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[博士论文] 杨宜海
地球物理学 成都理工大学 2017(学位年度)
摘要:青藏高原的隆升和扩张在长期以来一直是地球科学界的热点问题之一。科学家们提出了许多不同的模型来解释青藏高原的变形机制,而近年来刚性地壳块体沿大型走滑断层的侧向挤出与中下地壳的粘性物质管道流则是争论的焦点。刚性地壳模型认为断层扮演了关键角色,而下地壳流模型认为下地壳从上地壳和上地幔解耦。本文搜集了四川地震台网记录的龙门山断裂带2008-2014年3级以上的地震波形资料,通过矩张量反演获取了1491个地震震源机制解。此外,本文还搜集了研究区内在龙门山地区以外发生的695个地震震源机制解。根据震源机制解的断层面参数,本文采用阻尼线性反演技术获取了研究区内高分辨率的构造应力场。同时,本文搜集了研究区内密集的宽频带流动台站记录的地震波形资料,分别采用接收函数集分析和SKS/SKKS分裂测量对青藏高原东缘地壳和上地幔各向异性进行了研究,并且采用接收函数叠加扫描技术,研究了青藏高原东缘的地壳厚度和地壳平均波速比。
  本研究主要内容包括:⑴研究区内上地壳构造应力场呈现区域性分布。在龙门山断裂带,应力方向不仅呈现出分段分布特征,而且在龙门山断裂带的前山断裂、中央断裂和后山断裂也不尽相同。此外,应力方向在龙门山断裂带的不连续变化可能反映了龙门山断裂带不是协调运动的。在龙门山以外地区,应力方向呈现出简单清晰的区域性变化特征。川滇菱形块体内部与其东边界的鲜水河-安宁河断裂带的最大压应力方向不同,安宁河断裂带以东及四川盆地以南地区,最大压应力的方向又有所变化。最小压应力在整个青藏高原东缘呈现出比较连续的变化,但是在龙门山断裂带显示出复杂的分布特征。对汶川-芦山地震空区构造应力场的研究发现,最大压应力在18公里上下发生明显变化,可能反映了地壳在该深度上下为解耦变形。⑵通过接收函数集分析研究地壳各向异性,各向异性的快波方向没有显示出块体分布特征,在整个青藏高原东缘呈现复杂的变化特征。松潘-甘孜块体的快波方向以SE方向为主,与上地壳构造应力场的近W-E方向存在明显差异。在川滇菱形块体内,快波方向转为基本呈SEE或SWW向。在鲜水河断裂带附近,快波方向基本与鲜水河断裂带走向平行。在四川盆地及以南地区,快波方向主要为NE或NEE向。时间延迟分布在0.1-1秒范围内,平均时间延迟为0.41秒。在龙门山断裂带、鲜水河断裂带和安宁河断裂带的接合处,时间延迟显著增大。⑶采用SKS/SKKS分裂测量研究上地幔各向异性,平均时间延迟为1.2秒,显著高于地壳0.41秒的平均时间延迟。在松潘-甘孜块体内,快波方向主要为SSE向。而向东跨过龙门山断裂带进入四川盆地,快波方向以SE向为主导。龙门山断裂带南段的快波方向呈现两种特征,一种是与安宁河断裂带走向相平行的NNE向,另一种与四川盆地NE向的快波偏振方向相一致。四川盆地以南地区,快波方向与四川盆地基本一致。鲜水河-安宁河断裂带的快波方向基本与断裂带走向平行。在川滇菱形块体内,快波方向呈现非常复杂的分布,这可能反映了该块体内复杂的变形机制,以及块体内的上地幔存在不连续变形。⑷研究区内的地壳厚度呈现区域性分布特征,但并不完全以区内大型断裂为界。地壳厚度在龙门山断裂带约为45公里左右,从汶川地震向南开始增厚,地壳厚度增厚至约50公里。在松潘-甘孜块体的东北部,地壳厚度基本稳定在48-54公里范围内,但在松潘-甘孜块体南部,地壳厚度为54-64公里,与川滇菱形块体显示出相同的分布特征。安宁河断裂带及四川盆地以南的地区,地壳厚度基本在54公里以内,与川滇菱形块体呈现明显对比。由此可见,鲜水河断裂带虽然是松潘-甘孜块体与川滇菱形块体在地表构造上的边界,但并没有构成两者在深部构造上的边界。而安宁河断裂带不仅是川滇菱形块体与扬子板块的地表构造边界,也是深部构造上的边界。⑸高波速比值主要分布在鲜水河-安宁河断裂带及周边地区,可能反映了这些地区具有软弱的中下地壳。四川盆地内部分地区波速比值可达1.8左右,特别是在龙泉断裂一带,可能是由于盆地内普遍存在厚度约为6-10公里沉积层。在松潘-甘孜块体和川滇菱形块体内部,绝大部分地区的地壳平均波速比在1.75左右,显示了中等变形强度。⑹研究区内绝大部分地区的地表GPS速度、最大压应力和地壳各向异性与上地幔各向异性之间均存在明显差异,发现了研究区内地壳内以及壳幔间普遍存在的解耦运动。因此这个事实可以排除垂直连贯变形的可能性,同时为青藏高原东缘的深部变形机制为分层变形提供证据。本文认为,青藏高原东缘内普遍存在低速的下地壳,表现为下地壳滑脱层,相对高速的上地壳在滑脱层上发生远距离运移,这是青藏高原东缘的主要变形模式。
[硕士论文] 蒋韶普
矿物学、岩石学、矿床学 河北地质大学 2017(学位年度)
摘要:水(H2O)、二氧化碳(CO2)及其流体混合物的压力–体积–温度–组成(PVTx)和其它热力学性质对许多相关的地质、环境和工业过程具有非常重要的意义。其中PVTx性质之间的函数关系(即状态方程)是模拟流体热力学性质最常用的手段之一。考虑到立方型方程形式简单、参数少、有解析形式的体积根、便于向混合物推广,本文以五参数立方型方程来模拟CO2–H2O体系的PVTx性质。
  本研究主要内容包括:⑴采用CO2和H2O的高精度PVT参考数据来拟合方程中的参数;⑵通过一系列尝试性的拟合和计算来优化协体积参数以及参数与温度的函数关系,从而建立一种新的立方型状态方程;⑶对新方程在参数拟合的温压范围之内和之外的精度进行检验;⑷以一种新的混合规则将纯流体状态方程推广到CO2–H2O混合物。其中混合参数的拟合和优化只采用那些经过仔细评价的高精度混合物PVTx实验数据;⑸对混合物方程的精度进行检验和分析;⑹将混合物方程与一些比较精确的维里型方程进行比较。
[硕士论文] 王泽坤
地质工程 合肥工业大学 2017(学位年度)
