岩石蠕变实验在地球介质黏弹性参数计算中的应用

以岩石蠕变实验为基础, 利用同一地震的余震序列和震后形变的资料来估算震源附近的地壳黏度. 首先进行了3类岩石9块样品在恒定压力下的蠕变实验, 直接得到了岩石的蠕变曲线. 反演结果认为用标准线性体模型来表示地球介质的黏弹性较好, 它在短时间内, 表现出明显的弹性性质；而在较长时间内, 表现出明显的的流变特性. 然后计算和分析了标准线性体模型的元件模量μ₂与整体模量以及μ₂与真实地球介质模量μ的数值关系. 在得出μ₂=25 μ的基础上, 处理了青海共和地震后的余震序列, 得到累计应变释放与时间的关系曲线, 结合实验结果来估算该区的地壳介质黏度. 对同一地震之后测量得到的垂直形变资料, 也结合实验结果分别用开尔文模型反演、形变差值和黏弹位错理论等三种方法进行了计算, 也得出了弛豫时间和地球介质的黏度, 不同的资料和计算方法一致得出青海共和地区在震源深度32 km附近的地壳介质黏度为1019 Pa∙s, 与国内外有关文献研究结果为同一量级.     

全球地震层析成像揭示深部地幔特提斯洋俯冲板片残留

特提斯演化描绘了过去5亿年来南方冈瓦纳大陆持续分离出陆块向北方漂移,并与北方大陆拼贴的过程.漂移中的陆块与南北大陆间形成的特提斯洋在经历数亿年的生长、演变和消亡后,随着早新生代印度-欧亚大陆碰撞完全闭合.然而,特提斯洋岩石圈并未消失,而是进入地球深部继续演化.特提斯俯冲板片当前在深部地幔中的位置、形态和体积记录了这个连续演化过程最新的瞬间,为特提斯研究提供至关重要的约束.本文总结分析了近二十年间的全球尺度全地幔地震层析成像研究结果,发现在特提斯域下地幔1000～2000km深度范围内存在一个北西-南东向的线性分布的地震高速异常体,称之为特提斯异常体.通过拟合上地幔已知俯冲板片对前人模型进行最优线性组合,观测到特提斯异常体长约8700km,宽约2600km,呈现南北双支平行结构.结合大洋俯冲起始的地质记录和地球动力学研究,本文认为特提斯异常体的主体部分代表了从晚侏罗纪到早新生代闭合这段时间内的新特提斯洋俯冲板片,其中北支由新特提斯洋在欧亚大陆南缘的俯冲下沉板片构成,南支可能反映了在白垩纪发生的新特提斯洋洋内俯冲板片下沉.特提斯异常体西端的部分高速异常可能代表少量的古特提斯洋残留,而东端的...     

含天然气水合物储层衰减岩石物理研究进展

衰减是储层的重要基础物性,正确认识天然气水合物储层的吸收衰减机制对于准确预测水合物饱和度具有重要意义.天然气水合物以不同形态赋存在粗粒砂岩或细粒黏土质沉积物中,而这两种水合物储层对应的衰减特征存在显著差异.为了阐明其内部的衰减机理,近年来学者们提出了多种岩石物理模型.其中,砂岩水合物层的衰减模型大致有两类,其中一类以三相Biot理论为基础,模型中包含多种描述水合物颗粒与砂岩颗粒间接触作用的衰减机制,如颗粒胶结、摩擦、微裂隙导致的喷射流等.这类模型可以较合理地再现实际声波测井资料中衰减随水合物饱和度增加而增加的情况,但在地震频段无法产生有效的衰减强度.另一类模型的衰减主要以等效颗粒模型所描述的水合物内部孔隙水与自由孔隙水之间的交换作用为主导,其能够解释砂岩水合物在地震频段的衰减现象.黏土质沉积物中的水合物衰减研究则是首先基于等效颗粒模型模拟黏土矿物附着水的衰减机制建立背景沉积物的衰减模型;接着在其基础上通过量化纯水合物的物性和水合物赋存对背景沉积物性质的改变来完成建模.该模型也已成功应用于地震频段的反射地震资料中.以上衰减模型的提出使水合物的衰减研究取得了实质性进展,使研究人员能够定量化...     

岩石模量与应变振幅关系的实验研究及理论解释

地球介质的非线性弹性造成了岩石动态和静态弹性模量在数值上的差异。本文用超声波速度测量得到岩石的动模量，用含有小循环的加卸载实验得到小循环模量，用大循环的应力、应变曲线斜率得到静模量，用测点的应力、应变之比得到杨氏模量。通过改变小循环的应变振幅来研究模量与应变振幅的关系，进而比较用不同测量方法得到的模量值的差异。结果表明，动模量值最大，小循环模量值次之，大循环静模量值再次之，而杨氏模量最小。岩石非线性模量既是所受应变水平的函数，也是应变振幅的函数，模量随应变振幅的增加以指数形式下降，随应变水平增加以指数形式上升。最后简要介绍了P-M模型的基本概念，用岩石中微裂缝具有不同的分布密度，不同的打开和关闭压力来解释模量与应变振幅的关系。