石力学领域世界性难题的深部工程灾害问题。