摘要:多孔介质水流及溶质运移研究一直以来对地下工程及地下水污染防治具有重要指导意义,其中示踪剂实验是一种重要的研究方法,但目前研究溶质运移实验中示踪剂浓度检测大多采用取样法,为了避免取样法对溶质运移带来的影响,本文运用图像分析法检测示踪剂溶度。此外关于透镜体对多孔介质溶质运移的影响的研究较少,本文在总结前人研究的基础上,建立了模拟二维多孔介质运移的物理模型,在达西流条件下将惰性示踪剂亮蓝分别通入均匀和含有透镜体的多孔介质中,研究示踪剂在二维模型中的运移情况,运用解析解模型和IGW模型对溶质运移的时间浓度穿透曲线进行模拟,并对不同条件下的数值模拟结果进行了分析讨论,从而得出惰性溶质运移有关的规律和机理。总结本文研究方法和实验成果,得出如下结论:
  (1)利用图像法取代取样法测定溶质运移过程中浓度变化,快速准确的量化溶质溶度,为以后研究多孔介质溶质运移提供一种科学简单的检测方法。
  (2)多孔介质模型实验中虽然透镜体的大小和位置发生变化,但水力梯度和流速都呈线性关系,可以用传统达西定律进行拟合,且当水力梯度J相同时,随着透镜体大小H的增大渗透系数K变小。
  (3)在对溶质运移穿透曲线进行解析解和IGW拟合效果对比可发现:在均质多孔介质中,两者的拟合评价参数r2和RMSE相差不大,均可以很好的拟合溶质运移过程;而在含有透镜体的多孔介质中,随着透镜体的增大,解析解模型拟合参数r2值逐渐变小,RMSE值却逐渐增大,而IGW模型的r2值和RMSE值变化不大,且均比解析解的r2更接近1,RMSE值更加接近0,IGW模型具有更高的拟合精度。
  (4)通过比较不同条件下亮蓝浓度穿透曲线发现,随着透镜体和运移距离的增大,亮蓝浓度峰值到达的时间逐渐变长且峰值逐渐变小,模拟参数弥散系数D随之变大,出现非费克现象;当流速增大,亮蓝浓度到达峰值时间逐渐变短且峰值逐渐变大,弥散系数D随之变大,出现非费克现象。
[硕士论文] 郭磊
矿物学、岩石学、矿床学 河北地质大学 2016(学位年度)
摘要:CO2是除了H2O以外最为常见的地质流体之一。CO2在高温、高压下的压力―体积―温度(PVT)、相平衡及其它热力学性质在地质学研究(尤其是流体–岩石相互作用、流体包裹体研究)中有十分重要的作用。另外,CO2的热力学性质在制冷、油气开采、废物处理、CO2超临界萃取、温室气体地质封存等工业或地质过程中也有广泛的应用。因此,通过状态方程来计算CO2在高温、高压下的热力学性质非常重要。20世纪70年代以来出现了许多适合用于地质学研究的状态方程。它们在精度、适用范围、形式、求解难易、相平衡以及其它热力学性质的计算等方面各具特点。
  本研究主要内容包括:⑴对CO2的PVT数据(特别是近几十年内的新数据)进行搜集,并与Span and Wagner(1996)的高精度模型的计算结果一起作为评价的参考数据;⑵将待评价的状态方程在其原作者所声明的适用范围内与上述参考数据做对比,并分析其体积偏差;⑶计算一些方程的理论临界点以及这些方程在理论与实验临界点附近的体积偏差,并分析其体积偏差的大小、符号变化的规律;⑷必要时在更宽的温压围内计算并分析各个方程的偏差;⑸通过对偏差在P-T空间中分布特征的分析和统计来确定或估计出每个方程能够适用的温压范围;⑹定性地分析、评价一些方程在形式、功能等方面的特点或优缺点。
[硕士论文] 张刚
构造地质学 成都理工大学 2016(学位年度)
摘要:南山地区位于青藏高原东北缘,大地构造上属秦祁昆造山系,跨中南祁连弧盆系和秦岭弧盆系,次一级构造单元由北到南属宗务隆山—夏河甘加裂谷、泽库前陆盆地。作为盆地界山,南山的隆起对于青海湖盆地-共和盆地的形成和演化具有控制作用。但是长期以来,由于研究区所处构造位置的特殊性和复杂性,该区研究重点多集中在西秦岭、南祁连、东昆仑等造山带,而对于三区结合部位的构造运动的相互影响、古构造应力场等尚未得到系统的研究,本文的研究对于清楚的了解南山地区的构造特征、古构造应力场及其演化、青藏高原隆升在南山地区的反映以及在共和盆地和青海湖盆地的形成过程中的作用有着重要的意义。本文以板块构造与大陆动力学的理论为指导,利用已有的地质研究成果、数字地质调查、构造应力分析、GIS等手段,基于Envi、Arcgis、Mapgis、Dips、Win-Tensor、Google earth等软件,结合野外地质调查和室内分析研究,编制研究区的构造纲要图、遥感构造解译图、不同时期的构造应力解译图,最后得到研究区的古构造应力场特征以及南山、共和盆地、青海湖盆地三者的构造演化过程。
  本研究主要内容包括:⑴通过野外路线调查和实测构造剖面重点对褶皱、断层、共轭节理、岩墙以及反映构造特征的构造进行统计和分析,得出研究区构造线西部为北西向向东过渡到近西东向,褶皱轴线走向主要为北西向、近东西向、北北东向。广泛发育多种特征样式如复式背斜和复式向斜,连续背斜谷和向斜山,平卧褶皱,断层相关褶皱,在高变质作用地区大量发育柔流褶皱。断裂构造以北西向为主,次为北东向、近东西向断裂,早期断裂多被后期断裂错开,部分发生较大平移。⑵基于共轭节理、断层滑动矢量和岩墙数据的综合分析发现研究区早中三叠世处于拉张应力环境,以北北东向、北东向、北北西向的拉张为主要特征,总体反映了早中三叠世隆务河组沉积后到晚三叠世挤压环境开始之间的应力环境特征。该期持续较短,形成Ⅰ型花岗岩和然去乎沟南部岩墙群,滑塌构造。早中三叠世残余海相沉积后,在玛勒岗区域水平地层受到北东向的挤压应力环境,加吾陇区域水平地层受到北北东向的挤压应力,加吾陇区域在南山弧形构造转角处。而在地层发生倾斜后由于褶皱、断裂等局部应力场的影响挤压应力方向出现局部范围的北西、东西、北北西、南北向的挤压应力。上新世-现今挤压应力环境,以北东向、北北东向的应力场特征。⑶南山地区构造演化特征为“两期五阶段”:晚古生代早期三叉型裂谷构造,深部支地幔柱的上隆形成三叉型裂谷构造,一支形成共和坳拉谷盆地,另外两支发生闭合;晚古生代晚期裂谷动力背景转换:古构造应力场由早期的拉张转为收缩,晚古生代晚期时南部大区域东古特提斯洋盆发生强烈的伸展扩张的构造背景下,共和坳拉谷南段洋盆向北发生俯冲收缩;早中三叠世持续碰撞:华南板块向北的继续俯冲,洋壳消失,宗务隆洋壳俯冲闭合,进一步碰撞形成宗务隆-南山褶皱带,南山的Ⅰ型花岗岩岩体侵入;晚三叠世碰撞造山:西秦岭板块的强烈挤压,中生代开始持续隆升剥蚀,造成研究区广泛缺乏中生代地层;上新世南山隆起:青藏地区快速隆升,研究区表现出差异隆升的特点,最终南山隆升较快成山,联合盆地分解为青海湖断陷盆地和共和断陷盆地两个独立的盆地单元,形成现今构造格局。
