古构造应力场反演的理论与实践——基于断层滑动矢量分析

古构造应力场恢复是重建区域地质演化历史的重要手段之一。断层作为地壳浅表发育的脆性变形构造,为恢复古构造应力场提供了重要地质条件。关于利用断层滑动矢量反演古构造应力场,前人进行了长期探索。目前其相关理论基础、研究方法与实际应用均取得重要进展。在断层滑动矢量反演古构造应力场的理论方面,改进的安德森模式描述了在发育先存薄弱带的情况下断层形成与演化的规律,克服了安德森模式只适用于均匀变形域的理论局限性;在研究方法方面,突破了在沉积盆地内部变形相对单一的限制,在造山带前陆或者叠加褶皱区等复杂变形区有效地开展了相关研究,并通过断层相关褶皱与同褶皱变形的滑动矢量分析,厘定出同造山作用的古构造应力场。这一方法在大巴山造山带强变形区得到了有效应用,为探讨其构造演化提供了基础。     

甘孜地区雅拉河段地热系统特征及控制因素

综合应用区域地质、地震、地球化学等资料,对甘孜地区雅拉河段地热系统及其主控因素进行研究。分析认为,甘孜地区地热属于典型的对流型地热系统,雅拉河断裂破碎带及板岩中发育的大量裂隙共同构成了研究区的热储体,这些热储体沿雅拉河断裂带不均匀分布。研究区充沛的大气降水以及季节性的冰雪融水为地热系统提供充足的水源。雅拉河断裂与色拉哈断裂之间大范围相对平坦的区域以及大量储水洼地为地热系统中的水源提供存储空间。该地区地表裂隙发育,利于地表水向下渗透,是地下水的主要补给通道。色拉哈断裂的强烈活动为浅层地下水在重力作用下进一步向深层运移提供重要流体通道。雅拉河断裂带的地势相对低,断裂破碎带是深层流体上涌的重要通道。在流体供给区与出露区的重力势能差以及两条走滑断裂带压力差共同作用下,流体经深部热源加热后在流体通道内形成持续的热流体循环系统。     

秦岭-大别-苏鲁印支造山带连接枢纽的形成时代——来自宁陕断裂带同构造花岗岩锆石U-Pb年代学的限定

最新的研究表明,南秦岭勉略缝合带可以经宁陕左行走滑断裂带与大别苏鲁的高压/超高压变质带相连。对于这个模型,两带间的"连接枢纽"—宁陕走滑断层的活动时间是关键问题之一。研究显示宁陕断裂带是南秦岭中的一条走向近E-W的走滑剪切带,早期为左行韧性剪切变形,晚期叠加了左行脆性剪切变形。对带内千糜岩化石英片岩中的两期同构造花岗岩脉的构造地质学、岩石学和锆石U-Pb和Lu-Hf同位素研究,获得早期面理化细粒花岗岩的年龄为214.4±1.1Ma(MSWD=1.3),εHf(t)主要集中在-8.58~-0.29之间,tDM2=2.45~1.62Ga;晚期钾长花岗岩脉的年龄212.8±1.6Ma(MSWD=2.1),εHf(t)=-5.79~2.07,tDM2=2.53~1.49Ga。同位素数据表明两期花岗岩脉具有相同的岩浆源区,是古老地壳物质的再循环;晚期钾长花岗岩脉是早期花岗岩演化的产物。两期同构造花岗岩脉年龄的确定,表明宁陕左行走滑断层至少从晚三叠世中期之前就已经开始活动,而不是前人认为的早-中侏罗世或晚三叠末。尤其是宁陕左行走滑断裂带与勉略缝合带具有相同的左行韧性走滑叠加晚期脆性走滑的构造样式和活动时间,表明二者的形成可能都与古特提斯洋的斜向俯冲或者扬子板块的顺时针旋转有关。本研究成果为南秦岭的"古特提斯洋缝合带"——勉略缝合带向东经宁陕断裂带与大陆俯冲和深俯冲形成的耀岭河-桐柏-大别-苏鲁高压/超高压变质带相接提供了关键的年代学证据。     

2008年汶川地震(Ms8.0)非对称同震破碎带的确定:来自WFSD-1随钻流体的证据

地震过程中相当可观的一部分能量消耗于裂隙的活化与形成,来自汶川地震断裂带科学钻探一号孔(WFSD-1)的随钻流体表明,地震新形成的裂隙对应有较强的流体异常,它们为流体的入侵提供了良好的通道。随钻流体呈非对称性分布于主滑移面的两侧,主要的流体异常带集中在主滑移带下方须家河组顶部120 m范围内,该带中气体的含量以及变动的频率明显高于上部相同的宽度范围以及下部沉积岩层,来自地球物理测井的资料同样显示这一带破碎严重并伴随有大量水的侵入,暗示汶川地震形成的裂隙具有非对称性分布的特征。这一特征可能同时受控于断裂上盘彭灌杂岩与下盘须家河组岩层的力学性质差异以及地震破裂过程中形成的非对称性应力分布。     

