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汶川地震和九寨沟地震断层作用及动力学过程研究进展--纪念汶川地震十周年

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地球物理学报 2018年第5期61卷 1653-1665页

作者：李海兵许志琴马胜利赵俊猛自然资源部深地动力学重点实验室中国地质科学院地质研究所北京100037 南京大学地球科学与工程学院南京210046 中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029 中国科学院青藏高原研究所北京100101

2008年5月12日汶川地震(M_S8.0)发生后,各部门组织开展了一系列汶川地震相关的地学研究,包括国家科技专项"汶川地震断裂带科学钻探"项目.经过十年的持续探究,在地震地质、震源物理、地震实验、地震动力学、深部地球物理和长期监测等方... 详细信息

2008年5月12日汶川地震(M_S8.0)发生后,各部门组织开展了一系列汶川地震相关的地学研究,包括国家科技专项"汶川地震断裂带科学钻探"项目.经过十年的持续探究,在地震地质、震源物理、地震实验、地震动力学、深部地球物理和长期监测等方面研究取得了一系列重大突破与重要成果.在汶川地震十周年之际,《地球物理学报》集中在2018年第5期刊发3.篇文章作为汶川地震十周年专辑,专辑涵盖了汶川地震和九寨沟地震断层作用与动力学过程以及相关领域的一批最新研究成果.这些工作涉及汶川地震断层作用、地震参数及地震动力学数值模拟、汶川地震前地震活动性与多参数异常、晚第四纪构造与地震活动及其地表作用、青藏高原东部壳幔结构与龙门山断裂带深部构造和九寨沟地震等六方面的研究.本文将从这六个研究方向简要介绍收入本专辑论文的研究工作,呈现地震断层作用及动力学过程等研究成果,为深入认识大地震孕育和发生过程提供重要的基础.

关键词：汶川地震九寨沟地震龙门山逆冲断裂带地震动力学壳幔结构汶川地震十周年

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隧道工程勘察中的超前预报成像方法研究

地球物理学报 2018年第3期61卷 1150-1156页

作者：查欣洁高星王伟侯献华杨飞张小艳资源与环境信息系统国家重点实验室中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院大学北京100049 国土资源部盐湖资源与环境重点实验室中国地质科学院矿产资源研究所北京100037

针对地下工程领域隧道超前预报地震波波场传播与成像中存在的问题,通过数值模拟,构建二维含低速异常的隧道介质模型,研究隧道弹性波场传播规律和异常体边界成像准确性.首先,利用一阶速度-应力波动方程和高阶交错网格有限差分计算方法,... 详细信息

针对地下工程领域隧道超前预报地震波波场传播与成像中存在的问题,通过数值模拟,构建二维含低速异常的隧道介质模型,研究隧道弹性波场传播规律和异常体边界成像准确性.首先,利用一阶速度-应力波动方程和高阶交错网格有限差分计算方法,导出隧道超前预报数值模拟的稳定性条件和边界条件,对上述隧道模型进行数值模拟,识别波场特征;其次,利用叠前逆时偏移成像方法,对压制噪音干扰后的波场在互相关成像条件下,对隧道模型中的异常体边界进行逆时偏移成像.研究结果表明:采用高阶交错网格有限差分正演获得异常体边界清晰的反射波和角点产生的散射波;逆时偏移算法获得隧道内异常体准确成像结果,从而大大提高隧道超前预报的分辨率与准确性;靠近掌子面单一震源、多道接收观测系统对异常体成像效果最佳,为隧道内高效数据采集提供理论依据.

关键词：超前预报交错网格逆时偏移

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黄河口清水沟河道的冲淤过程与模拟

水科学进展 2018年第3期29卷 322-330页

作者：郑珊吴保生周云金王开荣韩沙沙武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 黄河水利科学研究院河南郑州450003

为揭示黄河口清水沟河道长时段的冲淤演变规律并建立其冲淤计算方法,分析了清水沟1976—2015年的时空冲淤演变过程,采用河床演变的滞后响应模型,考虑河口来水来沙及河道延伸与蚀退的影响,建立了清水沟累计冲淤量的计算方法。结果表明:1... 详细信息