[硕士论文] 石珍
地图制图学与地理信息工程 中国矿业大学 2016(学位年度)
摘要:地壳是地球的最外层圈层,与人类活动有着直接的联系,通过对地壳热传导的模拟,可以了解地壳内部热状态的动态演化过程。传统对地壳内部热状态的模拟通常使用的是数值模拟的方法,该方法较为复杂,难以与现有GIS系统集成,无法直接利用丰富的 GIS数据。现有元胞自动机模拟方法由于尺度的限制,难以扩展至地壳热传导模拟中。本文基于热力学定律,以SDOG-ESSG为元胞空间,设计了一种面向地壳热传导的大尺度元胞自动机模拟方法,并与数值模拟方法进行了实验比较。本文的成果主要有:
  (1)针对SDOG-ESSG的特点,提出并设计了相应的元胞自动机邻居模型,并在此基础上,为实现元胞状态的快速获取,设计了一种具有三层结构的索引。
  (2)结合热力学定律,设计了基于SDOG-ESSG的地壳热传导元胞自动机的规则和元胞自动机边界的处理方法。
  (3)以数值软件模拟的结果为参考值,开展与元胞自动机方法的对比实验,验证元胞自动机方法的可靠性,在此基础上,实现了大陆地壳热传导元胞自动机的模拟。
[硕士论文] 张新佳
地质工程 中国矿业大学 2016(学位年度)
摘要:本文以榆神府地区薄基岩浅埋深的特殊地质条件为原型,概化了垮落带破碎岩体间溃砂的工程地质模型,确定了影响溃砂的基本因素。采用自行设计的溃砂装置对破碎岩体空隙间颗粒流动进行了研究,归纳总结出溃砂运动方程,同时应用数值模拟的手段深入揭示了溃砂内部的运动特征。主要结论如下:
  (1)分析了陕北矿区的区域概况、地层条件、工程地质条件和水文地质条件,得出上覆基岩破碎岩体间的裂隙通道和松散层风积砂是溃砂灾害发生的主要因素。针对矿区垮落带溃砂,认为井下溃砂通道主要是切落裂缝或破碎岩体裂隙等空隙,物源为地表风积砂及上覆松散砂层含水层。
  (2)采用自行设计研制的室内溃砂模型,选定颗粒粒径、松散层厚度、破碎岩块直径、垮落带高度为溃砂因素并进行试验设计。试验发现:在一定高度试验圆筒内的砂体处于静力平衡状态,砂体下降保持匀速,松散层的厚度对溃砂速度无影响。垮落带岩块对溃砂有阻挡作用,溃砂速度随着岩块层数增加呈现递减的趋势,满足回归方程为反比例函数关系,并且计算出球状岩块受力分布规律以及溃砂通道对颗粒阻挡作用分布。通过方差分析得出岩块直径和颗粒粒径对溃砂速度有高度显著影响,而且前者更加显著,并归纳出以岩块直径3次幂和颗粒粒径1次幂的比值做综合指标,溃砂速度随综合指标表现为底数大于1的对数函数关系。最后得出溃砂速度关于颗粒粒径、岩块直径、垮落带岩块层数的综合方程。
  (3)在数值模拟中发现溃砂经历颗粒间压密、砂体匀速下降、垮落带内紊流和自由下落四个运动阶段,溃砂速度在第一阶段加速增大后减速回落,速度曲线像“V”字形;第二阶段速度曲线以一定频率小幅振动,整体保持平直;第三阶段速度曲线大幅振动,速度变化紊乱。颗粒经过溃砂通道时速度在通道口上方区域由上而下逐层增大,以“多层拱形”的形式分布。遇到下一层岩块阻挡后,高速下降的颗粒瞬间碰撞、减速、分散,速度降至很低并伴有大量速度为零的零散区域,颗粒表现紊流运动。岩体正上方作用力密度最大,侧面偏小,岩块剖面作用力呈扇形分布,粒间作用力在通道口附近发生偏转,以拱形力链的形式阻挡颗粒。
[硕士论文] 陈俊
矿物学、岩石学、矿床学 合肥工业大学 2016(学位年度)
摘要:徐淮弧形构造位于华北板块东南缘,苏鲁造山带的西侧,东缘以郯庐断裂带与扬子板块相接。研究区内主体褶皱与断裂轨迹平面上表现出一系列向北西西凸出的弧形。本文在系统收集和总结前人已有研究成果资料基础上,通过详细野外地质调查表明,徐淮弧形构造在南北向可分为北、中、南三段,东西向分为锋带、中带、根带三带,垂向分为下部构造层、中部构造层、上部构造层的特征,提出“九宫格”式的构造变形模式。通过对徐淮弧形构造北段和中段断层应力场反演表明,弧形构造形成于区域挤压背景下,主压应力方向为SE-NW向,另外晚期伸展背景下发育正断层,拉张应力方向亦为SE-NW向。在此基础上,结合原始地层沉积环境、区域构造背景,提出了徐淮弧形构造的形成机制属于挤压-重力滑覆动力学机制。对徐淮弧形构造进行数值模拟研究,充分验证了弧形构造形成的动力学背景是来自南东方向的挤压力,肯定了弧形构造形成的挤压-重力滑脱机制,模拟出南北两侧的边界隐伏断裂对徐淮弧形构造形成的限制作用。
  在上述野外地质调查、断层应力场反演、数值模拟技术的应用,地层间不整合事件与出露岩体的时代综合研究的基础上,总结徐淮弧形构造的演化过程,提出T2-K1时期为主变形期,该时期两个阶段的演化奠定了弧形构造的基本轮廓。K1-E1时期,在区域伸展作用背景下,使得区内先存逆断层复又发生伸展正断,以及东部的断陷盆地发育。而新近纪以来,区域逆冲挤压对徐淮弧形构造的影响较小,区内构造变形微弱。因此,徐淮弧形构造变形的形成起源于华北、华南板块的陆-陆碰撞,指示中国东部早期受控于南北板块汇聚的古特提斯构造向滨太平洋构造转换。
[硕士论文] 苏琦
构造地质学 中国地震局兰州地震研究所 2015(学位年度)
摘要:近年来,对造山带的研究越来越关注其地表过程,其研究的切入点正是构造变形与气候变迁的共同载体—现代地表地形地貌;造山带系统内部河流地貌发育特征及其对构造、气候、岩性等多因素的反馈作用研究一直以来都是构造地貌学研究的重点,而数字高程模型(DEM)空间分析技术的引入使传统地貌研究由定性化向半定量甚至定量化迈进。
