短周期线性密集台阵揭示宣城地区浅部地壳速度结构及断裂发育特征

宣城市位于东南丘陵与长江中下游平原过渡地带,区内经历多期构造活动,地质构造复杂且断裂十分发育,开展宣城地区浅部速度结构和断裂带探测,不仅有助于深入了解区内地质构造和成矿作用,还可以为区域地震危险性和危害性评价提供重要的参考模型.本文在研究区布设了一条由110套三分量地震仪组成的短周期线性密集台阵,利用采集的一个月的三分量背景噪声数据,采用噪声谱比方法(HVSR)探测研究区场地峰值频率及基岩界面结构;通过垂直分量背景噪声数据重建经验格林函数,采用拓距相移法(ERPS)提取相速度频散曲线并反演线性台阵下方浅部地壳精细横波速度结构.基于HVSR计算的场地峰值频率和基岩界面埋深,刻画了测线下方浅部地表松散沉积层的结构,结果显示研究区内皖南山区基岩埋深较浅,盆地区域基岩埋深较深,地表松散沉积层的厚度最大可至地下80 m,此外还评估了区内地震破坏性和建筑的抗震性,认为研究区内平均振幅放大系数相对较高,局部区域可能会产生明显的地震放大效应,并且皖南山区低矮建筑(1~2层)及宣城—南陵盆地区域的高层建筑(7层及以上)在抗震设防上应当特别注意;依据反演的二维横波速度模型,获得了研究区浅部地壳6 km以深的结构,结果显示宣城—南陵盆地在浅部表现为明显的低速特征,其基底深度可达2 km,并且盆地部分区域呈现相对高速的异常特征,指示在区域多期构造活动中产生的岩浆侵入和逆冲推覆构造作用。此外,区内深部总体表现为高低速异常交替分布的“叠瓦状”构造模式,出现的多处低速异常带推断分别是周王断裂、江南断裂和茅山断裂以及清水河—河湾断裂的构造破碎带,指示了研究区内经历的多期次挤压—拉伸的强烈变形改造.综合上述研究成果,本研究为宣城地区地质构造条件的分析、地震危险性及危害性的评价以及区域找矿勘查等相关工作提供了新的依据.

粤港澳大湾区浅层三维地壳结构探测(一期)项目简介

1研究背景粤港澳大湾区是与东京湾区、纽约大都会湾区以及旧金山湾区相媲美的全球第四大湾区。大湾区内有中国密度最高的城市超高层建筑群、现代化综合交通运输体系、世界级港口群、空港群,以及大亚湾核电站、港珠澳大桥等灾害敏感程度高的生命线工程。不容忽视的是大湾区近海展布着曾发生多次强震的滨海断裂带(刘以宣,1981)。大湾区城市防震减灾工作既要重视当地活动断裂带破坏性地震的发生,更应重视场地效应对于远处强震的放大作用所引发的灾害,地表松散的浅层结构是造成地震场地作用、加剧地震破坏的主要因素。

三维高密度电法在浅层精细化探测中的对比研究

为实现工程场地地下结构精细化探测,在研究区开展了工程勘察中常用的四极装置(温纳、施伦贝谢尔、偶极)三种装置类型的三维高密度电法精细化探测对比研究。主要对各装置的三维反演可视化成果及不同方向的切片成果进行了对比分析。研究结果表明:三种装置均能完成浅部地质体的精细刻画,但在数据覆盖范围、探测深度,分辨率等方面存在一定的差异。根据分析结果提出了一种工程场地勘察三维高密度电法野外数据采集装置类型选择方案,对以后三维高密度电法工程实际应用具有一定的参考和指导意义。

HQ-E爆破地震测深剖面的地壳浅部精细结构及其地质构造研究

HQ E爆破地震测线的地壳浅部的精细结构研究结果表明 ,上地壳的速度结构由疏松盖层、沉积层、加里东褶皱构造层及元古宙结晶基底等 4个构造层构成 ,且大致以武夷山为界 ,宁都以西的低速凹陷区与中新生代沉积盆地相对应 ,加里东褶皱基底底部剧烈起伏 ,其最大埋深可达 10km ;而在宁都以东地区 ,地表速度明显增大 ,且加里东褶皱基底底界的深度明显变浅 ,仅为 3～ 5km。笔者根据地壳浅部速度精细结构的变化特征对剖面沿线的构造单元进行了划分 ,并对邵阳盆地、衡阳盆地、茶陵盆地及泰 (和 )兴 (国 )盆地等盆地的分布范围、性质。