为揭示黄河口清水沟河道长时段的冲淤演变规律并建立其冲淤计算方法,分析了清水沟1976—2015年的时空冲淤演变过程,采用河床演变的滞后响应模型,考虑河口来水来沙及河道延伸与蚀退的影响,建立了清水沟累计冲淤量的计算方法。结果表明:1976—1980年改道初期清水沟改道点上游先冲后淤,改道点下游淤滩塑槽,淤积量随着下游河道展宽而增加,1980年后改道点上、下游河道冲淤过程趋于一致;受水沙条件等因素影响,1980—1986年清水沟主槽冲刷展宽,之后主槽淤积萎缩;1996年清八改汊和2002年小浪底水库"调水调沙"原型试验以来,河道转淤为冲,2002年后河道冲刷速率随时间指数衰减;河床演变的滞后响应模型可计算清水沟长时段的冲淤过程,该方法可为预测未来清水沟冲淤演变趋势提供科学参考。

关键词：调水调沙冲淤演变滞后响应改道黄河口清水沟

采动动载作用下底板岩层裂隙演化规律的相似模拟研究

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采矿与安全工程学报 2018年第2期35卷 366-372页

作者：李海龙白海波马丹田成东张奇山东建筑大学理学院山东济南250101 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

在对多个矿区工作面进行现场探测发现工作面推过底板后的第一次顶板周期性垮落过程中,底板裂隙破坏深度会出现滞后加深的现象,为对这种特殊采矿地质现象进行分析,以某矿现场地质条件为依托,采用相似模拟手段,模拟采动动载作用下底板岩... 详细信息

在对多个矿区工作面进行现场探测发现工作面推过底板后的第一次顶板周期性垮落过程中,底板裂隙破坏深度会出现滞后加深的现象,为对这种特殊采矿地质现象进行分析,以某矿现场地质条件为依托,采用相似模拟手段,模拟采动动载作用下底板岩层裂隙演化规律。经研究发现:1)采空区底板岩层首次受顶板岩层垮落冲击作用后,底板岩层采动裂隙会出现滞后破坏加深的现象。在之后的2~3.顶板周期性垮落冲击过程中,底板岩层裂隙都有类似规律,但加深效果逐渐减弱;2)相似模拟试验的底板岩层位移与垂直应力监测结果证明了底板岩层经历了采前应力集中、采后膨胀泄压,采动动载冲击,采空区矸石充填平衡4个过程,底板裂隙的萌生、扩展以及再加深主要发生在1~2与2~3.转变过程之间,第4过程对底板裂隙的扩展实际是起到抑制作用的,底板破坏深度最大处一般出现在工作面推过测点后的1~2个周期来压至采空区底板被矸石充填压实之间这段距离,这也解释了为什么采空区滞后突水灾害时有发生;3.软弱底板岩层更易受采动影响,其位移与垂直应力的变化幅度较坚硬底板岩层而言明显偏大,但其底板裂隙发育深度和滞后破坏加深程度比坚硬底板岩层要弱。

关键词：底板破坏深度相似模拟采动动载滞后破坏

车西洼陷西北陡坡沙三下亚段地震相控反演砂砾岩储层预测

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地学前缘 2018年第2期25卷 210-220页

作者：张生黄捍东王星星张金伟李金奎中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室北京102249 中国石油大学(北京)提高采收率研究院北京102249 浙江大学海洋学院浙江杭州310058 中国石油天然气股份有限公司华北油田分公司第三采油厂河北河间062450

胜利油田的油气勘探方向逐渐由构造油藏向隐蔽油藏转变,砂砾岩油气藏成为非常重要的勘探目标,随着勘探程度的不断提高和新技术的不断应用,断陷湖盆的陡坡带成为重要的关注目标。地震相控反演充分利用了地震相界面对宏观地质体或岩性体... 详细信息

胜利油田的油气勘探方向逐渐由构造油藏向隐蔽油藏转变,砂砾岩油气藏成为非常重要的勘探目标,随着勘探程度的不断提高和新技术的不断应用,断陷湖盆的陡坡带成为重要的关注目标。地震相控反演充分利用了地震相界面对宏观地质体或岩性体的控制作用,将目标地层分成具有不同沉积特征的沉积单元,根据低频背景约束地震道外推反演中每个采样点的初值范围,同时控制反演时窗的大小,使反演结果具有明确的地质意义。针对车西洼陷陡坡带砂砾岩储层成因多、储层相变快、砂体描述困难等问题,在沉积相精细划分、储层物性分析、测井信息约束下,应用地震相控反演,预测古近系沙河街组三段下(沙三下)亚段陡坡带低孔低渗砂砾岩储层"甜点"分布,在扇辫状水道中、远端最有利的优质储层发育相带划分出4个"甜点区"。预测结果表明:砂砾岩体识别在垂向上达砂组级别,局部可达小层级别;横向上,不同成因类型砂体区分明显,可较好地识别出近岸水下扇、滑塌扇等砂砾岩储层,明显提高了断陷盆地陡坡带砂砾岩储层"甜点区"预测精度。