  青藏高原是新生代以来印度板块与欧亚大陆持续汇聚碰撞的结果,其东北部边缘正在遭受强烈变形并成为高原最新的组成部分。本文基于DEM数据,利用ArcGIS空间分析技术以及MATLAB程序脚本,在分析研究区现今地貌差异的基础上,重点选取高原东北缘的5条河流(党河、疏勒河、黑河、石羊河和白龙江)并以之为切入点,采用针对性的地貌参数讨论了各流域地貌特征对造山内部及边缘构造活动的反馈作用及其对地震地质灾害的控制作用。得到的主要认识如下:
  (1)利用面积-高程分析(HI)对祁连山西端的党河流域研究发现,流域内部HI值与构造活动具有很好的相关性和同步性,表明构造活动对于流域地形地貌发育具有强烈的控制作用。区内各亚流域盆地HI值分布特征表明,HI低值区与党河第四纪断陷盆地的范围相一致,而HI高值区则与本区的阿尔金断裂、党河南山断裂和三危山断裂等主干活动断裂晚第四纪的逆冲作用造成山体隆升的范围相一致,反映了该区构造活动、山体隆升和盆地沉降作用的总体面貌和协同一致性,表明构造作用对地貌发育起了重要的塑造作用。
  (2)通过对祁连山西段疏勒河流域 Hack剖面、河流坡降指标(SL)以及处在不同构造部位的亚流域面积-高程积分曲线的分析表明,构造活动是造成河流纵剖面发生改变的最主要因素,如受构造活动影响强烈的亚流域表现为高的HI值,而且活动断裂(如疏勒南山断裂和托勒南山断裂)跨过的地方SL高值明显,而局部河段同时还受到岩性因素的控制和影响,但并非主控因素。这表明在活跃的造山带内部,河流地貌在发育过程中,活动断裂的构造作用是重要的控制因素。
  (3)对祁连山中段的黑河流域进行诸多地貌因子(面积-高程积分、地貌信息熵以及河流纵剖面)的研究分析,结果均显示黑河流域之东、西段构造活动存在明显差异,以摆浪河为界具有西强东弱的特点。综合对比分析发现,本区岩性与降水条件等对研究区地貌因子的影响有限,而黑河流域东、西段构造活动强度的不同是地貌演化发育的主控因素,导演着该区现今的构造变形、地貌发育及其演化历史。
  (4)利用面积-高程积分及条带状剖面对祁连山东段的石羊河流域研究表明,其河流地貌的发育与该区由多条挤压逆冲活动断裂所控制的祁连山差异构造隆升直接相关;研究区主要由构造变形而并非岩性差异和降雨条件控制了其区域地貌演化过程。该区的皇城-双塔断裂、冷龙岭断裂以及武威盆地南缘断裂所控制的古浪推覆体具有较高的HI值,龙首山东段的河西堡-四道山断裂南侧显示 HI高值、北侧显示HI低值,以上结果显示祁连山东段存在由南向北的挤压扩展演化过程,提供了祁连山北缘断裂向河西走廊内部挤压扩展的地貌证据。
  (5)通过对青藏块体东缘白龙江流域进行宏观地貌分析表明,河流侵蚀作用形成独特的宏观地貌特征对流域内部地质灾害的宏观分布具有较强的控制作用:本区地质灾害通常发生在高程突变、起伏度与切割深度大的高坡度分布区;而河流水力侵蚀模型的研究结果显示滑坡泥石流地质灾害主要分布在 S-A拟合图形上凸的亚流域盆地内部,即内部物质的输出量大于输入量的流域,其中物质输入表现为山体隆升,较大的物质输出量具体表现形式即为突发事件形成的滑坡、泥石流灾害;另外区域构造运动控制下的强烈褶皱破碎甚至糜棱化或半糜棱化岩层分布以及骤发性强降雨也是地质灾害发生必不可少的条件。
[硕士论文] 龙小刚
固体地球物理 中国地震局地壳应力研究所 2015(学位年度)
摘要:台湾是菲律宾海板块与欧亚板块会聚、碰撞的产物,区内地质构造复杂,地震频发,变形强烈,是世界上少见的“弧陆碰撞”正在进行的区域,是研究板块碰撞的天然实验场.台湾地区自20世纪80年代以来建立了GPS观测系统,陆续累积记录了大量关于地壳运动的观测资料,这些数据为研究整个台湾地区的地壳变形提供了可能.
  为定量研究台湾地区变形特征及其动力学机制,研究中运用二维不连续变形体弹性力学的有限单元计算方法,利用台湾地区1995-2005年 GPS的观测结果作为边界约束,考虑介质的不均匀性及断层的滑移等多种复杂因素,定量模拟台湾地区的震间变形,并力图给出决定变形的主要控制因素.模拟中,为获得理想的计算结果,利用ANSYS中的优化设计功能(Design Opt),以GPS观测及其相应的有限元计算结果的拟合差作为目标函数,以模型中各子区域的材料属性和断层面上的摩擦系数作为设计参数,来获得最佳的有限元模型.
  最佳的有限元模拟结果显示,主压应变率最大的地区位于海岸山脉和台湾东部海域,最大主压应变优势方位呈北西-南东向;其方向与菲律宾海板块与欧亚板块的碰撞方向一致,与台湾岛倾斜相交.计算结果还显示,台湾中部地区主要呈压缩状态,但在台湾的东北部及南部地区出现了拉张的变形环境.东北部的宜兰平原,主应变率中主张应变率大于主压应变,说明该区域处在拉张的应力环境里,这可能与冲绳海槽的张开密切相关.同样,在台湾南部地区,也出现了拉张的应变环境.此外,计算所给出的主应变率方位与与世界地应力图以及震源机制解中的P、T轴方位结果基本一致.
  模拟给出的速度场方向由北向南基本呈扇形分布,中东部速度场的方向为北西向,往北速度场方向发生了顺时针方向旋转,向南则为逆时针旋转.这可能是由于菲律宾海板块向西北方向挤压台湾,而台湾西边是凸出的北康高地和观音高地,向西的运动受到北康及观音高地的阻挡,造成台湾地区物质向东北和西南两个方向逃逸的结果.总体来说,速度场大小由东南向西北逐渐减小,速度从台湾东南部绿岛和兰屿附近的81.5 mm/yr一直减小到西北部台北盆地地区的接近于0.
  此外,模拟结果还表明,在震间变形过程中,台湾岛上大部分断层都是处于闭锁状态(摩擦系数很大),只有台湾纵谷断裂,其上的摩擦系数为0.5,震间滑移速率约为13.8-23.5 mm/yr.由于纵谷断裂对变形的吸收,变形在纵谷断裂以西及西北地区迅速衰减.
  通过进一步的模型参数检验表明,菲律宾海板块向北西方向的推挤,板块边界形状,观音、北康高地的抵阻,冲绳海槽弧后扩张、琉球海沟的向南后撤以及断层的断裂作用等,共同造成了台湾地区现今变形场的主要格局.
  由于台湾地区特殊的地质构造,变形场十分复杂,文中利用二维有限元模型来进行计算,尽管对震间的地壳变形、地面运动速度等进行了模拟,取得了一定的认识,但其结果只能说是一级近似.要得到符合实际地质构造的理想结果,还需考虑更多因素,进行三维的有限元模拟.
