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降雨诱发斜坡失稳风险的气象预警

浙江大学学报（工学版） 2024年第6期58卷 1174-1184页

作者：严亮轩张义顺龚泉冰刘谢攀朱浩濛殷坤龙陈丽霞中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074 浙江省地质院地质灾害防治所浙江杭州310000 中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院湖北武汉430074

采用基准阈值和阈值调整方案构建斜坡尺度的降雨诱发斜坡失稳风险的气象预警模型,开展精细化滑坡风险管理.采用降雨强度-持续时间模型确定基准阈值;分析斜坡地质环境特征,从斜坡几何结构、岩土抗剪强度、水文地质条件、植被等方面选取... 详细信息

采用基准阈值和阈值调整方案构建斜坡尺度的降雨诱发斜坡失稳风险的气象预警模型,开展精细化滑坡风险管理.采用降雨强度-持续时间模型确定基准阈值;分析斜坡地质环境特征,从斜坡几何结构、岩土抗剪强度、水文地质条件、植被等方面选取调整因子,并确定基准斜坡;针对降雨入渗过程分析地质环境变化造成的斜坡稳定性变化,得出阈值调整方案.以浙江省平阳县为研究区,提出当地阈值计算公式,并根据各斜坡的地质环境形成各自不同等级的预警判据,综合预警有效率达到72%,效果良好.提出斜坡尺度的风险预警模型,实现了斜坡单元级别的精准预警,能够为“一区一阈值”精细化滑坡气象预警与风险管控提供新思路和参考.

关键词：滑坡风险气象预警阈值地质环境斜坡尺度

地幔不均一性与地幔循环的多维表征和原因思考

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地质学报 2024年第3期98卷 662-679页

作者：郑建平刘为先王伟马强吴树成戴宏坤中国地质大学(武汉)地球科学学院湖北武汉430074 中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室湖北武汉430074

地幔早先经核-幔-壳分异形成,后受不同尺度对流和循环的影响,因而具有不均一性特征。近三十年来,地幔化学通过研究大洋玄武岩发现了多样地幔端元和非放射性同位素证据并证明了地幔不均一性,逐渐建全了地幔地球化学体系。然而,地幔不均... 详细信息

地幔早先经核-幔-壳分异形成,后受不同尺度对流和循环的影响,因而具有不均一性特征。近三十年来,地幔化学通过研究大洋玄武岩发现了多样地幔端元和非放射性同位素证据并证明了地幔不均一性,逐渐建全了地幔地球化学体系。然而,地幔不均一性如何对应于时空尺度的地幔循环,以及地球演化如何影响地幔不均一性等,仍不清楚。此外,地球物理研究显示,岩石圈厚度差异、中下地幔的波速异常体以及俯冲板片形态的观测为纵横向对流系统提供了空间不均一性证据支持。联合地球化学和地球物理手段对研究地幔不均一性至关重要,用好透视地幔成分与结构的“双目镜”已成为共识。本文从地幔不均一性结合地球化学场、地球物理的不同表现形式,以及现今及历史时期的洋陆格局的对比,多维度联系地幔循环和演化,思考了超大陆旋回与地幔不均一化的内在逻辑。强调了从全球演化角度看地幔不均一性的重要性和提出多手段联合建立地幔循环驱动模型的展望。

关键词：地幔循环地幔不均一性地球化学场地球物理场超大陆旋回

月球正面火山复合体穹窿形貌特征识别和聚类分析

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地球科学 2024年第3期49卷 1104-1118页

作者：殷浩林黄倩陈雨超赵健楠中国地质大学地球物理与空间信息学院地球内部多尺度成像湖北省重点实验室湖北武汉430074 中国地质大学地质探测与评估教育部重点实验室湖北武汉430074

月球火山穹窿是了解月球火山活动的重要窗口.利用高分辨率多源遥感数据,对月球正面的3个火山复合体区(Marius Hills和Rümker Hills位于风暴洋克里普地体,Gardner在风暴洋克里普地体外)里发育的火山穹窿进行形貌和铁钛元素特征提取,利... 详细信息

月球火山穹窿是了解月球火山活动的重要窗口.利用高分辨率多源遥感数据,对月球正面的3个火山复合体区(Marius Hills和Rümker Hills位于风暴洋克里普地体,Gardner在风暴洋克里普地体外)里发育的火山穹窿进行形貌和铁钛元素特征提取,利用这些特征参数进行层次聚类分析,并将所有穹窿划分为7个聚类(DC1~DC7);然后结合流变学、年代学和区域地质背景对3个火山复合体区的火山活动特征进行了综合分析.Marius Hills发育的火山穹窿数量多,高度和坡度较高,以中高钛为主,穹窿代表类型为DC7,岩浆活动时间跨度大(约2.6 Ga)、周期长,表明该区域存在多期次不同特征的火山活动.Rümker Hills发育的火山穹窿数量少,高度和坡度居中,以低钛为主,穹窿代表类型为DC1和DC4,活动时间相对集中(约0.8 Ga).Gardner及其周边区域发育的穹窿呈环状和带状分布,高度和坡度较低,以中低钛为主,岩浆活动时间持续约1.0 Ga,穹窿代表类型为DC6,该区域发生了多期次且复杂多样的火山活动.本研究揭示了月球正面火山复合体岩浆活动的复杂性,这种复杂性可能与岩浆源区及生热元素的不均匀分布情况有关.

