基于孔裂隙理论的岩石物理实验研究与理论应用

地下地质构造中含有一系列不同尺度的孔隙和裂缝,相比于裂隙,孔隙不易发生形变而裂隙在压力作用下易于变形闭合,这一特性显著影响着岩石中弹性波的传播。在此背景下,提出的新理论模型,就裂隙对弹性介质的影响进行了分析,引入了“挤喷流”(squirt flow)效应的贡献.

微动H/V谱比法在城市浅层地质勘查与探测中的应用

近年来在城市地下空间开发利用过程中,如何克服常规地球物理探测方法在场地条件受限与强干扰情况下,勘查与探测效果较差的难题。微动H/V谱比探测方法具有场地适应能力强、抗干扰、施工快捷方便的优点,是一种城市地球物探测方法补充手段。为了探索该方法在城市浅层地质勘查与地下异常体探测中的有效性及其特性,本文开展了地下不同岩土层结构以及地下异常体的H/V谱比法正演模拟,分析总结了不同岩土层结构中地下异常体的H/V谱比变化规律。在正演模拟的基础上,通过实测微动H/V谱比法物探成果与地质资料验证对比,说明了微动H/V谱比法在城市浅层地质勘查与探测中具有一定的勘查效果,尤其对地下土层中空洞、孤石、疏松体、富水区域等地下病害体具有较强的识别能力,为城市强背景噪声环境下浅层地质勘查与地下病害体探测提供了一种快速、准确的补充解决方案。

一起走进中国台湾地震

2024年4月3日7时58分,台湾花莲县东部海域发生里氏7.3级地震,震源深度12干米,随后监测到多起余震。根据报道显示,此次震中位于离台湾岛约14公里的海域。地震造成台湾全岛震感强烈,福建、广东等沿海省份震感明显。花莲县出现多处房屋倒塌、倾斜,宜兰县著名景点龟山岛也有部分折断。在著名景点崇德隧道口等处,出现大量落石。相关地震专家表示,这次地震的威力等同于32颗原子弹爆炸。在最近的5月6日17时45分和17时52分,同样是在花莲县海域分别发生5.3级和5.2级地震,震感亦十分强烈。

柴达木聚宝盆中的“白金”——盐

人类唯一食用的“石头”是什么?什么“石头”能撼动世界的历史,引发革命和战争?中国的万里长城,修建费用来自哪里?上述问题的答案只有一个:盐。SALT盐不仅仅是带有咸味的白色调料,也不仅仅像化学书上所描述的由金属离子和酸根离子组成的化合物。

太行山山前中—新生代伸展拆离构造和年代学

太行山山前中—新生代伸展滑脱的主拆离构造出现在早前寒武纪变质结晶基底和中元古代以后的沉积盖层之间。卷入拆离带中的变形岩石以断层碎裂岩为主,局部形成大规模由基底和盖层岩石碎片组成的构造混杂岩带,结晶基底顶部未见典型的糜棱岩,拆离过程表现为准塑性—脆性变形机制,形成深度应小于10km。太行山山前拆离滑脱带沿走向分为阜平、赞皇两个独立的区段。拆离带中变形岩石的锆石、磷灰石裂变径迹年龄主要集中在68～52Ma和23～18Ma。结合太行山区夷平面年代和相邻盆地构造分析结果,华北大陆地壳的加厚作用可能发生在白垩纪中期(134±9Ma～92±4Ma),主要的伸展滑脱开始于白垩纪末(68Ma前)。

鄂尔多斯西缘北段大型陆缘逆冲推覆体系

鄂尔多斯西缘北段是一个自中生代末以来形成的、结晶基底和早古生代大陆边缘沉积盖层同时卷入的巨型陆缘逆冲推覆构造体系。根据区域地层发育、变形岩石属性、冲断层几何学以及它们与联冲断层的关系,大体上可以分为不同形成阶段的3个冲断层构造组合,包括9个次级构造单元（B1-B7,BN,BS）。受冲断层运动自西向东的一致推进,整体呈现一个局部被近东西走向联冲断层切错、向东凸出的弧形：前端为陆缘褶皱冲断带;中部表现为一系列“原地”或“异地”推覆体和冲断席,发育低角度滑脱层和双冲构造;后部又被最晚期的冲断体叠置。侏罗-白垩纪为逆冲推覆构造的主要发展阶段,经历了3期主要的冲断层作用。第Ⅰ期发生在侏罗纪末,沿阿拉善-华北两类不同性质结晶基底之间的主滑脱面发生大规模冲断层作用,形成桌子山-岗德尔山褶皱冲断带。第Ⅱ期冲断层作用的持续位移,形成了具有上、下两个构造层的石嘴山-尖山大型异地推覆体,主滑脱面为石炭纪煤系地层,其中发育典型的双冲构造。新生代（距今65Ma）以来,印度-欧亚板块挤压碰撞和青藏高原早期向北推挤,加剧了鄂尔多斯西缘逆冲推覆构造的进一步发育,第Ⅲ期冲断层作用在东部陆缘褶皱冲断带形成了苏海图反冲构造的同时,在西部将异地推覆体下部的奥陶系再次推至地表。第Ⅰ期和第Ⅱ期冲断层作用累计位移幅度可能达到60~80km,第Ⅲ期冲断层作用的位移幅度为8km。相邻冲断席之间位移矢量的差异,通过近东西走向的联冲断层得到了调整。