[硕士论文] 闫贺
矿物学、岩石学、矿床学 西安石油大学 2015(学位年度)
摘要:六盘山地区及邻区位于鄂尔多斯地区西南部,区内中上元古界不整合覆盖于吕梁运动固结的克拉通结晶基底之上,中上元古界分布广泛,无明显变质。随着国内外中上元古界油气藏及鄂尔多斯盆地西南缘崇信县蓟县系沥青的发现,使得六盘山地区及邻区中上元古界日益成为一个值得关注的油气勘探领域。由于以往该区油气勘探侧重于中古生界,对该区中上元古界的各项研究甚少,致使对该区中上元古界的盆地构造属性认识存在分歧,研究十分薄弱。
  本文在系统整理、总结前人研究成果的基础上,通过野外考察、剖面实测,辅以分析测试,结合测井数据和地震大剖面等资料,对研究区中上元古界地层划分与分布特征、构造沉积特征及其演化进行了综合研究。取得了以下认识:⑴综合分析锆石U-Pb年龄测试及前人研究成果的基础上,确定黄旗口组属于长城系,王全口组属于蓟县系。⑵运用测井、地震及地化测试资料,结合野外观察、镜下鉴定等成果,对研究区中上元古界沉积相及沉积环境进行了分析,结果显示:黄旗口组早期为裂谷期冲积扇相沉积,晚期变为河流-滨岸相沉积;王全口组为裂谷后的潮坪相沉积;正目观组为滨海-冰川相沉积。⑶中新元古代,六盘山地区及邻区大规模裂陷解体,区域整体处于地壳伸展的构造背景,陆内裂谷、陆缘裂谷的构造组合为其基本特征,随后发育了裂谷环境下的长城系黄旗口组和稳定环境下的蓟县系王全口组。
[博士论文] 王峥嵘
岩土工程 成都理工大学 2014(学位年度)
摘要:本文以川西凹陷新场须二段深部地应力场特征及岩体破裂规律为研究对象,根据新场地区及临区已有的地层岩性、地质构造及其演化等资料,同时结合深部岩体钻井岩芯裂缝发育特征编录、录井测井地应力和裂缝分析成果、完井报告资料的对比研究,建立了研究区的地质模型。结合已有的井孔崩落、钻井诱导缝分析、水压致裂曲线分析、岩石Kaiser效应测试等技术所获得的地应力资料,综合分析了新场须二段各运动期次的构造应力。然后利用工程地质的系统工作方法和构造地质学的分析方法,分析研究区地应力场特征,预测研究深部岩体结构面的特征及其发育分布规律。
  本研究主要内容包括:⑴综合区域研究资料,研究区须家河组二段的地层在历史上共经历了印支运动中期(安县运动)、印支运动中期~印支运动晚期、燕山运动早幕~燕山运动中幕、燕山运动晚幕~喜山运动早幕、喜马拉雅运动等5次规模较大的构造运动。⑵将传统的构造地质学与现代岩石力学、地应力测试技术、大型物理模拟和数值模拟技术相结合,构建了一套深部地应力场分析及裂缝预测评价的方法体系。⑶根据新场地区须家河组二段的地表露头调查、测井曲线、成像测井、钻孔岩芯分析说明,须二段储层裂缝发育特征为以低角度裂缝为主,同时发育斜交缝、高角度缝、网状缝等,裂缝走向主要有NEE、NE、SEE三个方向。⑷开展了多期Kaiser试验,建立了利用多期Kaiser试验提取古地应力的思路和初步方法。试验结果初步表明研究区地层在历史上至少经历过四期构造运动作用,获得的各期主应力方向、大小与区域资料较为吻合。⑸采集须家河组砂岩在地表出露的岩样,进行了室内单轴、三轴物理力学试验,获得了相应物理力学参数,并统计了区内各地层的物理力学参数相应资料。⑹研究区地形相对平坦,区内断裂构造是影响研究区应力场分布特点的重要因素。三个目的层中,由于均发育较多断裂构造,因此其应力场表现出明显的不连续性,在断层端部和转折部位表现出较明显的最大主应力和剪应力集中现象,而在断层两盘部位则出现应力消散特点,最小主应力在断裂周围表现较明显的拉应力。从纵向剖面上看,研究区应力场具有较明显的分带性,具体表现为千佛崖以上地层,最大主应力方向多近于水平,应力场分布较连续;须家河组地层受断层影响,主应力方向在不同部位往往存在较大差别,尤其在断层周围,主应力方向往往多变,应力场部分大多不连续;须家河底板以下地层,最大主应力方向大多转为近竖直向,应力场分布也较为连续。⑺根据三维物理模拟和数值模拟的结果,参考研究区现有岩芯观察、测井分析等资料,确定出研究区裂缝发育分布的预测标准,对区内三个目的层裂缝发育特征进行了预测。结果显示:须家河二段第七、第四、第二砂组岩层顶板中裂缝主要发育在断裂带附近、翼部较陡的转折端及构造高点区域。研究区裂缝总体方向主要是北东(NE)向、近南北(SN)向、北西(NW)向和东西(EW)向,以低角度剪切缝为主;此外在构造高点地区,发育也有较大部分张性裂缝。
[硕士论文] 张春盛
机械工程 浙江大学 2014(学位年度)
摘要:海底热液活动不仅能够产生丰富的矿产资源以及独特的生物基因资源,同时还会对热全球热通量以及化学元素循环有重要的影响,因此研究热液活动具有巨大的科学研究价值和商业应用价值。与此同时,传统的海底热液活动调查技术已越来越难以满足科究人员对热液活动研究的需要,迫切需要依赖先进的海底热液活动模拟实验技术。热液活动模拟实验技术不仅能加深科研究人员对海底热液活动的认识和理解,还能在实验室中方便地控制或获取与热液活动相关的一些温度、压力、化学、动力学等数值参数,从而深入地定量分析研究海底热液活动的机理和相关问题。本文基于热液活动研究的需求及当前国内外现有热液活动模拟实验装置的不足,设计了一套新型的海底热液活动模拟实验装置。
  本文分成六章。
  第一章介绍了海底热液活动研究意义,阐述了热液模拟实验技术的必要性及当前国内外研究研究现状,并分析了现有热液模拟实验装置的不足,在此基础上,提出了本课题的研究意义和研究内容。
  第二章在结合热液流体的相关特性及模拟实验装置要求的基本上,提出了热液活动模拟实验平台的设计及控制原理,并介绍了温度监测与控制系统及压力监测与控制系统的设计原理。
  第三章先阐述了对热液扩散釜进行CFD仿真的必要性,并通过控制变量法进行大量的流体仿真对比实验,分析了对热液扩散釜模拟效果有影响的因素,并总结分析了冷热水流量大小理想配比、扩散釜直径与高度理想配比关系,提出了CFD仿真结果对热液扩散釜设计的参考指南。
  第四章基于热液扩散釜的使用要求设计了其具体的结构形式,然后根据有关国家标准及机械设计强度校核的有关要求计算热液扩散釜的尺寸,并结合ANSYS有限元分析方法对热液扩散釜总体结构及支撑环进行强度校核。
  第五章介绍了热液模拟实验装置的硬件平台及软件平台,阐述上位机控制软件设计及上下位机通信原理,并进行了温度、压力控制等相关实验研究,考核了热液模拟实验平台的可靠性和实用性。
  第六章总结了论文的研究工作,并对进一步的研究工作进行了展望。
[博士论文] 雷显权