郯庐断裂带泗洪—明光段浅层地壳速度结构研究

1研究背景很多学者使用背景噪声成像方法对郯庐带中南段及邻区地壳和上地幔的速度结构进行了研究,郑现等(2012)利用中国东部494个台2009-2010年的观测波形,提取了频曲线并反演得到了大陆东部8-40 s的群速度分布,讨论了波速分布与地质构造的相关性。Luo等(2012)利用国家地震台网40个固定台站2008-2009年的噪声数据提取了8-35 s的相速度频散曲线,反演了大别造山带地壳高分辨率三维速度结构和径向各向异性,揭示了与造山运动有关的地壳特征。吴萍萍等(2015)利用连续2年的波形记录,获得了华东地区10-25 s的瑞利波群速度结构,高速和低速区域与地表构造单元具有较好的对应关系。

密集台阵背景噪声成像揭示郯庐断裂带潍坊段地壳浅层速度结构及变形特征

郯庐断裂带是中国东部最重要的一条走滑断裂带,历史上发生过多次破坏性大地震,而潍坊段(沂沭断裂带北部)有历史记录的地震较少,未来发生大地震的可能性尚不清楚.因此,研究潍坊段地壳浅层精细结构,将对该地区的地震危险性评估提供重要的参考模型,同时也将有助于深入了解郯庐断裂带潍坊段的动力学过程.我们利用302个短周期流动台站组成的密集台阵在2017年8-10月期间记录的垂向分量连续背景噪声数据,通过预处理、计算噪声互相关函数、手动提取频散曲线并进行质量控制,共得到17614条0.6~6 s周期的Rayleigh波相速度频散曲线.然后基于面波直接成像法反演了该区域地下0~7.5 km的三维各向同性和方位各向异性横波速度模型.研究结果显示,断裂带东边界条带状低速异常从近地表延续至地下4 km深度,表现出明显的高低速异常过渡的构造边界特征.地壳浅部的速度结构与地表构造单元一致性较好,其中凹陷区和隆起区分别显示低速和高速异常.0~4 km深度的快波方向主要为NNE向和NE向,且集中分布在低速异常区,可能与断裂带的左旋走滑有关.4~7.5 km深度,研究区出现大范围的NEE向和近EW向快波方向,可能与白垩世地壳NWW-SEE向伸展变形和现今华北地区最大主压应力场(NEE-SWW向和近EW向)的共同作用有关.潍坊凹陷处0~4 km呈现特殊的环绕凹陷边界的“圆环状”快波方向,可能与新生代岩浆活动形成的熔岩沿凹陷边界溢流和断裂带受EW向挤压作用而发生右行平移有关.

南盘江地区浅层地壳结构与金矿分布模式

南盘江地区位于大陆板块内部．受控于特提斯和濒太平洋构造两大地球动力学背景。浅层地壳主要由沉积岩构成．是与伸展构造和碰撞构造作用有关沉积盆地的产物。该区地壳属大陆地壳范畴．可分为上中下三层。上地壳结构具有“层、块、带”的规律组合和有序排布；中下地壳是“分块分带”的．并在平面上呈“币”字型。该区产有卡林型和红土型两种金矿。前者可进一步分为以沉积岩（石灰岩、砂屑岩）和火山碎屑岩为容矿岩石的两种类型．属浅成低温热液矿床；后者则分为喀斯特崩塌红土型和原地残积红土型两种，它们是特殊喀斯特环境的产物。南盘江地区的地壳结构、盆地性质和变形图象控制着该区卡林型金矿的分布．是同一碰撞造山进程中统一成矿作用的产物，具有“多层沙的构形；红土型金矿的分布则主要受气候、地形、地貌和地文期的控制，特别与地壳表面形态密切相关。