青藏高原三维变形运动学的时段划分和新构造分区

青藏高原形成至今经历了4个互有叠接的构造期。α期以南北缩短和向北推移为主,主要发生在45～35 Ma期间,β期表现为长周期缓慢隆升,在35～5.3 Ma期间占主导地位;γ期为短周期快速隆升阶段,自5.3Ma开始,3.0 Ma以后逐渐达到高峰;δ期以东西向伸展变形为特征,3.0 Ma以前出现在喜马拉雅地区,3.0 Ma以后遍及整个高原.第四纪以后表现为占主导地位的变形运动形式。根据γ期和δ期构造变动在空间和时间上的不均匀性,把青藏高原划分为西藏、羌塘和柴达木3个构造域。

1996年2月3日云南丽江7.0级地震发生的构造环境

作为 1996年丽江 7.0级地震的发震断层 ,丽江—大具断裂可以分为丽江—玉湖和玉湖—大具等南北两段 .它们在构造表现、运动方式等方面都存在明显差异 ,但都表现出比较一致的运动学性质 ,即既具有垂直正断运动 ,又有水平左旋走滑运动 .这种运动特征开始于第四纪初期 (距今 2 .4～ 2 .5Ma) .在构造形式上 ,早更新世时期发育低倾角拆离断层 ;中更新世(0 .8Ma)以来 ,以高角度正断层活动为主 .根据源于玉龙—哈巴雪山东麓的一系列冲沟 ,在穿越山前断裂时同步左旋位错特点和剥夷面垂直落差 ,初步估算了丽江—大具断裂第四纪以来的平均水平和垂直位错速率分别为 0 .84和 0 .70mm/a ;中更新世以来的平均水平和垂直位错速率分别为 1.5 6和 1.6 9mm/a .近南北向丽江—大具断裂的运动性质一方面受到区域性北北西 南南东水平主压应力场的影响 ;另一方面 ,也受到玉龙—哈巴雪山与丽江盆地之间强烈的差异性运动的制约 .这两种动力学过程的共同作用 ,形成了 1996年丽江地震构造环境的特色 .

帕米尔地区现今大陆深俯冲——地震构造和动力学解释

在 NEIC(UsGS)1975～1999年地震记录的基础上,补充中国新疆地震台网1975年以来的16,339个部分重新定位的有效地震记录,根据该地区地震活动时空分布规律、地壳速度结构和地表变形构造等最新研究成果,对兴都库什-帕米尔-中国西部地震活动的三维几何学及其构造联系作出了新的解释,强调沿恰曼断层的左行走滑作用对帕米尔和兴都库什地震带的制约。沿帕米尔地震带正在发生大陆深俯冲作用,是恰曼断层左行牵引的结果,深俯冲岩板为上宽下窄向恰曼断层收敛的楔形体,俯冲角度上缓(20～30°)下陡(60～70°),转变深度在80～120公里,部分下地壳物质被深俯冲作用带到200公里以下的深度。帕米尔深俯冲带上盘岩石中的多期反冲构造组合和后退俯冲作用历史,解释了该地区地壳缩短加厚和深部岩石折返的机制。与深俯冲作用相关的双地震剪切带和3个地震群的构造联系,提供了大陆深俯冲作用的动力学信息。