地质资源与地质工程 中南大学 2013(学位年度)
摘要:大陆动力学是当前固体地球科学研究的前沿领域之一,其核心问题是大陆构造变形及其动力学机制。天山是典型的大陆内部造山带,在新生代发生了强烈的构造变形和显著的造山作用,是研究大陆动力学的理想天然实验室。同时,天山造山带也是重要的成矿带和著名的地震带,并且与其南北两侧的含油气盆地的形成和演化有密切关系。近些年来,在天山地区开展的地质学、地球物理学和地球动力学研究工作,深化了对天山造山带地球动力学的认识。但是,天山新生代变形和隆升的机制目前还存有争议。主要原因是:难以通过实验对所提出的地球动力学模型进行检验。为了深入理解天山新生代陆内造山的动力学机制,本文通过数值计算模拟的方法,对天山的构造变形和造山作用进行研究,取得的主要结论如下:
  (1)基于Fortran编程语言,编写了一套可以求解二维弹塑性接触问题的有限元程序。通过验证算例模型,将该程序计算结果与解析解以及ANSYS计算结果进行对比,检验了自编程序的准确性。通过应用算例模型,检验了自编程序解决问题的有效性,并利用该程序模拟了塔里木盆地—天山接合地带的冲断构造。
  (2)采用接触单元模拟断层,对比断层滑动和地壳应力在连续模型和非连续模型中的差异,分析断层对地壳应力的影响。研究结果表明:非连续模型比连续模型能够更好地模拟断层的滑动;非连续模型避免了单纯使用软弱带模拟断层所导致的应力削弱现象;断层带的弹性模量、断层与区域主应力的夹角和交叉断层是影响地壳应力的重要因素;断层带的泊松比和平行断层对地壳应力的影响较弱。
  (3)利用接触模型描述断裂的不连续运动,模拟天山地区现今地壳运动和变形,探讨了天山具有区域差异性的地壳缩短变形的原因。研究结果表明:天山地区的地壳应力场以近N-S向挤压应力为主,导致地壳发生近N-S向缩短变形;天山地壳的缩短变形并不均匀,不同区域缩短变形的主方向也不完全一致:中部为近N-S向,往西偏为NNW-SSE向,往东偏为NE-SW向;塔里木盆地对天山的构造挤压作用由西向东逐渐减弱,导致天山发生由西向东逐渐减弱的缩短变形。
  (4)构建天山及其邻区地质单元岩石圈的三维热—力学耦合模型,研究天山新生代陆内造山的动力学机制,分析重力引起的蠕变变形对山脉隆升的影响、造山隆升的驱动力、以及岩石圈流变学结构对构造变形的作用。研究结果表明:模型表面隆升的样式与天山的真实地形相一致,说明帕米尔和塔里木块体的构造推挤可以导致天山显著隆升;相比于南北两侧稳定块体,天山的岩石圈流变学强度明显较弱;重力引起的蠕变变形对山脉隆升的过程和高度有重要影响。当受到由帕米尔和塔里木块体的向北推进而形成的构造挤压作用时,强度较弱的天山岩石圈容易发生变形,并吸收更多缩短量,导致地壳增厚以及相应的山脉隆升。
  (5)以天山及其邻区地质单元岩石圈的三维模型为基础,对比模型在帕米尔和塔里木块体的挤压作用下的变形,研究了二者的构造推挤对天山陆内造山的控制作用。研究结果表明:帕米尔和塔里木块体的单独推挤,分别只能导致天山西段(约76°E以西)和中、东段(约76°E以东)发生地壳缩短和山体隆升;只有在二者的共同推挤下,整个天山才会发生与实际相一致的构造变形。天山新生代构造变形是帕米尔和塔里木块体的共同挤压作用的结果,二者分别对天山西段(约76°E以西)和中、东段(约76°E以东)的变形和隆升起主要作用。
[硕士论文] 王鲲鹏
构造地质学 长安大学 2013(学位年度)
摘要:南天山褶皱带位于塔里木板块和哈萨克斯坦板块之间,保存有元古代和古生代洋盆演化的重要讯息,是研究天山造山带发展历史的理想地区之一。为此,本文选择了新疆1:5万马兰村、新井子等四幅区调项目为支撑,探讨南天山东段晚古生代以来地壳演化过程。
  研究区位于新疆和硕县乌什塔拉乡,属于南天山东段。通过野外实测剖面和路线调查、室内资料整理和数据分析,结合前人研究成果,以板块构造理论为指导,从区域地质背景、沉积学、岩石学及地球化学等特征研究入手,分析了研究区晚古生代以来地壳演化的过程,并获得了以下认识:从早泥盆世阿尔皮什麦布拉克组到早石炭世甘草湖组,本区为浅海-陆棚海-半深海-浅海的一个交替出现的沉积环境;在晚泥盆世,南天山大洋虽然已经封闭,但在塔里木板块和中天山板块之间仍然存在残留海盆,两个板块仍然处于汇聚状态,在塔里木板块北缘发生局部拉张,诱发火山喷发,形成了本区破城子组火山岩;本区广泛分布的花岗岩形成年龄在305±1Ma-289±4Ma(锆石U-Pb)之间,时代为晚石炭世-早二叠世,均属钙碱性系列,为壳幔岩浆混合成因,形成于南天山碰撞造山作用的晚期阶段,可能代表了南天山古洋盆在晚石炭世最终封闭。本区出露的志留系构造混杂岩带形成于早石炭世中期-晚石炭世晚期,区域上属于榆树沟-铜花山构造混杂带的西延部分。从研究区的褶皱和断裂分析,本区至少经历了两期主要构造变形,第一期为早石炭世NW—SE向的褶皱变形作用;第二期为早石炭世中期-晚石炭世晚期NNE→SSW向的逆冲推覆作用,并伴随有一系列左行走滑运动。
  综合认为,在志留纪晚期南天山大洋开始收缩,洋壳向北部的伊犁-中天山板块之下俯冲;到中泥盆世末期,伊犁-中天山板块与塔里木板块第一次发生碰撞,洋壳消失;从晚泥盆世开始-早石炭世,南天山东段地区进入到了残留海盆演化阶段;晚石炭世-早二叠世,南天山东段地区进入陆-陆碰撞阶段,即伊犁-中天山板块与塔里木板块发生碰撞,残余海盆消失,从此进入板内演化阶段;中生代早期南天山东段地区处于造山期后剥蚀阶段,缺失了三叠纪沉积;从侏罗纪开始,山间断陷活动逐渐开始活跃;古近纪-新近纪期间,断陷活动范围进一步扩大;进入第四纪,南天山东段地区以左行走滑运动和断块不对称隆升运动为主,从而形成了现代多级河谷阶地。
[硕士论文] 黄伟伟
土木工程 中南大学 2013(学位年度)
摘要:地形地貌、地质构造、降雨和地震等多因素控制着区域滑坡密度,龙门山地带地形复杂,起伏变化大,构造活动十分强烈,地震频繁发生,是我国发生滑坡最多的地区之一。本文针对龙门山地带滑坡分布特征,建立了龙门山地区滑坡的地质模型,分析了滑坡密度与地形坡度、地形起伏度、高程、地震加速度、发震主断层及发育断层之间的关系,研究了触发滑坡的内在机理,并取得了以下研究成果:
  (1)在综合分析了地形条件、易滑岩组和构造活动对滑坡的影响的基础上,揭示了地形坡度的变化和断层对滑坡触发的作用;
  (2)基于滑坡诱发因素对滑坡失稳的作用机理,分析表明降雨触发滑坡是通过增大滑坡体下滑力、促使滑移面抗剪强度降低所致,地震触发的滑坡是由于地震波的强弱和距发震断层的距离,决定着滑坡密度;