青藏高原东部及其边缘地区的地壳上地幔三维速度结构

利用在青藏高原东部及其邻近地区记录到的１万余条近震到时资料，反演该地区的地壳上地幔三维速度结构。采用网格点模型描述三维速度结构，模型维数为２２２２６，网格点间距水平向为１００ｋｍ，垂直向为２０ｋｍ，网格点之间的速度值通过线性插值给出。采用改进了的快速三维射线追踪方法，确定三维非均匀介质中的地震射线路径和理论走时。反演结果显示，青藏高原南部的上地壳中（３０ｋｍ左右的深度）存在一低速区，这和面波反演的结果一致，羌塘块体下地壳有明显的低速异常带，青藏公路沿线的垂直速度剖面显示出岩石层受挤压增厚的构造特征。

临汾盆地地壳精细结构和构造——地震反射剖面结果

采用深、浅地震反射相结合的探测方法，对临汾盆地的地壳结构和隐伏活动断裂进行了研究．结果表明，研究区地壳具有清晰的上、中、下地壳结构特征，其地壳厚度约为38～42km．临汾盆地为典型的半地堑沉积盆地，盆地沉积层最深处约为5～6km．莫霍面在临汾盆地下方出现约3km的上隆，其展布形态与盆地基底呈“镜像”对应关系，显示出临汾盆地为拉张作用下的纯剪切盆地模式．深地震反射剖面揭示的一系列铲状或面状正断层在剖面上表现为“负花状”构造特征，其中，罗云山山前断裂和浮山断裂为临汾盆地的东、西边界控制断裂，具有规模大、切割深度深和多期活动的特点，对临汾盆地的形成、地层沉积和褶皱以及地震活动都有重要的控制作用．研究结果为深入理解该区的深部动力学过程、分析研究深浅构造关系、评价断裂的活动性提供了依据．

框架式地铁车站结构大地震近场地震反应特性的三维精细化非线性分析

基于ABAQUS软件的32CPU显式有限元并行计算集群平台,建立了深软地基土-框架式地铁地下车站结构体系三维精细化非线性地震反应分析的有限元模型,数值模拟了汶川大地震清平波、卧龙波和100 a超越概率3%的南京人工地震波作用下深软地基上三层三跨框架式地铁地下车站结构地震反应特性的差异。结果表明:大地震近场强地震动将对深软地基上地下车站结构造成严重损伤,甚至发生塑性破坏或坍塌,柱、楼板、侧墙的结合部位是抗震的不利位置,中柱为抗震最薄弱构件,输入近场地震动的峰值加速度和频谱特性对地下车站结构的地震反应均有很大影响;地下车站结构的地震反应具有明显的空间效应,且在大地震近场强地震动作用下地下结构会产生单向累积的永久位移;清平波、卧龙波作用下地下车站结构的地震反应远大于100 a超越概率3%的南京人工地震波作用下的地震反应;结构浅埋部分的地震损伤比深埋部分更大。

Junin4油田浅层三维水平井钻井实践

分析了Junin4油田浅层三维水平井的钻井技术难点,以E3-21井为例,从井身结构设计、井眼轨迹控制、钻具组合设计、下套管技术以及钻井液技术等方面介绍了浅层三维水平井的钻井技术措施。通过多年钻井实践,已完成了7口浅层大位移三维水平井钻井作业,其中E3-23井完钻井深1 984 m,垂深375 m,水平位移1 688m,水垂比4.5。形成了适合该稠油油田浅层大位移三维水平井钻井配套技术,为其推广应用提供经验和技术支撑。实践证明,提出的钻井技术措施解决了该油田钻井过程中的工程技术难题,为该油田浅层超重油油藏开发提供了切实可行的技术支持和保障,对浅层三维水平井的设计施工具有重要借鉴意义。

