地震与地热的关联性:从预测减灾到取能减灾

地热能决定了地球分层流变、洋陆与盆山的关联成因、成矿成藏和自然灾害链,由此带动地学革命、能源革命和减灾革命。要实现这个宏伟目标,应开展两项重要工作:一是在地球系统动力学和热流体撞击地震成因模式指导下,科学预测地震及其关联灾害;二是在地球内部系统动力学和动态热源思想指导下,梯级综合开发地热能,特别是干热岩地热能低成本大规模持续发电,既能解决能源问题,又能从根本上解决灾害问题和环境问题。简要论述了地震与地热的关联机理,认为地球上没有板块,只有洋陆和盆山,它们由地壳和地幔固态流变物质层流而成,物质非均匀流动产生地震,断层是地震的结果。在热动力驱动地球物质非均匀层流的思想指导下,进一步阐明了地震预测和地热开发的思路和方法,明确指出沿着隐伏的活动韧性剪切带通过超长超导重力热管、U形钻井和U形挖掘进行高效采热,不仅能够解决供暖和电力问题,而且具有减灾减排作用。     

柴达木盆地西部渐新统湖相碳酸盐岩重力流沉积

为了明确柴达木盆地西部地区湖相碳酸盐岩重力流沉积特征,利用大量岩心、薄片、地震及地球化学资料,围绕柴西凹陷区渐新统下干柴沟组上段(E■)湖相碳酸盐岩重力流沉积,研究其特征及成因机制,剖析控制因素并建立沉积模式——系统分析了高角度陡斜坡(坡度大于3°)、中等坡度斜坡带(坡度为2°～3°)以及低角度缓坡带(坡度小于1°)对重力流沉积作用的影响.建立了柴西地区咸化湖泊陡坡带、缓坡带、以及断崖坡等3类重力流沉积模式,明确不同类型重力流沉积特征,指出同沉积断层是重力流沉积的主要触发机制.认为下干柴沟组(E■)沉积时期,柴西凹陷区演化为咸化湖泊沉积环境,形成以湖相碳酸盐岩为主的沉积组合,并混合陆源碎屑、黏土及蒸发岩等矿物成分,整体具混积特征,在斜坡带及凹陷区普遍发育碳酸盐岩重力流沉积.研究结果表明:1)下干柴沟组上段(E■)共识别出8类碳酸盐岩重力流沉积岩相,分别为变形泥灰岩、角砾灰岩、含角砾泥灰岩、粗砾灰岩、细砾灰岩、泥粒灰岩、粒泥灰岩、浊积岩等.其中,角砾灰岩与含角砾泥灰岩相的单层厚度以1～2 m为主,最大可达数十米;变形泥灰岩、粗砾灰岩以及细砾灰岩相单层厚度以数十厘米为主,最大可达1～2 m;泥粒灰岩、粒泥灰岩以及浊积岩相的单层厚度以毫米—厘米级为主.2)湖相碳酸盐岩的重力流沉积形成包括启动、搬运及再沉积3个过程,沉积岩相由蠕动变形、原位破裂、碎屑流、颗粒流、浊流等控制形成.3)利用三维地震资料恢复古地貌,在柴西地区刻画出5种类型古地貌,分别为西部山前隆起带(昆仑山前,坡度为1°～4°)、西南部断阶带(坡度为2°～5°)、北部山前隆起带(阿尔金山前,坡度为3°～7°)、斜坡带(坡度为0～2°)以及凹陷区(坡度一般小于1°).     

中国东北上地幔各向异性研究

利用中国数字地震台网记录的地震波形,观测其穿过地球外核和地幔的SKS波分裂特征,确定了快波S波的振动方向和快慢波时间延迟。这种经过地幔传播的SKS震相的横波分裂主要来源于上地幔的各向异性。可以用应变引起的上地幔中矿物质的结晶优势排列来解释。结果表明,对于所分析的0个观测台站均发现了明显的横波分裂现象。时间延迟在0．4-1.8s。在东部地区,快波振动方向与中国东北西太平洋俯冲带的板块相对运动方向基本一致,说明俯冲的太平洋板块地幔流对各向异性有重要意义。在西部地区,快波振动方向和时间延迟都具有较大差异,说明其总体形变的起因是复杂的,各向异性受到地幔流和历史构造运动的双重影响。     

