三角剪切断层传播褶皱在祁连山北缘断裂中的应用:以黑河口断层为例

逆冲断层运动学过程研究可为造山作用和盆地演化提供重要的信息。位于青藏高原东北缘的祁连山北缘逆冲断裂（NFT）是一条主要的边界断裂,控制着祁连山晚新生代以来的隆升变形,但对于该断裂系统的运动学过程缺乏研究。甘肃张掖西南莺落峡附近,黑河口断层（祁连山北缘断裂的一部分）穿过红沙沟并导致其阶地面错断和褶皱变形。为了研究该区域褶皱变形特征和断层运动学过程,我们首先在红沙沟区域进行了详细的野外考察并对变形的地层和阶地面进行了测量,然后通过数值模拟方法来验证褶皱模型。红沙沟保存有9级河流阶地,利用差分GPS对阶地面的高程进行了测量,同时在野外测量了部分地层的产状。多处断层剖面表明该区域变形属于基底卷入的构造类型,另外变形的阶地面在近断层处表现出明显的褶皱形态。结合阶地面变形特征以及地层的变形,三角剪切断层传播褶皱模型被初步用于该区域构造变形的解释。模型模拟得到自T5、T6和T7形成以来断层滑动量分别是 44±7m、59±10m和 164±28m;结合T6年代得到自约9万年以来该断层的平均滑动速率为 0.68±0.19mm/a,垂直分量为 0.58±0.13mm/a。根据地层与阶地变形特征,并结合模型模拟结果,我们认为祁连山山前基底断层卷入的构造中,在断层出露地表之前,断层顶端存在一个分散式的三角形变形区,区域的应力状态控制着下伏地层和上覆地貌面的褶皱变形。     

基于全局弱式无单元法直流电阻率正演模拟

全局弱式无单元法是在有限单元法基础上发展起来的一种数值模拟方法,它采用局部支持域内的节点信息来构造形函数实现局部精确逼近,摆脱了单元,仅依赖于节点信息,具有预处理简单、模拟精度高、灵活性强的特点,适用于复杂地电条件下直流电阻率正演模拟.本文采用RPIM构造直流电阻率全局弱式无单元法形函数,利用RPIM形函数推导了直流电阻率全局弱式无单元法方程.然后,编制了直流电阻率全局弱式无单元法正演模拟Fortran程序,利用该程序对典型的地电模型进行了正演模拟,并将正演结果与基于线性插值的FEM正演结果及解析解进行对比,结果表明采用RPIM形函数的全局弱式无单元法用于直流电阻率正演模拟的正确性及有效性,且在同等条件下,全局弱式无单元法模拟精度高于矩形剖分的FEM,更有利于指导电法勘探的数据解译;利用该程序对复杂地电模型进行了正演模拟,结果表明全局弱式无单元法对复杂地电模型模拟效果良好,适应性强,灵活性高,可任意加密节点提高模拟精度.

     

无网格局部Petrov-Galerkin法大地电磁二维正演

将无网格局部Petrov-Galerkin算法用于大地电磁二维正演。介绍了该方法的基本原理;从大地电磁二维边值问题出发,利用子域法详细推导了与之对应的局部Petrov-Galerkin弱式方程,并用高斯积分法将其离散化。论述了无网格局部Petrov-Galerkin法较无单元Galerkin法及有限元法的优缺点,最后通过二维模型的计算验证了算法的有效性。     

电导率各向异性的海洋电磁三维有限单元法正演

本文提出了一种基于非结构化网格的海洋电磁有限单元正演算法.为了回避场源奇异性, 文中选用二次场算法, 将背景电阻率设置为水平层状且各向异性, 场源在水平层状各向异性介质中所激发的一次场通过汉克尔积分得到.基于Coulomb规范得到二次矢量位和标量位所满足的Maxwell方程组, 通过Galerkin加权余量法形成大型稀疏有限元方程, 采用不完全LU分解(ILU)预条件因子的quasi-minimum residual(QMR)迭代解法对有限元方程进行求解得到二次矢量位和标量位; 进而, 利用滑动平均方法得到二次矢量位和标量位在空间的导数, 由此得到二次电磁场; 通过一维模型对算法的可靠性进行验证, 与此同时, 针对实际复杂海洋电磁模型, 比较有限元模拟结果与积分方程模拟结果, 进一步验证算法精度.若干计算结果均表明, 文中算法具有良好的通用性, 适用于井中电磁、航空电磁, 环境地球物理等非均匀且各向异性介质中的电磁感应基础研究.     

断层自发破裂动力过程的有限单元法模拟

断层自发破裂动力过程的研究对于认识地震过程及减轻地震灾害有着重要的科学意义.为合理地模拟断层的自发破裂过程,本文首先对经典的滑移弱化摩擦关系进行了改进,然后利用有限单元方法对破裂过程进行动态数值模拟.模拟结果表明,利用改进后的摩擦关系能够产生脉冲型（pulse-like）破裂模式,而经典的滑移弱化摩擦关系不能产生这种破裂形态.模拟结果还显示,断层自发破裂过程受初始应力场及摩擦关系影响,当初始应力场中剪应力水平较低时,容易产生脉冲型破裂;但当初始剪应力较高时,会产生裂纹型（crack-like）破裂.这个现象与在实验室里进行的岩石破裂实验结果是一致的.在相同的初始应力情况下,若滑移弱化摩擦本构关系中的动摩擦系数较大,断层将易于产生脉冲型破裂;若动摩擦系数较小,将倾向于产生裂纹型破裂.此外,本文也采用速率弱化摩擦关系对断层自发破裂过程进行了模拟,结果发现,在初始场及其他条件不变时,如果摩擦关系中的b-a值较小,容易产生脉冲型破裂;如果b-a值较大,会产生裂纹型破裂.     