青藏高原向东挤出的变形响应及南北地震带构造组成

受青藏高原物质在南北挤压下向东逸出的影响 ,四川地块、鄂尔多斯地块、川滇地块和滇西地块均发生了不同性质的变形响应。根据航磁异常揭示的四川、鄂尔多斯盆地基底构造样式和滇西地区的地质构造研究结果 ,在主要由变质褶皱基底组成的四川地块发生平行龙门山断层的逆冲推覆 ,基底岩石发生递进褶皱缩短的同时 ,由华北变质结晶基底组成的鄂尔多斯地块在前期逆冲推覆构造的基础上 ,结晶基底沿一系列近东西向左行走滑断层向东错移。滇西和川滇地块则分别沿金沙江—红河断裂 (2 0Ma前后 )和鲜水河—小江断裂 (5Ma前后 )发生了大规模的左行位移。发生在滇西、川滇、四川和鄂尔多斯地块上的最新构造变动叠加或改造了先存构造 ,并且表现为从南向北、由盖层向基底发展的趋势 ,变形程度自西向东减弱 ,反映了青藏高原持续同构造伸展作用的边缘和远程效应。青藏高原东缘多层次、多阶段的现今构造变动引发的地震活动组成了宏观的南北地震带。

大别造山带东部假玄武玻璃的显微构造特征及其意义

最近,在大别造山带东部发现了广泛的地震成因假玄武玻璃,这些假玄武玻璃主要呈简单脉状沿NE—SW向走滑断裂带或剪切带发育,后者大多与郯庐断裂带平行并穿切了包括白垩纪花岗岩在内的地质体。某些假玄武玻璃内发育由暗色石英条纹构成的糜棱质条带。本文通过普通光学显微镜和扫描电镜观察分析,详细研究对比了不同断裂带内部发育的假玄武玻璃及其围岩在显微构造特征上的差异及联系。根据岩石的组构特征,证实所发现的这些假玄武玻璃主要是由母岩的超碎裂岩化形成的,但在点1发育的假玄武玻璃基质的扫描电镜影象特征上,沿某些残斑矿物(钾长石、斜长石、黄铁矿)的边缘可以看到些许代表摩擦熔融成因的熔蚀状港湾结构,说明假玄武玻璃形成过程中曾经发生了程度较低的局部熔融作用。肉眼所见到的糜棱质石英条纹在显微镜下证实为早期的糜棱面理。同时,岩石组构的叠加显示,含假玄武玻璃的断裂带及假玄武玻璃本身普遍具有多期性,且晚期构造产物(或假玄武玻璃)总是较早期产物(或假玄武玻璃)碎裂岩化作用更加强烈,说明先期存在的构造软化带在控制假玄武玻璃形成过程中起着非常重要的作用,即构造带抬升过程中伴随的多期构造及细粒化是形成假玄武玻璃的基础。岩石的变形序列总体上显示为韧性韧脆性脆性的演化过程。

云蒙山变质核杂岩抬升过程中伸展拆离和岩浆底辟联合作用的证据

北京地区云蒙山变质核杂岩在白垩纪阶段抬升的早期,伴随着沿四合堂剪切带由北向南的拆离滑脱和大型花岗闪长岩的垂向侵位,晚期变形发生在花岗闪长岩岩基周边及其邻近围岩中,形成云蒙山剪切带,并伴随大量同构造的花岗岩和伟晶岩岩脉灌入。剪切带中所有的岩脉都随时间发生了不同程度的变形,较老的岩脉形成紧闭的圆柱状褶皱,枢纽与剪切带的线理和面理接近平行。岩脉与剪切带中L-S组构的平行化作用主要是由于这种转动的结果。岩脉的成分和长英指数随它们的变形程度发生变化,说明持续的岩浆分异作用与韧性剪切变形是同时发生的。云蒙山剪切带由岩浆底辟引起的上盘岩石重力所驱动,并不断得到同构造侵位岩脉的补充,起到存储和不断改造侵位岩脉的作用。早期伸展体制下形成的四合堂剪切带局部遭受云蒙山剪切带的改造或复合。该地区的岩石、构造和同构造岩脉的变形几何学和运动学证据表明,太古宙结晶基底的抬升是下部岩浆底辟与上部地壳伸展拆离共同作用的结果。

西昆仑—西南天山地区断裂活动性研究

利用多时相、多波段卫星图像,对西昆仑—西南天山地区大约500000 km^2范围的断裂活动性进行分析判读。根据卫星图像上显示的地貌、微地貌特征,构造组合形态,将所判读的断裂分为全新世活动、晚更新世活动以及活动不明显的3类。结合地震活动性,对该地区强震危险性进行了分析,提出西昆仑布伦口组合构造带活动,可能是形成20世纪南天山前缘乌恰、阿图什、伽师一系列强烈地震的原因。