关键词：月球火山复合体穹窿特征提取聚类分析遥感

以2022年马尔康震群为例研究震群发震机制

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地球物理学报 2024年第6期67卷 2159-2174页

作者：肖阳单斌熊熊谢祖军周万里中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院地球内部多尺度成像湖北省重点实验室武汉430074

地震是人类所面临的危害最严重的自然灾害之一,了解地震的孕震、发震机理对防震减灾、国家地震安全等具有重要的科学和社会价值.相较于前震-主震-余震型、主震-余震型地震,震群型地震更易造成较大的灾害,因此对震群孕育发生机理的研究... 详细信息

地震是人类所面临的危害最严重的自然灾害之一,了解地震的孕震、发震机理对防震减灾、国家地震安全等具有重要的科学和社会价值.相较于前震-主震-余震型、主震-余震型地震,震群型地震更易造成较大的灾害,因此对震群孕育发生机理的研究刻不容缓.2022年6月10日四川省阿坝州马尔康市发生震群事件,其中包括MS5.8、MS6.0、MS5.2等三次较大震级的地震,此次地震序列的精定位结果、可靠的震源参数为开展震群孕震机制的研究提供了良好的数据基础.本文基于数值模拟的方法,利用断层的运动学参数建立黏弹模型,根据弹性位错、孔隙流体扩散等理论,从发震断层的能量积累、释放两个角度探讨马尔康震群可能的发震机理.对发震断层系统应力加载的模拟结果表明,震区的应力加载较均匀的分配到两条近平行发震断层上,使其在相同的时期内积累了相近的震间构造应力,进而发生相似震级的震群事件.考虑震群序列之间可能存在的应力触发作用,同震库仑应力计算的结果显示马尔康震群序列中各主要地震未受到同震静态应力触发作用.而对发震断层等效摩擦系数的判断及其附近流体扩散的研究认为马尔康震群发震断层震前受流体活动的影响,等效摩擦系数下降从而导致断层破裂,震后流体调整导致的孔隙压力变化进一步促进后续地震的发生.

关键词：马尔康震群近平行断层断层应力状态应力触发孔隙流体

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青藏高原形成演化动力机制及其远程效应

地学前缘 2024年第1期31卷 154-169页

作者：刘德民王杰姜淮赵悦郭铁鹰杨巍然中国地质大学(武汉)地球科学学院湖北武汉430074 中国地震局地震研究所湖北武汉430071 湖北省地震局湖北武汉430071

作为第三极的青藏高原的形成是新生代以来的地球节律构造事件中最典型、最显著的新构造运动的结果,其构造地貌特征及其重要性,内部单元组成,构造演化历程及动力机制,以及对周边盆地乃至整个中国大陆的影响及远程效应至今一直是学术关注... 详细信息

作为第三极的青藏高原的形成是新生代以来的地球节律构造事件中最典型、最显著的新构造运动的结果,其构造地貌特征及其重要性,内部单元组成,构造演化历程及动力机制,以及对周边盆地乃至整个中国大陆的影响及远程效应至今一直是学术关注的焦点。本文重新圈定了青藏高原构造地貌范围,确立了其在全球构造中的地位。青藏高原的远程效应向南北两侧延伸,北到北冰洋,南到太平洋,总体上围绕东经105°经线穿越了整个亚洲大陆,本文采用东经105°所在经线大圆作为划分东西半球的分界线,该线以东为东半球,以西为西半球。青藏高原处于全球最大、最重要的南北向构造和东西向构造的交汇处,其内部的帕米尔高原更是区域构造的中流砥柱。青藏高原起源于帕米尔高原,它是一个印支期的热穹窿,晚期转化出一条直径200 km的异常重力柱,垂直下沉至600 km,构成一个垂向上的挤压-伸展构造,完成于白垩纪。以它为中心向东西扩展,东边三条、西边一条水平方向挤压-伸展构造。喜山期它还遭受到岩体的侵入,白垩系基本上未变形。古近纪,印度陆块与亚洲陆块碰撞,形成先压后升的雄伟的喜马拉雅造山带。以它为中心向北扩展,第四纪3个地幔枝上升,导致整个青藏高原上升。青藏高原形成与演化的深部动力机制模型:早期表现为地质体在垂向上的离心运动和在水平上的伸展运动;后期是以挤压为主的阶段,表现为地质体在垂向上的向心运动和水平上的挤压运动。从驱动力的角度,早期以热能为主驱动力,后期以重力势能为主驱动力。青藏高原的隆升及其形成演化是欧亚陆块新生代最令人瞩目的地质事件,其直接影响到岩石圈浅部及地壳表层与人类生存发展息息相关的地形地貌、能源、资源、生态、环境和灾害等,产生了具有举足轻重的近区及远程效应。3个远程效应分别是贝加尔湖裂谷、汾渭裂谷以及东非三叉裂谷的形成。本文最后对印支运动的命名和穿时问题、印支运动起止时间和类型、青藏高原是研究各类造山带的最佳基地、喜马拉雅造山带东西构造结的确定和帕米尔高原四维动力学模型的探索等5个问题进行了简单讨论。

