苏东坡对大自然的科学观

北宋大文豪苏东坡,一生坎坷,官宦沉浮,曾先后任近十个州的地方官,并三度贬谪黄州、惠州和儋州。他虽然是封建时代的士大夫,但对认识自然、利用自然是有建树的。如发现开发徐州煤炭,对庐山地貌特征的认识,夜探石钟山钟声之谜和合理利用水利资源等。     

河南窑场铁矿床成因矿物学研究及其地质意义

窑场铁矿床位于河南鲁山地区,大地构造位置属于华北陆块南缘,控矿地层为太华群铁山岭组,主要矿体共有两个,主要有辉石铁英岩和角闪石铁英岩组成,夹有少量的黑云角闪片岩、大理岩和花岗质混合岩,主要的矿石矿物为磁铁矿(30%～35%),少量赤铁矿(5%)和镜铁矿(3%)。脉石矿物有石英、角闪石、辉石、石榴子石等。围岩的组成包括黑云辉石岩、黑云角闪岩、黑云角闪片岩、黑云片岩、角闪黑云变粒岩、大理岩及少量的花岗质混合岩。矿石中的角闪石均属于镁角闪石,辉石有富铁透辉石、斜铁辉石,磁铁矿以纯磁铁矿为特征;围岩中的角闪石属于镁角闪石和纯镁闪石,辉石主要为透辉石,黑云母为镁质黑云母,伴有少量金云母,石榴子石以铁铝榴石为主,含有镁铝榴石、钙铝榴石分子。化学成分分析显示本区的变质相达角闪岩相,估算其变质的压力范围为0.36GPa～0.74GPa。与典型华北陆块前寒武纪铁矿床对比,窑场铁矿床的矿物组合、变质等级以及沉积相类型均与新太古代的条带状铁建造相似。磁铁矿高Ni、低Co的特点表明其成矿来源与深部物质有关。     

龙门山构造带南段向西南延伸的遥感影像证据及地震地质意义

在系统总结活动断裂遥感影像解译标志的基础上,利用Landsat ETM、Google Earth及ASTER GDEM等影像资料,结合前人研究成果,重点分析了龙门山构造带南段主要活动断裂的空间展布及几何学与运动学特征。研究结果表明,龙门山构造带在向南延伸过程中发生了明显的断裂分散现象,整个断裂带逐渐展宽,主要包括5条断裂带且其中包含多条次级断裂,至最南端被北西向鲜水河左旋走滑断裂带阻挡。其中活动性较为明显的断裂自西向东主要有4条:泸定断裂、天全断裂、芦山断裂和大邑-名山断裂,前两者是北川-映秀断裂的南延分支,而后两者是安县-灌县断裂的南延部分。由于龙门山构造带南段的构造变形被分解至多条次级断裂上,导致单条断裂错断地表的活动迹象明显变弱,因此单条断裂的潜在发震频率和强度也将相应变小,但潜在震源区会更为分散。结合已有的地震地质资料认为,未来应注意泸定和雅安2个地区的地壳稳定性及未来强震危险性问题。      

芦山地震前后龙门山断裂带西南段地应力状态对比分析

2013年4月20日芦山Ms7.0级地震后,为研究龙门山断裂带西南段震后的地应力状态,应用水压致裂法和压磁应力解除法在该区开展了2个钻孔的原地应力测量工作。测量结果显示硗碛测点在128～188m深度范围内最小水平主应力的量值为10.47～18.47 MPa,最大水平主应力的量值为19.60～25.83 MPa,方向为N63°～85°W;天全测点在114～142m深度范围内最小水平主应力的量值为5.20～7.73 MPa,最大水平主应力的量值为8.21～9.31 MPa,方向为N59°W。两个测点水平主应力与垂直应力的关系均为σ_Hσ_hσ_v,其中硗碛测点最大、最小水平主应力与垂直应力比值的平均值分别为5.27和3.01,天全测点最大、最小水平主应力与垂直应力比值的平均值分别为2.60和1.76,表明有利于逆断层活动。通过比较该地区芦山地震前后实测地应力状态,发现芦山地震后,龙门山断裂带西南段的北段(即邛崃大邑西-宝兴北-汶川南一带)和南段(即天全-荥经-泸定-康定一带)应力积累量增加。相同深度范围内,北段硗碛测点震后的应力大小要比地震前有明显的提高,这也与硗碛测点地应力监测结果一致。实测应力方向与震前基本一致,都为NW-NWW。基于实测地应力资料,根据库伦破裂准则和Byerlee定律分析,位于北段的硗碛测点震前部分压裂段的最大水平主应力处于使断层滑动临界值的上下限之间,而地震后最大水平主应力则均已超过断层滑动临界值的上限。位于南段的飞仙关测点震前最大水平主应力均未达到断层滑动临界值的下限,而地震后天全测点的最大水平主应力则均处于使断层滑动临界值的上下限之间。采用最大剪应力(σ_1-σ_3)/2与平均应力(σ_1+σ_3)/2的比值μ_m(断层摩擦)参数评估研究区地应力的积累水平和地震危险性。震前硗碛测点μ_m的量值为0.16～0.72,平均为0.50,震后为0.71～0.81,平均为0.77。震前飞仙关测点μ_m的量值为0.31～0.35,平均值为0.32,震后天全测点μ_m的量值为0.53～0.57,平均值为0.55,两个研究区的μ_m的量值均变大。分析认为芦山地震后龙门山断裂带西南段的北段和南段的应力积累量增加,都有发生断层滑动的可能性,尤其是北段。     