中国北部古元古代地壳尺度的伸展拆离和硅铝壳内活动带:北东向线性航磁异常的地质构造解释

早前寒武纪地质构造和分辨率大于120km的长波航磁异常特征表明：塔南-华北-朝鲜北部（狼林地块）具有类似的太古宙结晶基底，它们可能曾经是太古宙统一克拉通的组成部分。20～120km分辨率的中波航磁异常凸现一组北东东-北北东走向、改造太古宙高级变质结晶基底的线性航磁异常，它们分别对应于地壳尺度的长寿断裂。古元古代阶段沿着它们发生了大规模的左行韧性伸展剪切运动，在使塔南、朝鲜北部陆块分别向南西和北东伸展拆离的同时，华北克拉通内部也出现了有限的裂解，并伴随着硅铝壳内活动带的发育。本文将这些古元古代阶段韧性伸展剪切带划分为塔南与华北陆块之间的西部剪切带系统、华北与狼林陆块之间的东部剪切带系统和华北陆块内部的青龙-太行山-中条山等3个独立的剪切带系统。西部韧性剪切系统由阿尔金、大同-环县、以及它们之间的狼山-吉兰泰、雅布赖山等次级剪切带组成，控制古元古代阿拉善群和上集宁群的孔兹岩系为代表的硅铝壳内活动带的沉积-构造演化。东部韧性剪切系统包括沂水和新宾-桦甸等韧性剪切带，相关的古元古代活动带以胶东地区的粉子山群、荆山群和辽吉地区的辽河群为代表。中部韧性剪切带系统以太行山地区阜平群、赞皇群中出现的角闪岩相糜棱片麻岩、眼球状糜棱岩带为代表，发育b-型线理，指示近水平或低角度斜滑性质的左行韧性剪切，相关的古元古代活动带包括双山子-青龙河、五台-滹沱、甘陶河-东焦、吕梁、中条以及济宁等。不同规模的古元古代活动带彼此并不相连，以发育变质沉积-火山岩建造为主体，岩石磁化率明显低于太古宙高级变质结晶基底，与之相关的韧性剪切带则以其透入性矿物线理产生了增强的磁化率各向异性，两者共同构建了地壳尺度北东东-北北东向线性航磁异常带。古元古代末的中条运动使上述硅铝壳内活动带褶皱回返，塔南-华北-朝鲜北部陆块重新焊接，形成近纬向展布逐渐稳定的中轴大陆克拉通，上述地壳尺度的韧性伸展剪切带在中元古代以后的地质历史中，大多被后期不同性质的脆性断裂所追踪。

大别造山带东部假玄武玻璃及其围岩的K-Ar和^(40)Ar-^(39)Ar年龄及地质意义

发育在大别造山带东部的假玄武玻璃是区域内 NE— SW向断裂带快速滑移形成的构造岩。地质产状、显微构造及岩石化学研究表明 ,这些假玄武玻璃主要由超碎裂岩化作用所形成。假玄武玻璃及围岩的全岩(包括部分单矿物 ) K- Ar年龄测定表明 ,大别造山带的假玄武玻璃形成于 81～ 93Ma之间。本文同时测定了叠加在假玄武玻璃基质之上的多硅白云母的激光 4 0 Ar/39Ar年龄为 78.9Ma。显微构造及所获得的年龄数据显示 ,这些沿NE— SW向断裂发育的假玄武玻璃是在晚白垩世 (80～ 90 Ma)时期伴随着大别造山带整体隆升过程形成的 ,而与早期板块俯冲过程无关。同时 ,不同定年方法在数据上的一致性还表明 ,全岩 K- Ar方法在确定某些假玄武玻璃及含假玄武玻璃的断裂构造年代时 。

南北地震带北段与蒙古中部活动断裂构造特征

从现今地质构造组成出发,结合地震活动特征,总结了近年来中亚大三角地震构造域东边界北段(南北地震带北段和蒙古中部)主要活动断层的研究成果。认为中亚大三角东边界北段的现今地质构成实质是一系列大型走滑断裂构造的尾端构造与侧向断层,或者是夹持于左旋走滑断裂带之间的张扭性地堑断裂系,包括:六盘山弧形断裂带、桌子山-贺兰山断裂系、狼山-色尔腾山前断裂系、达兰扎达嘎德断裂系、莫高德断裂系、库苏古尔裂谷系。中亚大三角东边界北段地震构造是在印度-欧亚板块碰撞和局部上地幔物质流动或显著地幔各向异性所控制的现今区域应力场条件下,沿大型走滑断裂带两侧或尾端不同方向的先存断裂的重新活动。