关键词：甜点预测砂砾岩储层断陷湖盆陡坡带地震相控反演

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古风力恢复研究进展:利用介质的搬运能力

地学前缘 2018年第2期25卷 309-318页

作者：王俊辉姜在兴鲜本忠张春明刘立安油气资源与探测国家重点实验室北京102249 中国石油大学(北京)地球科学学院北京102249 中国地质大学(北京)能源学院北京100083 中国地质大学(北京)科学研究院北京100083 中国石油勘探开发研究院石油地质研究所北京100083 东北大学秦皇岛分校环境科学与工程系河北秦皇岛066004

古风力的恢复是古大气环流研究的重要组成部分,对古气候重建具有重要意义。但在古气候研究中,有关古风力的研究较少,原因是古大气流场活动遗留下来的有效信息极少,难以从地质记录中加以恢复。沉积物特征反映介质的搬运能力,据此可以为... 详细信息

古风力的恢复是古大气环流研究的重要组成部分,对古气候重建具有重要意义。但在古气候研究中,有关古风力的研究较少,原因是古大气流场活动遗留下来的有效信息极少,难以从地质记录中加以恢复。沉积物特征反映介质的搬运能力,据此可以为古风力的恢复提供思路。其中,古风力的定性恢复相对容易,替代性指标有地质记录中风尘沉积物的粒度、成分,以及风暴沉积的厚度等,有关古风力的定性恢复报道相对较多。比较而言,古风力的定量恢复难度大、报道少。通过文献调研,本文重点介绍两种古风力定量恢复的方法,旨在强调古风力定量恢复的可操作性,完善古气候研究的薄弱环节。(1)构成风成沙丘沉积物的搬运方式(即滚动、跳跃、悬浮)是颗粒属性(包括沉积物的密度、粒径等)和风力的函数,以沙丘为研究对象,可以计算风力;(2)风作用于水体会产生波浪,风浪关系可以通过经验公式表达出来,基于湖泊砾质滩的砾石粒度分析能够计算波浪的搬运能力,定量获得古波况信息,进而通过风浪关系定量恢复古风力。两种方法有各自的适用条件与优缺点,希望本文对这两种方法的介绍,能够为沉积学家在古气候恢复研究中提供借鉴,并在以后的研究中不断完善。

关键词：古风力定性定量沙丘砾质滩坝

复杂山区高分辨率地震采集分析与应用-以四川盆地及周缘地区为例

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地球物理学报 2018年第3期61卷 1109-1117页

作者：王伟高星张小艳查欣洁张英慧李桂林资源与环境信息系统国家重点实验室中国科学院地理科学与环境研究所北京100101 中国科学院大学北京100049 中国地质调查局油气资源调查中心北京100085

震源药柱激发因素选择是影响地震资料品质的一个重要环节,在南方复杂山区高分辨率地震采集中合理选择激发岩性、井深、药量等激发因素尤为重要.本文根据复杂山区地震地质条件多样性、复杂性等特点,从理论上分析了地震激发机理、井深、... 详细信息

震源药柱激发因素选择是影响地震资料品质的一个重要环节,在南方复杂山区高分辨率地震采集中合理选择激发岩性、井深、药量等激发因素尤为重要.本文根据复杂山区地震地质条件多样性、复杂性等特点,从理论上分析了地震激发机理、井深、药量、虚反射效应、岩性与药柱长度等对激发子波的影响,开展了基于适应近地表结构特征的动态井深设计、双微测井和综合表层结构调查(微测井和高密度电法联合)等,结合四川盆地及周缘等地区不同地震地质条件下进行了采集试验研究,获得了高品质单炮记录.