太行山东缘汤阴地堑地壳结构和活动断裂探测

采用深、浅地震反射和钻孔地质剖面相结合的探测方法,对太行山东缘汤阴地堑的地壳结构和隐伏活动断裂进行了研究.结果表明,该区地壳厚度约36～42km,莫霍面从华北平原区向太行山下倾伏.汤阴地堑是一个受汤东断裂控制的半地堑构造,其基底面形态与莫霍面展布呈"镜像"关系.汤东断裂是1条继承性的隐伏活动断裂,该断裂向上错断了埋深约20m的中更新世晚期地层,向下延伸至上地壳底部.综合分析深地震反射和已有深地震宽角反射/折射剖面结果,发现深地震反射剖面上的中-下地壳强反射层和壳幔过渡带反射,与深地震宽角反射/折射剖面上出现的中-下地壳正负速度梯度变化层有着较好的对应关系,这表明本区中-下地壳和壳幔过渡带可能为一系列速度递变层或高低速物质的互变层,埋深约15～16km的强反射带为上地壳与中-下地壳的转换带,壳幔过渡带的底界为地壳与地幔的分界.研究结果为深入理解该区的深部动力学过程、分析研究深浅构造关系、评价断裂的活动性提供了依据.

由地壳速度结构判断郯庐断裂带江苏段未来大震位置

用多震相地震走时成像法反演郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区三维地壳速度结构。一些地区如郯庐断裂带临沭到定远及以东地区在中地壳的2025km出现低速层,一些地区莫霍面埋深有变化。浅层速度结构的分段与断裂活动的分段相一致,表明新沂到泗洪是活动断裂的闭锁段。对比1668年山东郯城8级地震区和研究区的深部速度结构,结合与郯庐带相交的断裂、地震活动、活动断裂的闭锁段、中地壳低速层及莫霍面深度变化,综合判断郯庐断裂带江苏段未来可能发生大震的地区为33.4°34.1°N,118.2°118.8°E,重点是宿迁、沭阳、泗阳和泗洪。震级估计可达8级。

渤海海效应暴雪的三维热力结构特征

采用烟台多普勒天气雷达、天气图等观测资料和中尺度模式（RAMS4．4）进行数值模拟，分析了2008年12月4～6日发生的一次海效应暴雪的时空分布和三维热力结构特征。结果表明：（1）渤海海效应降雪并非传统认为的仅发生在蓬莱以东的山东半岛地区，而是广泛分布于山东半岛、莱州湾、渤海中东部和黄海西部洋面上；降雪源地有暖海面和陆地，即莱州湾、渤海中部至渤海海峡和山东半岛。（2）浅层对流是海效应降雪的重要热力特征，当强冷空气流经渤海时，暖海面通过湍流交换等作用向冷空气底层输送感热和潜热，使得低层增温增湿，产生对流层中上层干冷低层暖湿的对流性不稳定。（3）冷空气的强弱影响渤海暖海面及山东半岛地区的垂直热力结构，导致降雪强度在不同时段存在显著差异。海气温差与热通量成正比，初期冷空气弱，对流层中低层的垂直温差小，海面上空的暖湿层浅薄，不稳定能量弱，产生的降雪量小；中后期冷空气强盛，对流层中低层的垂直温差大，暖湿层较为深厚，不稳定能量增强，导致降雪强度和降雪量大。（4）与单一要素温度和湿度相比，对流层低层相当位温的水平分布对强降雪落区具有更好的指示意义，强降雪发生在高相当位温脊线附近。

宁夏吴忠地区北部的浅部结构和隐伏断裂——地震反射剖面结果

应用浅层地震勘探法对宁夏吴忠地区北部的浅部地壳结构和隐伏活动断裂进行研究。结果表明,该区存在2条隐伏断裂,分别为银川主断层南段和新华桥断层。推测银川主断层南段为近SN走向的W倾正断层,断层下盘地层界面一般呈近水平状展布,而在断层上盘,T_Q及其以下的地层界面向断面方向倾伏并显示出逆牵引现象,断层向上错断了第四系内部。钻孔联合地质剖面及浅层地震探测结果共同揭示新华桥断层为一条走向NE,倾向SW的正断层,深、浅地震测线控制的新华桥断层延伸长度9 km左右,向上错断了第四系内部的T_(02)界面。