  (3)在研究滑坡主控因素和诱发因素的基础上,总结了滑坡失稳的内外动力因素,建立了滑坡动力学演化方程;
  (4)建立了龙门山地区ArcGIS滑坡地质模型,得出了发生滑坡的地形坡度范围、地形起伏度范围、高程范围和地震加速度范围,滑坡密度与地形坡度、地形起伏度和地震加速度成正相关性,与高程成反相关性;
  (5)得出了断层与滑坡密度之间的关系,分析了滑坡点坡度概率密度与滑坡点3km缓冲区地形坡度概率密度的关系,滑坡点曲线的峰值坡度比缓冲区曲线的峰值坡度要大。
  
[硕士论文] 崔秀琦
矿产普查与勘探 太原理工大学 2013(学位年度)
摘要:中国东北地区的大杨树盆地富含有丰富的煤炭和油气资源,针对盆地构造演化及其岩相古地理特征的研究是盆地内部寻找煤炭资源和油气资源的有效手段之一,本文以野外考察和以往的勘探成果为基础,结合前人的研究成果,从地层分布特征、构造特征、地层间接触关系的角度着手,建立明确大杨树盆地的地层充填格架,构造活动史和地层发育史。同时以勘探程度较为详细的大杨树-达尔滨含煤区和马尾山-春林沟含煤区为代表,结合九峰山组时期火山活动特征,对该区域的岩性、岩性分布特征、岩相和沉积相特征进行分析总结,取得的主要结论如下:
   (1)大杨树盆地形成初期,区域内受右旋张扭应力场作用形成不连续的基底断裂,同时晚中生代时期中国东北地区正处于西伯利亚板块、伊泽奈崎板块、那达哈达板块的构造机之内,该系列板块之间的相互作用影响着地球深部物质的迁移与演变,为张剪应力场下的深部物质发生扩容作用提供物质基础。晚白垩世末期,大杨树盆地开始整体发生抬升,并遭受挤压变形,形成一系列直立宽缓褶曲、平卧褶曲,倒转褶曲。
   (2)大杨树盆地发生褶曲变形的地层为甘河组、九峰山组、龙江组,局部见有九峰山组地层缺失而表现为甘河组和龙江组假整合接触。三套地层的变形期次具有同时性,表明甘河组火山活动结束以后,盆地开始萎缩,被断裂大规模切割,依据地层接触关系,表明盆地内部发生大规模的挤压变形应该发生于嫩江组沉积结束之后,与嫩江断裂活动密切相关。
   (3)大杨树盆地九峰山组发育有辫状河、冲积扇、扇三角洲、湖泊、网状河、火山沉积体系,该时期盆地盆地内部水体开始扩大,内部物源主要来自盆地东西两侧隆起区域,该时期发育的陆源碎屑沉积岩、火山碎屑沉积岩、玄武岩组合构成了盆地内部唯一的含煤岩系沉积地层。
   (4)九峰山组下段沉积时期,大杨树-达尔滨含煤区发育两个深湖区域,马尾山-春林沟含煤区以冲积平原沉积为主;九峰山组上段沉积时期大杨树-达尔滨含煤区湖盆达到最大,马尾山-春林沟含煤区曾经发育过短暂的湖泊沉积,九峰山组上段为盆地内部最主要的聚煤时期。
[博士论文] 任隽
地质工程 长安大学 2012(学位年度)
摘要:渭河断陷的成因机理、复杂隆升与沉降、秦岭造山的大陆动力学问题、鄂尔多斯周缘的活动断裂系以及华北地台如何与秦岭微地块乃至与扬子板块的拼合及接触关系,其在地壳深部的岩石圈分层,岩石流变和莫霍面的最新构造形态等研究方面还存在许多关键问题没有解决?针对上述问题,本文在渭河盆地开展了深地震反射探测,在盆地及邻区包括秦岭褶皱系和鄂尔多斯地台区域开展了深地震宽角反射/折射和高分辨地震折射联合探测研究。通过深地震探测联合剖面研究,首次查明了渭河断陷盆地及邻近地区主要活动断层在地壳深部的延伸情况;地壳深部的速度结构,地壳精细结构,地壳介质特性和深、浅部的构造关系等,为进一步研究渭河盆地构造特征与大陆动力学以及深部孕震构造背景,判明渭河断陷盆地未来中强地震的发震构造提供依据。
  深地震反射测线布设在渭河盆地的长安区与礼泉县之间,测线方向为北西—南东向。南东端(0m桩号)位于长安区太乙宫镇沙场村附近,北西端位于礼泉县骏马镇付官寨附近,测线全长69km,观测点间距为40m,炮点间距为120m。
  地震宽角反射/折射测线布设在河南西峡县与陕西长武县之间,测线方向也为北西—南东向。地震宽角反射/折射测线的东南段为秦岭—华山山地,中段为渭河盆地,西北段为鄂尔多斯盆地南缘,全长约360km。此外,在地震宽角反射/折射测线的蓝田至淳化区段之间,还布设了为高分辨地震折射测线,高分辨地震折射的测线的长度为120km。
  高分辨地震折射测线布设观测点156个,观测点距平均0.77km,炮点9个(其中和地震宽角反射/折射剖面共用炮点2个),平均炮距12km,构成了较为完整的多重追逐相遇观测系统。地震宽角反射/折射测线在高分辨地震折射剖面之外,布设仪器220台套,平均观测点距1.4km,炮点5个,平均炮距约50km。
  取得的主要学术成果如下:
  1.蓝田—西安—淳化高分辨地震折射探测的结果表明,区内基底与盖层的结构具有典型的分区特性。大致以测线的桩号241km和341km为界,可分为三个不同的区块。其中,桩号241km以南是秦岭褶皱带区,桩号241km—341km之间是渭河断陷盆地,桩号341km以北则是鄂尔多斯地台区,三个分区的边界均为大断裂带或强速度梯度带。秦岭褶皱区和鄂尔多斯地台区的盖层薄,P波速度相对高,基底埋深浅,结构相对简单与完整,秦岭褶皱区的基底出露于地表;而渭河断陷盆地的沉积盖层厚,盖层最深可达6km左右,P波速度非常低,基底埋藏深,断陷盆地的结构甚为复杂。
  2.西峡—西安—长武地震宽角反射/折射探测剖面的P波速度结构、构造图像所反映的区内地壳、上地幔也具有明显的分区特性,分区的情况与高分辨地震折射的结果相一致。秦岭褶皱带的地壳厚度约37~38km,地壳的结构相对简单,结晶基底埋藏浅,以至出露于地表。鄂尔多斯地台的地壳厚度较大,约为42—43km,地壳的结构也相对简单,结晶基底埋藏浅。渭河断陷盆地的地壳厚度约为32~33km,渭河断陷盆地的莫霍界面相对两侧的鄂尔多斯地台和秦岭褶皱带明显产生了上隆现象。
  3.根据渭河断陷盆地的深、浅部速度结构、构造图象推测,渭河断裂、临潼—长安断裂和华山山前断裂可能延伸到了中地壳的底部,深度约为22km左右。在测线桩号310~330km之间,存在莫霍界面被错断的情况。沿着莫霍界面被错断的薄弱面,上地幔的高密度热物质侵入到下地壳中。
  4.结合渭河断陷盆地的石油钻井资料,长安—礼泉深地震反射探测剖面反映了第四系底面TQ、上第三系底面TN2,中第三系底面TN1,下第三系底面TE,结晶基底顶面Tg,C界面,RB界面,Moho界面的反射波组以及倾斜反射事件RA。据深地震反射探测剖面的解译,渭河断陷盆地的上部地壳被一系列穿透深度不等的正断层所切割,形成大地堑镶嵌小地堑或梯状断阶的构造格局;与断陷盆地的中心相对应,还存在一条切穿莫霍界面的深断裂。