关键词：青藏高原帕米尔高原地热能地幔枝动力机制构造演化远程效应

中国及邻区高分辨率三维岩石圈磁场修正球冠谐模型(CUG_CLMFM3Dv1)

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地球物理学报 2024年第5期67卷 1866-1880页

作者：张攀杜劲松李厚朴中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院地球内部多尺度成像湖北省重点实验室武汉430074 地质过程与矿产资源国家重点实验室中国地质大学(武汉)武汉430074 海军工程大学电气工程学院武汉430043

日益完善的大区域地面航磁调查与卫星磁测给建立高精度与高分辨率的地磁场模型带来了新的契机,同时也对地磁场建模技术提出了更高的要求.本文基于修正球冠谐分析方法,利用全球岩石圈磁力异常汇编网格WDMAMv2中提取的近地表总磁场强度异... 详细信息

日益完善的大区域地面航磁调查与卫星磁测给建立高精度与高分辨率的地磁场模型带来了新的契机,同时也对地磁场建模技术提出了更高的要求.本文基于修正球冠谐分析方法,利用全球岩石圈磁力异常汇编网格WDMAMv2中提取的近地表总磁场强度异常数据与CHAMP卫星近十年的矢量测量数据,联合构建了中国及邻区高分辨率三维岩石圈磁场的修正球冠谐模型.该区域岩石圈磁场模型的分辨率可达球谐3500阶/次,进而基于该模型正演计算了研究区域不同高度的矢量数据.将区域模型与高分辨率的球谐模型分别在空间域与频率域进行对比,结果显示区域模型中的高频成份更加丰富,所描绘出的磁异常的形态和幅值更加接近原始建模数据,且在由低分辨率球谐模型补空的区域更加平滑.该应用案例证明,联合可靠的近地面标量与卫星矢量磁测数据,基于修正球冠谐分析方法,有能力构建出高精度与高分辨率的区域三维岩石圈磁场模型.

关键词：修正球冠谐分析岩石圈磁场高分辨率三维模型中国及邻区

基于短周期密集台阵接收函数揭示的藏南错那洞穹窿地壳结构

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地学前缘 2024年第1期31卷 170-180页

作者：蔡蔚卢占武黄荣李文辉罗银河王光文穆青程永志陈司王冠陈子龙中国地质科学院地质研究所北京100037 中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院湖北武汉430074 中国地质科学院自然资源部深地科学与探测技术实验室北京100037 中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室湖北武汉430074

位于印度-欧亚板块碰撞前缘的北喜马拉雅构造带,是研究陆陆碰撞过程中地壳增厚和深部岩浆活动的典型区域之一。北喜马拉雅穹窿带作为其中重要的伸展构造,其形成过程与造山运动引起的地壳增厚以及地壳深熔作用引起的地壳流动密切相关。... 详细信息

位于印度-欧亚板块碰撞前缘的北喜马拉雅构造带,是研究陆陆碰撞过程中地壳增厚和深部岩浆活动的典型区域之一。北喜马拉雅穹窿带作为其中重要的伸展构造,其形成过程与造山运动引起的地壳增厚以及地壳深熔作用引起的地壳流动密切相关。本文以近年新发现的错那洞穹窿为例,利用短周期密集台阵观测,通过远震P波接收函数共转换叠加成像方法获取了错那洞穹窿区域地壳结构。结果表明:错那洞穹窿区域的地壳结构在东西方向上存在差异,壳内速度间断面存在多处不连续现象,局部区域甚至发生界面错断;而在错那裂谷和错那洞穹窿中、上地壳内存在低速区。综合前人研究,本文认为印度-欧亚板块持续碰撞使喜马拉雅东南缘岩石圈经历过地壳尺度拉伸变形。在地壳增厚及持续的高温变质作用下,中、上地壳随藏南拆离系伸展减压发生部分熔融,而熔融岩浆沿着藏南拆离系薄弱处不断上涌并在错那洞穹窿下方聚集,并使错那洞穹窿及错那裂谷中、上地壳弱化,促进区域东西向伸展,进而发生岩浆底辟形成错那洞穹窿。