芦山7.0级地震序列的震源位置与震源机制解特征

基于中国国家和四川区域数字地震台网记录,采用HypoDD方法精确定位了四川芦山M_L2.0级以上地震序列的震源位置,采用CAP方法反演了36次M_L4.0级以上地震的最佳双力偶震源机制解,并利用小震分布和区域应力场拟合了可能存在的发震断层面参数,从而综合分析了芦山地震序列的震源深度、震源机制和震源破裂面特征,探讨可能的发震构造.结果显示,7.0级主震的震源位置为30.30°N、102.97°E,初始破裂深度为15 km左右,震源矩心深度为14 km左右,最佳双力偶震源机制解的两组节面分别为走向209°/倾角46°/滑动角94°和走向23°/倾角44°/滑动角86°,可视为纯逆冲型地震破裂,绝大多数M_L4.0级以上余震的震源机制也表现出与主震类似的逆冲破裂特征.M_L2.0级以上余震序列发生在主震两侧,集中分布的长轴为30 km左右,震源深度主要集中在5～27 km,M_L3.5级以上较大余震则集中分布在9～25 km的深度上,并揭示出发震断层倾向北西的特征.利用小震分布和区域应力场拟合得到发震断层参数为走向207°/倾角50°/滑动角92°,绝大多数余震发生在断层面附近10 km左右的区域.综合地震序列分布特征、主震震源深度和已有破裂过程研究结果,可以推测主震破裂过程自初始点沿断层的两侧扩展破裂,南侧破裂比北侧稍长,滑动量主要集中在初始破裂点附近,可能没有破裂到地表.综合本文研究成果、地震烈度分布和现有的科学考察结果,初步推测发震构造为龙门山山前断裂,也不排除主震震中东侧还存在一条未知的基底断裂发震的可能性.     

河南鲁山太华变质杂岩前寒武纪变质作用

太华变质杂岩("太华群")出露于华北克拉通中部造山带南缘,包括自西北向东南依次出露的华山、洛宁、鲁山、舞钢等四个出露区。鲁山地区太华变质杂岩中的斜长角闪岩类,变质演化历史记录得相对最为全面,其中普遍保留了三个阶段的变质矿物组合。第一阶段变质矿物组合(M1)为进变质组合,以石榴子石变斑晶中的包裹体矿物组合(石英+斜长石+角闪石±单斜辉石±钛铁矿)为代表,形成于约710℃/7.8kbar的条件下。第二阶段变质矿物组合(M2)为变质高峰期组合,以石榴子石变斑晶和基质矿物组合(角闪石+斜长石+石英±单斜辉石±钛铁矿)为代表,形成于约730~810℃/8.1~11.7kbar的条件下。第三阶段的矿物组合为退变质组合,以环绕石榴子石变斑晶发育的后成合晶矿物组合(石英+斜长石+角闪石±单斜辉石±钛铁矿)为代表,形成的温度与压力条件约为730~740℃/3.5~5.7kbar。这些斜长角闪岩类记录了顺时针变质作用P-T轨迹,其中包含近等温降压的退变质过程,其中变质峰期变质条件达高角闪岩相到麻粒岩相过渡区。二次离子质谱(SIMS)探针锆石U-Pb定年表明,变质锆石年龄介于1.93~1.87Ga之间。结合其他学者发表的资料,推测华北中部造山带的中段和南段似乎在~1.95Ga即已开始了俯冲-碰撞的造山过程,而且该造山过程几乎延续了150Myr之久。     

南北地震带近期地壳水平运动变化分析

对2009、2011及2013年3期陆态网络流动GPS观测资料进行了处理,获得了2009~2011及2011~2013年两个时间段南北地震带地壳水平运动速度图像。参考1999~2007年网络工程流动GPS速度场结果,分析了南北地震带近期地壳水平运动场与应变场变化特征,认为近期地壳运动变化受汶川地震震后影响较大。2013年芦山7.0级地震和岷县漳县6.6级地震是2008年汶川8.0级地震震后应力场调整触发的结果。     

庐山地区第四纪泥砾沉积物的成因探讨

庐山第四纪泥砾沉积物的砾石组构特征表明, 砾石岩性与山体基岩基本一致, 砾石的等体积球径较小, 加权平均砾径较中值砾径大, 分选系数大于1, 分选性差, φ值相对较小, 平均为0.66, F值相对较大, 在2左右, F/φ比值介于2.75～4.75, ρ值集中且较小, 为22.75%～37.75%, 砾石以棱角、次棱角状为主, 磨圆较差; a轴和ab面都倾向沟谷下游, a轴倾角集中且较小, 为7～8°, ab面倾角为7～21°, a轴较ab面具有更为优势的组构倾向; 沉积物粒度频率曲线在4～5?范围内表现为峰; 石英砂颗粒为次棱角状, 贝壳状断口发育, 具平行擦痕、上翻解理片、V形坑和硅质沉淀。上述沉积学特征表明庐山第四纪泥砾沉积物系冰碛冰水沉积, 而非泥石流或河流堆积。      

2013年芦山7.0级地震前重力固体潮参数时空变化研究

以2013年芦山7.0级地震为例,探讨重力固体潮参数的时空分布特征与地震孕育的关系。收集分析芦山震区附近17个台站震前2 a的连续重力观测数据,采用VAV调和分析方法分析计算日波和半日波潮汐参数,主要研究半日波M 2波潮汐因子随时间变化的趋势及空间分布情况。结果表明,芦山地震前M 2波潮汐因子趋势变化空间分布大体呈现上升与下降趋势的四象限分布,芦山地震处于四象限中心部位,可能是由震前存在的“闭锁剪力”引起的区域介质变形或密度扰动所致。