贺兰山北段古元古代结晶基底变形特征及其区域构造意义

贺兰山北段结晶基底中保留有不同程度的韧性变形剪切带。通过详细的野外考察和室内显微构造研究,明确贺兰山北段的古元古代基底经历了4期韧性剪切变形:(1)早期顺层剪切带表现出中下部地壳层次的变形样式,运动学特征一致反映了近南北向的伸展;(2)麻粒岩相变质的糜棱片麻岩剪切带为南北向挤压的产物,导致经历高温高压变质的孔兹岩系从下地壳向中部地壳抬升;(3)高级糜棱岩(低角闪岩相-高绿片岩相)剪切带涉及的2次伸展运动(北西-南东向伸展和北东-南西向伸展)使得基底进一步向中部地壳抬升,可能发生在形成孔兹岩系的同一造山运动的晚期伸展垮塌过程中;(4)北东-近东西向左行逆冲绿片岩相糜棱岩剪切带则将结晶基底抬升到中上部地壳层次,其运动学特征与高级糜棱岩剪切带明显不同,可能是另一造山运动的产物。贺兰山北段与大青山-乌拉山地区有相似的韧性剪切带和构造变形,表明华北克拉通西部北缘存在一致的近东西走向的古元古代碰撞造山运动以及随后另一造山运动的改造。

川主寺—黄龙左行走滑剪切断层和松潘—平武剪切转换构造体制

石炭系碳酸盐岩中大规模断层崖残留体是研究区新构造变动的显著地貌特征。相关摩擦滑动面的产状、擦痕线理定向及其运动学标志的野外观测数据表明,西起川主寺,东抵黄龙乡,中更新世(Q2)以来存在一条近东西走向的左行走滑断层。沿川主寺—黄龙左行走滑断层的位移在切错了近SN走向的岷山隆起后,向东追踪并改造先存的雪山逆冲断层,在黄龙乡以东通过3种方式发生了构造和位移转换,即(1)其前方北侧派生出一系列NE走向的左行剪切断裂;(2)沿走向位移逐渐减弱为顺层滑动;(3)其前方南侧转化为沿近SN向虎牙断裂的左旋斜冲。川主寺—黄龙断裂的构造几何学和运动学特征及其与岷江、虎牙冲断层的构造联系,支持一个左行剪切转换构造体制。松潘—平武地区的卫星遥感图像,1970—2008年的地震活动性,以及1991年以来4次GPS重复测量结果所建立的现今位移矢量场等证据表明,川主寺—黄龙左行走滑断裂系统是继东昆仑—岷江断裂组合之后发育起来的、现在仍然活动的剪切转换断裂构造,是青藏高原东缘东北角的典型地震构造样式之一,反映了青藏高原物质具有向东逃逸的趋势。

利用GIS方法研究南北地震带和中央造山带交汇区活动断裂与地震的关系

基于地理信息系统(GIS)技术研究南北地震带和中央造山带交汇区断裂带分布与地震活动的关系,对区内16条主要断裂带,以25km为缓冲区宽度,进行叠加,分析各断裂带的地震活动性及其特征。结果表明,主要的发震断裂有西秦岭北缘断裂的西段、礼县-罗家堡断裂西南段以及临潭-宕昌断裂的东南段、文县断裂西南段、虎牙断裂和雪山断裂;虎牙断裂和雪山断裂地震活动性最强,其次是塔藏断裂、礼县-罗家堡断裂以及光盖山-迭山北麓断裂;按震源深度可将研究区划分为4个区域,区内的震源深度由北向南逐渐加大,震源深度剖面图反映了断层的几何形态和力学性质,进一步揭示出了青藏高原向东挤压、物质向东向南逃逸的运动模式。

航磁异常的构造解释和华北-塔南-扬子超陆块演化

在现代地球磁场中，总体感磁效应与岩石的磁化率无关。典型地区大比例尺构造组构填图结果与岩石磁组构的对照分析，证明磁线理和构造线理具有一致的矢量特征。强烈韧性剪切导致岩石中区域一致的矿物定向和磁化率各向异性，是干扰现代地球磁场、产生特定航磁异常分布格局的主要因素。对五种基本的区域尺度构造 航磁异常样式的成因进行了分析，证明华北地区的航磁异常的分布样式与结晶基底的基本构造格架基本一致。并据此对塔里木、扬子地体基底岩石的构造性质进行了解释，提出存在前寒武纪华北－ 塔南－ 扬子超陆块。结合显生宙构造演化的地质证据，划分出新太古代克拉通化、古元古代左行韧性剪切改造和活动带发育、中－ 新元古代裂解和活动大陆边缘。