华北地区近期地壳水平运动与应力应变场特征

利用华北GPS监测网 1 992年、1 995年、1 996年的观测资料 ,应用最小二乘配置给出了华北地区相对水平位移场、应变场的分布图像 .经初步研究表明 :华北地区 1 992—1 995年间的水平位移和应变场表现为整体性不均匀的压性运动 ,1 995— 1 996年测区东部仍以水平压性运动为主 ,但测区西部则主要表现为张性运动 .水平运动 （方向、大小 ）发生显著变化和应变高值区的地带主要位于块体边界带和主要断裂带附近 .燕山断块南边界的北东向断裂存在着较显著的左旋运动 .区内最大剪应变、面膨胀的高值区在天津、北京、唐山一带 .结合非连续变形数值分析方法 （DDA）初步分析认为 ,1 992— 1 995年GPS观测结果显示的华北地区存在东、西部构造应力作用的明显差别 ,华北东部以东西向压应力作用为主 ,而西部的南北向构造应力作用又明显大于东部 .     

伸展褶劈理(C’面理)在递进变形过程中的行为及其对剪切带面理(S面理)的影响

伸展褶劈理（extensional crenulation cleavage,简称C’面理）作为韧性剪切带内常见的构造面理之一,在递进变形过程中是否旋转以及其如何影响剪切带面理（S面理）是尚未解决的构造地质前沿问题。本文统计了不同剪切带中C’面理、S面理和C面理（糜棱岩面理）的夹角。结果发现,从剪切带边缘向中心随着应变逐渐增大,C’面理与剪切平面（C面理）的夹角（α）呈近正态单峰式分布,表明C’面理在递进变形过程中不旋转。在C’面理发育的情况下,S面理与C面理的夹角（β）随着应变的增加逐渐增大,即S面理在C’面理形成后发生反向旋转,因此原用于计算剪应变的公式：tan 失效。强弱互层材料的应变分配结果显示,一般剪切条件下,粘性分层与剪切平面的夹角（β）减小到20°时,强硬层的运动学涡度接近于0,即表现为纯剪切,而软弱层表现为近简单剪切;β小于10°时,强硬层发生反向旋转。由此可见,伸展褶劈理是不均匀岩层在递进变形过程中应变分配（strain partitioning）的结果。随着递进变形的进行,S面理与C面理的夹角逐渐减小,强硬层被分配以更多的纯剪切而布丁化,随后内部产生微型剪切条带并扩展形成C’面理,承担应变分配的简单剪切。至此,随着应变分配的完成,C面理上的剪切作用自行停止,因此C’面理不发生旋转,而S面理在C’面理的制约下开始反向旋转。     

基于PPP-BOTDA的膨胀土裂隙发育特征的分析与表征方法研究

为了解非饱和膨胀土在干湿循环过程中土体应变的状态、变化以及土体裂隙的发育规律,在室内设计了一个长150cm、宽10cm、高60cm的模型箱,将传感光纤分4组按不同深度埋入土中,每组传感光纤包括4种类型,采用高空间分辨率的分布式光纤应变测量技术PPP-BOTDA,对干湿循环过程中土体的应变状态进行了监测。试验发现：埋深较浅的光纤受到裂隙发育的影响,在空间上,光纤应变状态呈现不均匀的拉压分布;在时间上,随着土体含水率的降低,裂隙区域的光纤应变呈现出先压缩后拉伸的变化规律,而且光纤应变变化同总裂隙张开度具有一定的相关性;随着光纤埋藏深度的加深,由于受土体裂隙的影响减小,光纤应变分布较为均匀;吸湿过程中,土体裂隙逐渐闭合,裂隙区域光纤应变由拉伸状态转变为压缩状态,而裂隙两侧区域光纤应变逐渐转变为拉伸状态。结果表明,通过PPP-BOTDA技术可以反映膨胀土干湿过程中土体的应变状态,并对土体裂隙进行准确的定位,从而为土体变形监测及灾害评价提供了新的技术手段。     