基于LS-DYNA的贯通式潜孔锤反循环钻头强度的优化分析

通体花键式贯通式潜孔锤反循环钻头在实际施工中尾部较易损坏,影响反循环钻头的使用寿命。为提高反循环钻头的使用寿命,对反循环钻头尾部结构进行了优化设计,并采用非线性动力学仿真软件LS-DYNA对改进前后的反循环钻头进行了仿真分析。分析结果表明：由于在冲锤的高频冲击作用下,反循环钻头尾部易出现较大的局部应力集中,导致钻头体出现疲劳破坏;通过对钻头尾部结构设计优化后,与通体花键式反循环钻头相比,新结构钻头在无泄风槽情况下,应力集中值减小44%,在有泄风槽的情况下,应力集中值减小19%。数值模拟分析表明,优化后能大幅度提高钻头寿命。     

锚拉抗滑桩及锚喷技术联合应用于快速滑动的滑坡防护加固工程

以桂林—阳朔高速公路K2542+750～810上边坡滑坡防护治理工程为例,介绍了锚拉抗滑桩及锚喷技术联合应用于治理快速滑动的滑坡的应用情况。滑坡体主要由断层破碎带岩土组成,具有地质构造复杂、岩石破碎、残坡积土孔隙大、雨季地下水丰富、滑坡体岩石成分复杂、力学性能差异大、正处于快速滑移阶段等特点;在滑坡防护加固工程的设计和施工中采用该技术方法等综合措施,解决了突出的问题,并取得了良好的经济效益和社会效果。     

河南下汤温泉与车村—鲁山断裂的关系及电测深法在其勘查中的应用

通过对车村—鲁山大断裂与河南鲁山五大温泉关系的探讨,并应用激电测深法勘探、RGIS软件反演解释技术,查明下汤温泉东西两侧1 500 m范围内水文地质条件,认为下汤温泉即受控于近东西向车村—鲁山断裂(F1),也受控于北东向F4断裂。前者为一级控热导热构造,是深部热源向上对流的主要通道;后者为二级控热导热构造。在地形和水头压差的驱动下,地下水沿着断裂带自西向东缓慢的运移,期间受地壳内部热源传导,在排泄区受到北东向F4断裂的控制,向地表运移,出露成泉。     

Lithospheric Electrical Structure across the Eastern Segment of the Altyn Tagh Fault on the Northern Margin of the Tibetan Plateau

Project INDEPTH (InterNational DEep Profiling of Tibet and the Himalaya) is an interdisciplinary program designed to develop a better understanding of deep structures and mechanics of the Tibetan Plateau. As a component of magnetotelluric (MT) work in the 4th phase of the project, MT data were collected along a profile that crosses the eastern segment of the Altyn Tagh fault on the northern margin of the plateau. Time series data processing used robust algorithms to give high quality responses. Dimensionality analysis showed that 2D approach is only valid for the northern section of the profile. Consequently, 2D inversions were only conducted for the northern section, and 3D inversions were conducted on MT data from the whole profile. From the 2D inversion model, the eastern segment of the Altyn Tagh fault only appears as a crustal structure, which suggests accommodation of strike slip motion along the Altyn Tagh fault by thrusting within the Qilian block. A large-scale off-profile conductor within the mid-lower crust of the Qilian block was revealed from the 3D inversion model, which is probably correlated with the North Qaidam thrust belt. Furthermore, the unconnected conductors from the 3D inversion model indicate that deformations in the study area are generally localized.     

基于多方法手段的开山岛海域淮阴-响水口断裂走向研究

淮阴—响水口断裂为江苏地层分区的重要界线,其陆域位置研究历来已久,但海域位置至今尚未明确。本次研究利用多方法手段,首次确定了淮阴-响水口断裂在南黄海海域的具体位置走向,并明确了开山岛地层归属。     

小江断裂带地壳运动特征及地震危险性研究

利用1999~2013年间川滇地区的GPS速度场观测数据和块体模型研究小江断裂带地壳运动特征及地震危险性。结果表明:小江断裂带闭锁程度较高,应变量积累较大,在地表以下6km的闭锁程度约为0.94,滑动亏损速率约为(9.2±0.4)mm/a,整条断裂带左旋走滑速率约为(10.8~12.1)mm/a。结合小江断裂带上的历史地震数据估算,小江断裂带未来地震最大震级为7.3级,与近年来断裂带活动较为活跃相吻合。