汇聚背景下的多幕裂陷作用及其迁移机制:以南海北部珠江口盆地为例

南海的形成演化受控于印-澳、欧亚以及太平洋板块的相互运动,为研究汇聚背景下板块碰撞及其远程效应提供重要窗口。为了揭示该汇聚背景下的多幕裂陷过程,本文选取地质信息丰富的整个珠江口盆地为典型区,利用三条高精度地震剖面,对盆地各地质单元进行断层活动速率和构造沉降速率的定量计算及综合分析。结果表明盆地裂陷期东部、中部和西部主要控凹断层的平均活动速率分别为96 m/Ma、223 m/Ma和124 m/Ma,且其平均沉降速率依次为8.5 m/Ma、34 m/Ma和12.7 m/Ma,盆地整体呈现中部裂陷作用最强,其后向西部和东部逐渐减弱的特征。本文认为这与先存断裂以及初始地壳厚度有关:盆地东部和中部存在NE向先存断裂,并且东部先存断裂更加活跃,因此在新生代拉伸应力下东部更易表现为裂陷作用最强的区域,其次为中部和西部;而受前新生代时期俯冲作用的影响,岩浆的底垫作用引起盆地东部地壳增厚,东部裂陷作用强度急剧降低,造成裂陷作用强度的东西差异。此外,盆地南段凹陷裂陷期的断层活动和沉降速率发生激增,裂陷作用存在向南迁移的现象。本文推测在深度相关的伸展模式的影响下,南段凹陷地壳温度升高,强度减弱,因而在伸展应力下发生快速的拉伸减薄,导致裂陷中心向南迁移及岩浆物质上涌。同时,侵入的岩浆物质导致高角度正断层转换成低角度正断层,进一步促进裂陷中心向南迁移。     

Stability analysis of seabed strata and casing structure during the natural gas hydrates exploitation by depressurization in horizontal wells in South China Sea

Natural gas hydrates (NGHs) are a new type of clean energy with great development potential. However, it is urgent to achieve safe and economical NGHs development and utilization. This study established a physical model of the study area using the FLAC^3D software based on the key parameters of the NGHs production test area in the South China Sea, including the depressurization method, and mechanical parameters of strata, NGHs occurrence characteristics, and the technological characteristics of horizontal wells. Moreover, this study explored the law of influences of the NGHs dissociation range on the stability of the overburden strata and the casing structure of a horizontal well. The results are as follows. With the dissociation of NGHs, the overburden strata of the NGHs dissociation zone subsided and formed funnel-shaped zones and then gradually stabilized. However, the upper interface of the NGHs dissociation zone showed significant redistribution and discontinuity of stress. Specifically, distinct stress concentration and corresponding large deformation occurred in the build-up section of the horizontal well, which was thus prone to suffering shear failure. Moreover, apparent end effects occurred at the end of the horizontal well section and might cause the deformation and failure of the casing structure. Therefore, it is necessary to take measures in the build-up section and at the end of the horizontal section of the horizontal well to prevent damage and ensure the wellbore safety in the long-term NGHs exploitation.©2022 China Geology Editorial Office.     

温度循环下压实粗粒盐渍土水盐迁移与变形响应

“一带一路”规划的高速铁路频繁穿梭于盐质荒漠区,沿线优质不含盐路基填料极其匮乏。为解决粗粒盐渍土填筑高速铁路路基面临的技术难题,结合伊朗德伊高铁建设,以现场粗粒盐渍土路基填料为对象,开展了温度循环下压实粗粒盐渍土水盐迁移与变形响应试验研究。结果表明,每次温度循环后温度波幅值由土层浅表向深层土体衰减传递,土体埋深越浅、恒温时间越长,温度波幅值越大;水盐均匀分布的压实粗粒盐渍土经历多次温度循环后逐渐演化成非均匀分布,水盐向土体表面迁移聚集,越靠近土体表面水盐增量越大;前5次温度循环中压实粗粒盐渍土产生了塑性盐胀或塑性融沉,随着温度循环次数增加,盐渍土塑性盐胀或塑性融沉显著减小甚至消失;盐渍土层上设置非盐渍土层具有迟滞盐分向上迁移和消能减胀作用,粗粒盐渍土构筑高速铁路路基宜采用结构分层技术,非盐渍土层设置厚度一般不宜小于当地温度辐射影响显著深度;粗粒盐渍土路基设计宜考虑多次温度循环后形成的水盐非均质分布及其可能诱发的盐胀与融沉增大效应,路基压实度不宜过高。研究成果将为盐渍土地区高速铁路路基工程建造起到示范参考作用。     