阿尔金断裂带西段磁组构特征及其构造意义

变形岩石的磁组构参数Kmax、Kint、Kmin、P、T、F、L、E等可以用来定量地表征构造变形的形状及期次.本文通过对阿尔金断裂带（郭扎错—空喀山口段）中岩石磁组构特征分析,认为该断裂带具多期活动性,变形性状由早到晚依次表现为韧性、韧-脆性及脆性变形,应力机制为剪切以及带有剪切性质的拉伸和压扁,主应力方向为NNE-SSW和近SN向.磁组构特征还表明该断裂带两侧断块相对差异运动在不同地区有所不同,而且它们所经历的构造期次以及各期活动的应力机制、影响程度也有明显区别.此外,磁组构数据显示阿尔金断裂带具有中间变形强、向两侧变形逐渐减弱的准对称特点,其早期变形具有由东往西逐渐减弱的变化规律.由磁组构揭示的应力应变特征与野外露头、显微构造和古应力测量结果一致.     

二维应变速率正演模拟

由给定的随时间和空间变化的二维应变速率分布计算速度场,根据速度场计算二维热传导方程,得到岩石圈的热演化结构,然后计算由热扰动引起的密度变化,进而确定加载到岩石圈上的载荷,根据载荷计算挠曲方程,最终得到盆地的沉降.在此基础上讨论了热源对地表热流和沉降的影响以及岩石圈有效弹性厚度对盆地几何形态的影响.结果表明,热源对地表热流影响显著,对沉降影响不大,岩石圈有效弹性厚度则控制盆地的几何形态.二维应变速率正演为下一步的反演奠定了基础.     

剪切指向转换的韧性剪切带——中国大陆科学钻探工程(CCSD)主孔中韧性剪切带(深度2010～2145m)的EBSD特征及运动学研究

位于苏鲁超高压变质地体南部的中国大陆科学钻探工程(CCSD)主孔深度1596～2038m的榴辉岩段和2038～2500m的片麻岩段之间存在一条厚一百余米的韧性剪切带(深度2010～2145m).韧性剪切带由糜棱岩化退变榴辉岩、花岗质糜棱岩等强应变岩石组成,韧性剪切带的面理倾向SEE,倾角由上部平均52°向中、下部平均32°转变,拉伸线理产状与面理倾向近一致,是220～200Ma期间折返应变的产物.糜棱岩化退变榴辉岩和花岗质糜棱岩的显微构造与石英晶格优选方位显示了折返阶段早期自SEE向NWW逆冲剪切指向以及后期自NWW向SEE正滑剪切指向转化的应变行为.CCSD主孔2010～2145m韧性剪切带的形成与它位于以榴辉岩为主的岩性.构造单元与其下以片麻岩为主的岩性.构造单元的界线附近有密切联系.第一期超高压阶段南北向韧性剪切作用形成的叶理、拉伸线理产状及相关的岩石类型与第二期、第三期阶段SEE-NWW向折返变形明显不同.     

应用地震干涉法定位四川九寨沟7.0级地震震源位置

利用地震干涉法对2017年8月8日九寨沟M7.0主震及部分余震进行定位.地震干涉法在可控源地震勘探领域有着广泛应用,但由于震源机制和震源辐射花样的复杂性,在天然地震研究中,地震干涉震源成像应用较少.本研究将地震干涉震源成像技术应用到了天然地震定位中,通过计算原始地震波形记录的特征函数,消除了由于震源辐射花样不同而引起的初动方向不一致性.通过对干涉波形进行偏移叠加,选择互相关型和卷积型两种偏移核函数,分别对震源水平位置和深度进行偏移成像,确定了九寨沟M7.0主震及11次M > 3.5余震的震源位置参数.结果显示,这次地震发生在一个之前未被关注的无名断裂（现已命名为树正断裂）上,研究分析推测,树正断裂与虎牙断裂存在连接的可能性.