关键词：药柱震源激发岩性地震采集微测井

多模态传感器系统在河槽边坡地貌测量中的应用

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测绘通报 2018年第3期 102-107页

作者：张家豪周丰年程和琴郑树伟石盛玉姜月华周权平华东师范大学河口海岸学国家重点实验室上海200062 长江水利委员会长江口水文水资源勘测局上海200136 中国地质调查局南京地质调查中心江苏南京210016

河槽边坡地形的观测是河流边坡侵蚀和稳定性研究的基础。2016年洪季,利用三维激光扫描仪、多波束测深系统、RTK、差分GPS等仪器组成的多模态传感器系统,对长江下游铜陵段窝崩边坡和马鞍山段侵蚀型河漫滩边坡进行了联合地貌测量,对边坡... 详细信息

河槽边坡地形的观测是河流边坡侵蚀和稳定性研究的基础。2016年洪季,利用三维激光扫描仪、多波束测深系统、RTK、差分GPS等仪器组成的多模态传感器系统,对长江下游铜陵段窝崩边坡和马鞍山段侵蚀型河漫滩边坡进行了联合地貌测量,对边坡陆上、水下高精度三维地形点云数据进行了融合研究,成功实现了边坡陆上水下三维地形的一体化和可视化。结果表明,多模态联合测量手段及三维点云融合方法能够获取较高分辨率的河流边坡陆上与水下一体化三维地貌模型,利用该模型可对边坡整体地貌特征进行定量计算分析,实现对河流险段的监测与稳定性评估,具有一定的工程意义。

关键词：长江典型河槽多源数据融合边坡一体化地貌

汶川地震断裂带滑移行为、物理性质及其大地震活动性--来自汶川地震断裂带科学钻探的证据

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地球物理学报 2018年第5期61卷 1680-1697页

作者：李海兵许志琴王焕张蕾何祥丽司家亮孙知明自然资源部深地动力学重点实验室中国地质科学院地质研究所北京100037 南京大学地球科学与工程学院南京210046 自然资源部古地磁与古构造重建重点实验室中国地质科学院地质力学研究所北京100081

断裂带物质组成、结构及其物理性质是理解断裂变形机制和地震破裂过程的基础和关键,断裂带地震(黏滑)和非地震(蠕滑)滑移行为不仅对了解地震活动性和山脉隆升过程具有重要意义,而且直接为防震减灾提供科学依据.我们以穿过龙门山映秀—... 详细信息

断裂带物质组成、结构及其物理性质是理解断裂变形机制和地震破裂过程的基础和关键,断裂带地震(黏滑)和非地震(蠕滑)滑移行为不仅对了解地震活动性和山脉隆升过程具有重要意义,而且直接为防震减灾提供科学依据.我们以穿过龙门山映秀—北川和灌县—安县断裂带的汶川地震断裂带科学钻探(WFSD)岩心和地表出露的断裂带为研究对象,通过对断裂岩组成、结构、显微构造和钻孔物性测井数据进行分析研究,确定了龙门山逆冲断裂带滑移行为和物性特征,初步探讨了大地震活动性和有关断裂带的隆升作用:(1)映秀—北川断裂带倾向NW,浅部倾角~65°,发育的断裂岩厚约180~280m,由碎裂岩、假玄武玻璃(地震化石)、断层泥和断层角砾岩组成.断裂带具有高自然伽马、高磁化率值、低电阻率、低波速等物理性质以及对称型破碎结构.断层泥普遍具有摩擦热效应的高磁化率值和石墨化作用特征,是古地震滑动的岩石记录.表明映秀—北川断裂带为经常发生大地震的断裂带,晚新生代以来类似汶川地震的大地震复发周期小于6000—10000年,具有千年复发周期特征.(2)灌县—安县断裂带倾向NW,浅部倾角~3.°,发育的断裂岩厚约40~50 m,仅由断层泥和断层角砾岩组成,具有典型的"压溶"结构,表现出蠕滑性质.除压溶作用外,定向富集的层状黏土矿物和微孔隙的发育使断层强度变弱.断裂带具上盘破碎的非对称型破碎结构,除具低磁化率值特征外,其他物性与映秀—北川断裂带一致.(3.根据断裂岩厚度与断层滑移量相关经验公式关系,以及断层产状,粗略估算映秀—北川断裂带自中生代以来累积垂直位移量大于9km,灌县—安县断裂带累积垂直位移量小于3.m.映秀—北川断裂带长期大地震产生的累积垂直位移量是龙门山隆升的主要贡献.

关键词：汶川地震断裂带滑移行为断裂带物理性质大地震活动性汶川地震断裂带科学钻探龙门山