浅层重力滑动构造的类型划分与形成机制

重力滑动构造在我国煤田中广泛分布。根据所处环境、地层关系、岩石性质、形变特点、运动特征、滑距滑速、滑面成因和形变机制等八个因素,可将煤田中的浅层重力滑动构造分为快速脆性断错滑落、较快刚性块体滑错,或快或慢塑性剪切滑移、较慢粘塑性滑流叠褶和缓慢粘性固流滑褶五大类。这些由于特殊的动力条件、岩性特点、应变环境和触发机制等因素控制下所形成的各类重力构造,可分别用弹性虎克体(Ⅰ、Ⅱ类)、塑性盛维南体(Ⅲ类)、粘塑性宾汉体(Ⅳ类)和粘性牛顿体(Ⅴ类)的本构关系去表述它们的力学机制和力学模式。而滑动构造各个部位的应力配置和力学过程是通过一个有限元的计算成果,再结合应力与断层关系的莫尔园分析予以阐述的。     

浅析保山—巍山地区均衡异常与地震活动的关系

地震的发生是地壳深部在特定应力条件下构造活动的结果,均衡重力异常图包含着丰富的地质构造信息,它是岩石圈静力与动力学过程的综合反映。本文通过收集地震资料,结合保山-巍山地区均衡重力异常,分析保山—巍山地区地震活动性与均衡重力异常的关系,总结出增强地震活动性的均衡重力异常特点。     

撞击流-旋转填料床合成纳米硫化锌研究

以醋酸锌和硫化钠为原料,在撞击流-旋转填料床中采用反应沉淀法合成了纳米硫化锌.考察了撞击初速、超重力因子和后处理方法等因素对纳米硫化锌产品的影响,采用了SME,TEM,XRD和激光粒度测定等方法表征样品形貌和结构.研究结果表明,最佳合成条件为超重力因子β大于150,撞击初速u不低于25m/s,硫化锌直径为5～20nm,长为100～200nm,采用乙醇洗涤和真空干燥有助于防止纳米硫化锌硬团聚.     

InSAR同震形变场及其在震源参数确定中的应用研究进展

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术是20世纪70年代发展起来的一种空间大地测量技术,具有全天时、全天候、高精度、广域覆盖的优势,自20世纪90年代以来在地震地壳形变监测研究领域得到了广泛应用,对地震发生机理研究具有重要意义。尤其是InSAR技术观测的同震地壳变形结果可以为分析发震断层几何学特征和动力学机制提供重要约束。随着InSAR技术的发展,如何获取可靠、多维的同震形变场,构建更加真实的正反演模型,是利用InSAR技术研究地震震源参数的关键。首先,综述了利用InSAR技术获取同震形变场的研究现状,总结了InSAR技术获取同震形变场的优缺点、InSAR技术获取三维同震形变的现状; 接着,回顾了地震震源参数正反演模型及方法的研究历程,包括从简单的弹性半空间位错模型到接近真实地球介质的数值模型,分析了不同反演方法和先验约束对结果的影响; 最后,从同震形变场分离、自动化InSAR数据处理与震源参数反演等方面进行了展望。综上所述,InSAR技术获取的同震形变场具有大范围、高精度的优势; 随着精细地壳介质参数的逐步确定,联合地震学技术方法,InSAR技术可以反演确定比较准确的地震震源参数。     

GOCE卫星检测的海地地震(Mw7.3)区域重力异常

利用GOCE卫星重力场模型数据(2009年11月—2010年1月)对海地地震(Mw7.3,2010)区域的重力异常进行了计算,同时利用GRACE重力场模型数据(2008年11月—2009年1月)计算了研究区域同期的重力异常,并将计算结果分别与该地区的地形进行了比较.结果表明:与GRACE卫星数据相比,利用GOCE重力场模型数据计算的重力异常精度有了显著提高,新的计算结果不仅与强震范围地形有较好的一致性,且与地质构造分布特征吻合较好;在2009—2010年间,研究区域的重力值在由北向南方向不断增加,此变化可能与地壳应力积累有关.此次地震震中位于重力异常变化剧烈的高重力梯度带上,这为从另一个角度更好地认识地震发生的机理提供了新的思路.     

撞击流性质及其应用

撞击流已被证明是强化相间热质传递最有效的方法之一,但不可能是一种万能的工具,因为它也具有其本身的局限性.在回顾前人和作者一系列研究的基础上,综合评价了撞击流的基本特性,包括优点和缺点,诸如气固系统阻力不大、传递系数大、混合强烈、活性区停留时间很短以及难以安排多级系统等.简要介绍撞击流工业应用现状和某些有希望成功的开发研究,包括本文作者所做的循环撞击流干燥过程和撞击流反应制"超细"白碳黑研究的主要成果.     