     

大陆中部地壳应变局部化与应变弱化

大陆岩石圈流变学研究是构造地质学学科发展的必然,也是发展板块构造理论、探索大陆板块内部变形与动力学演化的核心问题。大陆中部地壳是大陆岩石圈中一个具有特殊性的圈层,其主要成分以花岗质岩石为代表,位于岩石脆-韧性转变域。在中部地壳层次上,岩石既具有脆性变形特点,又具有韧性变形属性,而且常常表现出多种流变强度。研究成果显示,中部地壳岩石流变具有许多特殊性：1）应变局部化是中部地壳流动最为典型表现形式;2）存在大陆地壳多震层：多震与强震,显示出中部地壳既弱又强的流变学属性;3）液/岩反应强烈,流体相直接影响着岩石的流变性;4）在许多地区存在有地球物理异常体（低速高导体）。大陆中部地壳应变局部化是板块相互作用过程中地壳层次上应变积累与集中的重要表现。在宏观尺度、中小型尺度和微观尺度上都有着重要的构造特点。地壳岩石的应变弱化,是诱发应变局部化的主要机制。多种形式的水致弱化（包括液压致裂、反应弱化、水解弱化等）与结构弱化（包括细粒化、晶格取向、成分分带性等）对于应变局部化具有重要的贡献。大陆地壳岩石流变学、中部地壳弱化与应变局部化研究,是未来岩石圈流变学研究的重要方向。

     

皖东张八岭群主期变质温度评价及结构框架探究

皖东张八岭群处于郯庐断裂带南段,构造位置极为独特和和关键,其是大别造山带和苏鲁造山带之间最重要的变质块体之一。前人主要侧重于构造地质学、年代学及岩石地球化学等方面研究,而对张八岭群的峰期变质条件、岩石单元划分和构成以及时间序列并不明晰。故而,本文将通过对张八岭群的区域变质岩石学、岩相学、热力学及年代学等研究,进一步确定其峰期变质条件、岩性特征,并对其岩石单元划分和构成进行深入解析。本次主要对张八岭群应用了白云母温度计进行峰期变质温度评价,单元-Ⅰ和单元-Ⅱ的温度范围分别为：T = 368 ℃～494 ℃和T = 331 ℃～394 ℃,主要经历了绿片—绿帘角闪岩相变质。锆石U-Pb年代学分析表明单元-Ⅰ和单元-Ⅱ原岩结晶年龄分别为749±8 Ma～738±8 Ma和738±9 Ma,该结果与前人研究结果基本一致。单元-Ⅲ的碎屑年龄范围为908±29 Ma～685±30 Ma,最大沉积年龄为685±30 Ma,沉积时限应属于新元古代,沉积物源主要来自扬子板块。据野外特征、岩相学差异、热力学评价和年代学分析,本文将张八岭群自下而上划分为3个单元,其中,单元-Ⅰ主要由石英—长石片岩组成,单元-Ⅱ主要由云母石英片岩和少量变基性岩组成,单元-Ⅲ主要由千枚岩、大理岩及少量片岩组成。本文认识对于理解华北板块与扬子板块沿郯庐断裂汇聚提供一定的岩石学支撑,张八岭群并没有经历高压低温蓝片岩相变质。     

基于滑带土应变软化的滑坡渐进破坏研究

滑坡的渐进破坏是量变积累到质变的破坏过程,一般是由坡脚开始破坏,并沿着某一软弱面不断破坏,直至形成贯通的滑动带。为了研究峰值强度与残余强度对滑坡失稳的影响,本文对滑带土采用应变软化模型。首先利用二维算例说明了滑坡的滑动面形态、塑性区与位移量的变化规律,反演了滑坡在二维空间内的渐进破坏过程,并根据位移变化情况,将滑坡的失稳过程划分为蠕动阶段、挤压阶段与滑动阶段3个阶段。在二维算例的基础上,采用滑带土应变软化理论进一步研究滑坡在三维空间内的渐进破坏过程与破坏规律,说明了滑坡在三维空间内,首先在坡脚与滑坡周界处形成塑性区,之后塑性区沿着滑坡周界向对称面增大,最后形成贯通的塑性区。将二维与三维算例相对比,说明了三维滑带土应变软化模型更真实的反应滑坡渐进破坏的全过程。因此,采用滑带土应变软化模型能较真实的反映坡渐进破坏的过程,为滑坡的预警与监测提供了一定的理论依据。