利用新技术对大型土方工程量测算方法的改进

通过分析三角高程的误差来源和消弱方法以及土方量计算的特点,提出了一种利用全站仪结合南方公司的cass软件测算土方量的新方法,既减少了工作量,又提高了测算精度,适合大型土方工程量的测算。     

基于混合边界条件的有限单元法GPR正演模拟

从Maxwell方程组出发,推导了探地雷达(GPR)有限元波动方程.阐述了透射边界条件和Sarma边界条件的原理,推导了这两种边界条件的理论公式;通过在衰减层内加入过渡带优化了Sarma边界条件的加载方法,压制了介质区和衰减层交界面处的人为反射.考虑到透射边界条件与Sarma边界条件不同的理论机制,提出了一种结合透射边界条件和Sarma边界条件的混合边界条件,它利用Sarma边界条件对到达边界区域的GPR波能量衰减功能和透射边界对GPR波能量的透射功能,使GPR波经过Sarma边界条件的衰减吸收后,再通过透射边界条件将剩余能量透射出去,集成了二者的优势.并以二维均匀模型中的中心脉冲激励源方式为例,通过Matlab程序实现,以GPR的全波场快照的直观方式,对比了有、无边界条件及不同边界条件对人工截断边界的处理效果,说明了该混合边界条件对到达截断边界处的GPR波的处理优于单一边界条件.最后,以基于混合边界条件的有限单元法对两个典型的GPR地电模型进行了正演模拟,指导了GPR数据处理与工程实践.     

离散单元法对粒状土的微观特性研究探讨

粒状土的微观结构和微观力学被认为是其宏观力学和体积特性的内在根本因素,近年来得到越来越多的关注和研究。离散单元法作为一种研究颗粒材料的数值模拟计算方法,比试验方法快捷、简便、经济,而且能够容易得到在实验室试验中很难或无法得到的更多重要的微观结构和微观力学的信息,近年来得到越来越多应用。本文介绍了离散单元法对土的微观特性研究的一些最新方法和进展,对数值建模中的一些重要方面如比重(质量)放大、树脂薄膜模拟等方面进行了阐述,对离散单元法在土的微观结构分析(如颗粒旋转、颗粒位移、中尺度孔隙率分布)的一些最新研究作了分析和介绍。分析表明,离散单元法是研究粒状土的微观特性的一个有力工具,可以对土的宏观特性从微观角度得到更好的解释和认识。     

黑龙江北部孙吴-嘉荫盆地构造特征、演化及石油地质条件

重力解释孙吴-嘉荫盆地基底埋深一般在0.1～2.5 km,基底形态具有北东走向的“三断两隆”的构造特征,自西向东称孙吴断陷、茅栏河隆起、沾河断陷、富饶隆起和嘉荫断陷.地震解释基底深度一般在0.1～6.3 km,并据之进一步划分了断陷的次级构造单元.孙吴-嘉荫盆地的形成和演化与南部的松辽盆地颇为相似,大致经历了前裂陷、断陷、坳陷和萎缩4个阶段.下白垩统淘淇河组、上白垩统永安村组和太平林场组埋藏较深,厚度较大,烃源岩达到成熟阶段,储层发育,物性较好,为油气勘探的主要目的层.对沾河断陷和嘉荫断陷油气勘探有利区做了进一步预测,确定乌拉嘎凹陷是嘉荫断陷最有利的勘探区,确定沾河向斜是沾河断陷最有利的勘探区.     

断代成矿单元研究划分 ----以陕西省成矿单元划分为例

随着地质找矿难度的日益加大,如何科学地圈定找矿靶区,已成为新时期矿产勘查部署及实现找矿突破的关键。成矿单元划分是区域成矿规律研究的基础性工作,在圈定找矿靶区、部署矿产勘查工作中起着重要作用。目前国内成矿单元划分的主要方法是以区域内成矿作用最强、矿床最多的构造旋回所形成的地质构造单元为基础,同时考虑其它构造旋回形成的矿床分布状况而进行成矿单元划分,即采用综合方法划分成矿单元（陈毓川等,2007.徐志刚等,2008.）。对于仅发育单一构造演化阶段或多数矿床形成于某一主要构造阶段的区域而言,上述划分思路和方案基本反映了成矿地质背景及矿产分布规律。但对于发育多个构造演化阶段或多旋回造山带的区域（如陕西省）而言,其矿产众多且形成于多个构造演化阶段,综合方法所划分的成矿区带则较难客观、清晰地反映其成矿背景及矿产分布规律。陕西省多年来的矿产勘查实践表明,成矿单元的划分应从本省多旋回构造演化、多阶段成矿作用的实际出发开展断代成矿单元划分,从而清晰地反映各构造演化阶段的成矿特征及矿床分布规律,以满足新时期地质找矿工作的需求。