南京河西地区地面沉降成因分析

为了查明南京河西地区地面沉降的成因,笔者等在系统研究水文地质与工程地质条件的基础上,研究了地面沉降的分布特征和发展规律,以及地面沉降与地下水位、软土分布及建筑荷载之间的关系,进而揭示了南京河西地区地面沉降的成因。研究结果表明：南京河西地区不开采地下水,地面沉降与软土层厚度和建筑荷载分布关系密切,地面沉降主要受建筑工程影响,即建筑荷载和深基坑降水的作用。     

新疆苇湖梁煤矿塌陷区遥感监测研究

苇湖梁煤矿已有50多年的开采历史, 长期的地下开采造成了严重的地面塌陷。本文将新疆苇湖梁煤矿塌陷区作为研究区, 以2013年的IKONOS高分遥感影像为主要数据源, 以ArcGIS为支撑平台, 采用人机交互的解译方法对塌陷区的相关信息进行提取, 结合实地调查验证的方法, 分析研究区内地质灾害的特征。通过遥感调查发现: 研究区内发育规模较大、位于塌陷区周围的拉伸区的地裂缝约有64条;塌陷坑(群)约有94个, 主要分布于南北塌陷槽及两侧;塌陷回填区总面积达0.92 km², 并在回填区发现了3个新塌陷坑。本文充分发挥了遥感技术宏观性强、速度快的特点, 调查结果反映了塌陷区灾害的实际情况。     

大河三角洲全新世海平面研究中的若干重要问题——以长江、尼罗河和密西西比河三角洲为例

本文回顾和总结了不同纬度带大河三角洲全新世相对海平面曲线的特征及影响因素.以相近纬度带的长江、尼罗河与密西西比河三角洲为例,剖析了全新世中期无“高于现代平均海平面”的“壅水”现象,认为直布罗陀海峡、加勒比海岛屿和白令海峡对北极圈南下融水进入地中海、墨西哥湾和西太平洋起到了限制作用.大量的研究还表明,距今约7ka时尼罗河三角洲相对海平面低于现今约14m,而此时密西西比河三角洲相对海平面约为-10m,长江三角洲仅约为-5m;随后,它们的差距逐渐减小,反映了沉降作用对相对海平面变化的影响.论文提出一种利用全新世三角洲沉积层序、结合相对海平面曲线来判断区域沉降差异的方法;总结了三角洲古地形对海平面上升的响应模式,以及利用三角洲新石器遗址“最低居住面”重塑全新世相对海平面变化的路径.这些均为三角洲地区全新世海平面变化与地貌环境演化的相关研究提供了新的前景.     

基于时间序列雷达干涉测量的钱塘江海塘形变分析

形变监测是海塘安全运行的重要组成部分。本文利用杭州地区2006年—2010年获取的31景EnvisatASAR影像,根据MTInSAR(Multi-Temporal In SAR)方法,综合提取PS(Persistent Scatterer)和DS(Distributed Scatterer)点,得到密集的钱塘江海塘形变的In SAR测量结果。与28个点的水准数据对比表明,两者的平均误差为0.436 mm,最大误差为5.016 mm,验证了In SAR技术毫米级的测量精度和准确性。通过这两种数据的时间序列分析发现,海塘的沉降在空间上具有连续性,其空间分布呈现为单峰下沉曲线;在时间上,则具有明显的线性变化规律,并伴随有短时间范围的小幅度波动。     

基于库伊克模型的地面沉降预测分析

针对地面沉降与地下水水位变化的内在关系,考虑地面沉降受到自身变化规律的影响,建立基于库伊克变换的地面沉降预测模型,应用该模型对某地区地面沉降统计数据进行模拟预测,有效实现该地区地面沉降与地下水水位以及本身之间的定量模拟,并探讨模型的拟合效果和预测精度。结果表明库伊克模型拟合效果较好,预测精度较高,能较好地反映研究区域的地面沉降变形趋势。     

轨道交通整体床道测量

本文从地铁床道测量的意义出发,结合轨道交通八号线二期工程,介绍了轨道交通整体床道测量技术设计、作业方法、数据采集、成果分析,以及在作业过程中的注意事项.     

智能矿山系统的应用与开发

我国能源发展以煤炭为主,其中,95%以上的煤炭产量来自井工开采,井工开采引起的地面塌陷会造成建(构)筑物和土地等的破坏;为此,本文通过收集资料和分析工程的实际需求,利用VC++编程研发了矿山数据库管理与沉陷预警系统;系统包括矿山数据库管理模块和沉陷预警模块,包含矿区采空区上方建(构)筑物、土地等的移动变形分析,并为损坏等级评定提供参考。