三维微动近地表速度结构成像方法在城市地下溶洞探测中的应用

地下溶洞的普遍存在严重威胁城市地铁建设工程的安全性和稳定性。为了减小地下溶洞对城市地铁建设的影响,注浆处理作为一种常见的应对措施被广泛采用,然而,在进行注浆处理前后,准确计算地下溶洞的大小和位置至关重要。选取武汉某地铁线路进行实验,利用地震背景噪声互相关函数对地铁建设区域50 m以内的速度结构进行三维成像,并与钻孔数据进行对比分析。结果表明,前期钻孔资料推测的溶洞区域往南和东北方向延伸,推测1线和2线、3线和4线之间存在溶洞通道,导致注浆向南北方向发散,后续在1线和4线的钻孔资料中也证实了这一推测,成功揭示了地铁施工区的溶洞分布特征;利用地震背景噪声互相关函数进行速度结构成像是一种有效的方法,可以帮助解决城市地铁建设中地下溶洞问题,提高工程的安全性和可靠性。

根据地震折射数据得到的德国南部区域的地壳结构

我们利用60年代和1982—1984年间沿德国南部的十五条测线得到的地震折射数据推演出“南德国三角区”地壳结构的三维模型,该区东至波希米亚高地,南抵阿尔托斯山脉,西达莱茵地堑.考虑到发表过的地壳资料,较老的数据和最近的数据都用同样的技术来处理,沿三条测线的观测结果可作为一可逆系统来解释,这里应用二维射线追晾模拟,利用走时和振幅资料,得到受走时和振幅控制的二维模型.这三个地壳横例面完善了现今关于德国甫部的三维地震模型.南德国三角区地壳构造特征概括如下: 在该区的中部,许多作者称之为康拉德不连续面的中间层界面的深度介于16一18枷之问,在其西北和南部该界面分别下降至20腼和22km,在黑林山区域,该界面相当浅,只有14km深.在南德国三角区的中部,Mob。面的深度介于27一28km之间,在黑林山以及swabi-anjura的西南部,地壳厚度减至25一26枷之间,其西北部的Moho面只轻徽下倾,但其东北部的波希米亚高地下方的MOhO面深达35km,在阿尔卑斯山脉的北部山前带及其边缘,Moho面渐渐降至约‘Okm深处.在本研究区域,中地壳内低速带的特征有变化,甚至在某些地方缺失.速度降一般小于0.3km/s,只是黑林山区城的中部和北部例外,那里速度降达0.skm/s.下地壳的分层现象,也即地亮由交替出现的高速层和低速层组成,就象在黑林山区城发现的那样,在1982一1984年问采集到的一些资料中也有显示,这篇文幸也表明了这一点.

唐山地震深浅构造关系研究

地表观察和浅层高分辨率地震探测表明 ,唐山断裂与地震地表主破裂带的位置、产状均一致 ,且具有高角度西倾的逆冲走滑性质 ,发生过右旋水平错动和向东逆冲的垂直活动 ,而次破裂带与褶皱构造活动引起的其他断裂直接相关。根据瞬变磁场和深地震探测结果分析 ,唐山地区存在莫霍面斜坡和地壳“背斜”、中地壳水平滑脱和扩展断裂、上地壳高角度逆冲走滑断裂和背向斜构造 ,它们组成 1幅多层次、多级序的复式逆断裂 -扩展背斜构造图像 ,控制了唐山地震的孕育和发生。

基于接收函数直达P波振幅研究地壳浅层S波速度结构新方法及在青藏高原东北缘的应用

文章提出了一种基于接收函数直达P波振幅的频率依赖性特征研究地壳浅层S波速度结构的新方法.该方法基于高频近似假设下直达P波理论振幅公式,拟合单个台站不同频率下观测的直达P波振幅-射线参数分布,提取各个频率下的S波速度;通过近似的频率-深度转换,将不同频率观测的S波速度投射至地下不同深度处,得到单个台站S波速度随深度的变化曲线.相较于传统的反演方法,该方法不需要任何先验模型,且其横向分辨率和垂向分辨率仅分别取决于台站间距和数据频率.将新方法应用于从青藏高原东北缘至四川盆地中部的一条近线性宽频带流动地震台阵的远震资料,提取了该地区地壳浅层S波速度结构信息,并进一步分析了地壳浅层波速结构特征与区域地质构造小尺度横向变化的关系.基于观测结果,对比分析了稳定克拉通与活动构造带沉积盆地特点差异、探讨了浅表地质与深部构造过程的关系.