  5.渭河断陷盆地存在发生中强地震的深部构造条件,莫霍界面相对鄂尔多斯地块突变隆起和上地幔高速物质侵位于下地壳,是该区中强性地震发生的深部构造背景;渭河断裂、临潼—长安断裂以及深地震反射剖面揭示的F6断裂很可能是未来中强性地震的重要孕震构造,也是控制渭河断陷盆地中心的断裂构造,这几条断裂具有切割深、规模大的突出特点。乾县—富平断裂切割比较浅,应不具备发生强烈地震的条件。
[硕士论文] 王彤达
地质学 中国石油大学(华东) 2011(学位年度)
摘要:本文在利用测井、钻井及大量地震资料的基础上,综合采用了构造几何学、运动学、动力学等最新理论,运用编制构造演化剖面、计算断层落差、构造物理模拟实验等方法,对研究区的构造形态、演化历史以及成因机制等进行深入的分析。真武断裂带属于苏北盆地东台坳陷高邮凹陷南部边界断裂,夹持在真①断层和真②断层之间。研究区在经历多次构造运动之后,形成了复杂的断裂系统,给地质认识和生产实践带来了一定的困难。因而理清其断裂发育特征和演化过程对油田生产具有重要的理论和实际价值。工区内的断层可划分为四个级别,其中真①断层为一级断层,真②断层属于二级断层。位于真①断层和真②断层之间主要切割阜宁组的一系列断层多属于三级断层,它们主要由北东向和近东西向两组,也是真武断裂带除真①和真②断层之外的主要断层。四级断层规模较小,主要分布在三级断层之间,走向近南北为主,它们的形成与差异升降运动关系密切。真武断裂带西部构造物理模拟实验结果反映了真①断层的形态对次级断层走向的影响作用;而黄珏南地区构造物理模拟试验结果显示,阜宁早期在拉张力的作用下形成了近东西向的三级断层,构成了断阶带的基本构造格架,阜宁晚期在拉张力和差异升降运动的共同作用下发育了近南北向的四级断层。在编制构造演化剖面、计算断层落差的基础上,结合构造物理模拟实验结果,恢复真武断裂带西部地区的构造演化历史,分析认为研究工区可划分为三个阶段,阜宁早期为北东、东西向断层北强南弱断阶带发育阶段,阜宁晚期为基底差异沉降近南北向断层参与阶段,戴南期及以后为真②断层改造断阶带稳定沉降阶段。
[博士论文] 曹学伟
大地测量学与测量工程 山东科技大学 2010(学位年度)
摘要:利用大地测量观测信息反演研究构造应力场是近些年大地测量反演研究热点课题之一。论文以地球重力构造学说为理论背景对基于现代大地测量资料的构造应力场及模型展开了深入研究,并以华北地区为例,对论文研究成果进行了验证。论文主要的研究内容如下:
  (1)对大地测量反演问题进行了探讨。给出了反问题中的亚定、超定、混定问题及其求解方法。研究了三种类型的大地测量反演模型即基于位错模式、基于固体力学模式和基于联合反演模式模型。研究了大地测量反演方法并重点研究了其中的GPS位移反分析法。介绍了大地测量反演常用的计算方法,并重点对有限单元法进行了研究。
  (2)对重力构造机制进行了研究,在全面总结已有构造运动学说、观点的基础上,全面系统地分析了地球重力引起构造运动的机理。探讨了重力构造应力场的计算方法。
  (3)在无限大平板模型假设的重力构造应力场计算方法的基础上,研究了基于球壳模型假设的重力构造应力场计算方法。基于重力构造应力场与垂线偏差之间的函数关系式,以华北地区为例,分别借助于阶地球重力场模型36096 EGM和Eigen GL C-04以及中国大陆1:1003030¢¢′ DTM万数字地形数据,计算得到了研究区完全和不完全重力总水平梯度、布格重力异常以及垂线偏差的值,进而分别计算得到华北地区不同地层构造应力场数值模型。通过论文研究结果与以往研究结果以及计算结果之间的对比分析,得出如下结论:
  利用重力场模型及分辨率较高的数字地形模型并结合相关软件,能够计算得到任一区域的重力异常、垂线偏差。应用布格重力异常和垂线偏差能获取与现有地质及地震资料相对应的区域地壳构造应力场,在获取构造应力信息方面,二者各有优缺点,在实际中可以考虑综合它们各自优缺点来对地壳运动情况做出更加合理的解释和预测。华北地区重力总水平梯度和构造应力能够反映地块之间的相互作用及地壳构造形态,华北地区构造的活动性能从构造应力场的强弱得到诠释。
  (4)研究了重力构造应力场与密度异常关系,结合360阶的地球重力场模型96 EGM和中国大陆DTM数字高程模型分别计算了重力异常和大地水准面高的gDN值,并把上述模型应用到范围为[~10°60 N°79°140 E°,~]的研究区,计算了研究区地面以下20~25公里、25~32公里、32~36公里处的密度异常和平均构造应力值。通过对计算结果的分析得出以下主要结论:
  在密度异常变化较大的地区,构造应力的变化也较大,从而导致这一地区的地壳运动加剧。构造应力与深度有关,如密度异常不变,则随着深度的增加,构造应力变化也随之增加。
  (5)利用有限单元数值算法研究了华北地区有关地球动力学问题。分析了影响反演解精度的主要因素,包括地学模型本身的完善程度、大地测量观测点的位置分布、地层物性参数取值等。对华北地区的构造断裂带、地层物性参数等进行了详细调查与分区,并获取其中有关参量的先验信息。根据有限单元法思想,利用有限元方法构建了华北地区空间线弹性地学模型。论文还利用研究区岩石实际重力,选择2005-2006年运动GPS监测点位移观测值作为位移边界条件,以岩石力学参数、边界力的先验值为参考研究了该地区地球动力学反演问题,其反演赋之以最小二乘准则,即通过反复调整边界力、岩石力学介质参数,使得计算出的位移值与位移观测值之差在整体上残差平方和最GPS小。论文研究更新了应力、应变和应变能密度以及边界力、介质参数等的先验信息。并在此基础上,通过反演解进行研究区地球动力学解释,对一些有关地球动力学现象和地球动力学机制进行了探讨,并得到主要的结论如下:
  华北地区主应力基本为 NEE向压性应力场。该区最大差应力值与地层深度成正相关,在地层中的分布是周边部位大中间部位小,其差值与地层深度成负相关。该区最大主应力值从最顶层到第四层是逐渐减小的,且主要是以压应力为主,拉应力只出现在最顶层和第二层的边界处。最大主应力一般是围绕着断层带分布。华北地区2005-2006年主应变的一个突出特点是华北地区以主压应变为主,而主张应变居其次。2005-2006年研究区的应变能密度变化与以往相比较变化不大,说明地下应力集中所积蓄的能量较小。
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