关键词：错那洞穹窿短周期密集台阵远震P波接收函数共转换叠加成像地壳结构

基于RUSLE模型的塔里木河流域上游土壤保持时空变化研究

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地质通报 2024年第4期43卷 641-650页

作者：熊茂秋刘晓煌张雪辉刘玖芬郑艺文张子凡赖明付宇佳中国地质大学(武汉)资源学院湖北武汉430074 自然资源要素耦合过程与效应重点实验室北京100055 廊坊市园林绿化事务中心河北廊坊065000 中国地质大学(武汉)地质调查研究院湖北武汉430074 中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院湖北武汉430074 中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院湖北武汉430074

新疆塔里木河流域是中国重点生态保护区,流域土壤保持量的研究有利于水土保持功能区划和水土保持治理措施布局,对于区域生态修复与维护有重要作用。以塔里木河流域上游区为研究对象,基于该区域2000—2020年的降雨、土壤、地形等数据,采... 详细信息

新疆塔里木河流域是中国重点生态保护区,流域土壤保持量的研究有利于水土保持功能区划和水土保持治理措施布局,对于区域生态修复与维护有重要作用。以塔里木河流域上游区为研究对象,基于该区域2000—2020年的降雨、土壤、地形等数据,采用修正通用土壤流失方程(RUSLE模型),估算2000—2020年流域土壤在水力侵蚀下的土壤侵蚀量和土壤保持量,分析其时空变化规律,并就土壤保持对其影响因子的敏感性展开分析。结果表明:流域以微度和轻度土壤侵蚀为主,在2000—2020年的土壤侵蚀面积总体呈减少趋势;土壤保持空间分布呈现中间高、四周低格局,且2000—2020年的土壤保持强度在一定程度上得到增强;降雨、地形和土地利用是土壤保持变化的主要驱动因子,且土壤保持能力随着降水量和植被覆盖总体呈现梯度增长趋势。评价结果揭示了研究区土壤保持时空分布特征,以及土壤保持对驱动因子的敏感性,可为流域水土侵蚀防治和生态修护提供指导依据。

关键词： RUSLE模型土壤保持驱动因子时空格局塔里木河流域

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地—井瞬变电磁三维各向异性响应特征研究

石油地球物理勘探 2024年第5期59卷 1184-1196页

作者：李昊锦毛玉蓉王新宇严良俊周磊长江大学地球物理与石油资源学院湖北武汉430100 油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学) 湖北武汉430100 中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院湖北武汉430074

地—井瞬变电磁法由于抗干扰能力强、响应信号明显等优势而应用广泛。在深部矿产资源调查和地质构造勘查等任务中,多个油气储存在层理发育的沉积岩地区大多数情况下表现为电各向异性,但是目前地—井瞬变电磁反演算法均基于各向同性模型... 详细信息

地—井瞬变电磁法由于抗干扰能力强、响应信号明显等优势而应用广泛。在深部矿产资源调查和地质构造勘查等任务中,多个油气储存在层理发育的沉积岩地区大多数情况下表现为电各向异性,但是目前地—井瞬变电磁反演算法均基于各向同性模型,传统反演成像技术不再适用。为了分析地层电导率各向异性对地—井瞬变电磁勘探结果的影响,对各向异性介质模型研究其电磁响应特性。基于各向异性介质的电导率张量,提出了一种基于有限元方法的三维分析模型,采用PARDISO求解器进行求解。针对多个各向异性角度的情况模拟了各向异性介质的瞬变电磁响应,分析介质各向异性对电磁波传播规律的影响,探讨了各向异性瞬变电磁响应特征。研究结果表明:在垂直各向异性介质中,电磁波传播方向垂直于电导率最大的方向时,电磁响应变化最明显;电磁波传播方向平行于电导率最大的方向时,电磁响应变化最弱。在水平各向异性介质中,电磁波垂直于电导率最小的方向时,电磁响应变化最明显;电磁波平行于电导率最小的方向时,响应变化较弱。最后,针对地—井瞬变电磁方位测井,分析了发射源沿不同方向条件下各向异性地层和异常体模型的电磁响应,结果表明其瞬变电磁响应特征与发射源的方向有关,且对于主轴各向异性异常体,发射源方向的选择直接影响对异常体各向异性方向的判断。该研究结论对油气开发地球物理勘探方法的研究具有一定的参考价值。

关键词：电导率各向异性有限元电磁场三维正演二阶后退欧拉差分法

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