地球物理勘探联合反演在六盘山盆地的应用

在六盘山盆地进行重力、电法和地震综合勘探的基础上,应用地球物理联合反演方法研究和解决盆山接触关系、断层分布、深部目的层分布和有利构造圈闭特征等问题,为油气勘探部署提供科学依据。     

隧道震害和地表变形相关性的实例分析

考察地震作用下的地表运动特征,是一种直接有效观测地震作用机制的方法.为此,结合2016年日本熊本地震俵山隧道震害案例,探讨地表变形运动与地下结构震害之间的相关性.基于高精度机载激光测量技术（LiDAR）,获取地震前后俵山隧道周边地形的变形数据;建立隧道周边地形的数字高程模型.借助组合分类迭代最近点（CCICP）算法,得到俵山隧道周边地表变形特征.在此基础上,探讨隧道震害与周边地表变形特征的相关性.结果表明,强烈的地面运动能够在一定程度上反映地下结构震害的真实情况,如衬砌、路面和施工缝等各种结构的破坏;另一方面,地表变形运动方向在一定条件下（如排除地震断层等特定地质构造的影响等条件）反映地震波的传播方向,可用于验证地震波对俵山隧道的破坏机理.     

汶川大地震的深部构造特征

利用卫星重力图来了解汶川地震的深部构造的特征。2—180低阶的卫星重力异常图可以反映场源深度为36km的密度分布特征;2—360高阶的卫星重力异常图可以反映场源深度为18km的深部构造特征。卫星重力异常显示了青藏高原板块深部的塑性物质向上流动。龙门山逆冲滑脱断裂带向四川盆地的逆冲推覆,由此引发了汶川地震。     

孕震过程中次声波的产生机理

提出了一个临震次声波产生的机理模型,认为孕震末期地质结构动力行为引起的地表变形与空气耦合运动导致可观测次声波．并以日本地震板块为研究对象,建立其数值模型,采用二维瞬态有限元分析方法,分层考虑不同深度地质参数,模拟了日本东北部地区地表的运动,计算了地表位移及次声波压力变化曲线,模拟出了临震次声波,次声信号波形特征、频率范围与实际观测基本一致,结果表明孕震一次声机理模型是合理的．     

豫北某县农村房屋抗震性能分析

对豫北某县农村房屋进行了调查,总结了该县农村房屋的抗震设防现状和存在的主要问题,用有限元法分析了该地区常见且最具前景的结构形式在2种不同地震波作用下的变形特点。结果表明,建筑物在地震作用下存在变形不协调的问题。根据该地区建筑物的特点,提出了相应的措施,并通过计算分析了采取该措施的有效性。     

大采深巨厚砾岩综放开采地表沉陷规律

以常村煤矿工程地质资料和地表移动观测站资料为依据,详细分析了2113工作面地表终态下沉、动态下沉和终态水平移动的特征,从机理上研究了大采深巨厚砾岩开采条件下地表形变异常的原因.通过走向方向最大下沉点下沉速度的变化规律和工程实测资料,得出了地表形变与井下冲击地压的关系,确定了地表移动与变形的角量参数.结果表明,受关键层的控制,在整个观测过程中,地表始终处于缓慢下沉状态,且在沉降过程中不存在下沉突变点;下沉速度的反弹可以作为冲击地压危险的预报信息,巨厚砾岩层的运动是发生矿震的主要力源之一.     

重磁电资料在XF山西侧油气地质—地球物理综合解释中的应用

为了解XF山西侧地区的深部构造特征,电性层与断裂的展布情况以及圈定有利油气构造带,为含油气远景评价和选择有利区块提供依据,本文综合MT电法、重力和磁法资料,并以物性资料为基础,石油地质理论为指导,对重磁电资料与石油地质资料进行了联合正反演综合解释,对剖面中生界和古生界地层垂向分布进行了深入研究,确定了本区电性层的展布、断裂及有利生储盖组合的综合物探异常特征,结果表明：物探剖面中、东段至多发育三套电性层,而西段可完整发育五套电性层,震旦系—寒武系地层发育厚度较大,构造变形相对较弱,是油气勘探的有利区,从而验证了该套综合解释方法在该区的有效性。     

四川芦山Ms7.0级地震的地质环境影响分析

2013年4月20日四川省雅安市芦山县发生Ms7.0级地震,此次地震对地质环境的影响备受各界关注。基于遥感解译与震后现场调查,对芦山地震的地质环境影响进行了初步分析。结果发现芦山地震的地质环境影响主要有:诱发较为广泛的崩塌等次生山地灾害,崩塌以小型为主,主要分布在双石—大川断裂带槽谷以及北西向几个深切峡谷段,如S210省道芦山—宝兴峡谷、芦山—双石峡谷、龙门—太平峡谷,其中震中区宝盛、太平镇崩塌密度最大;泥石流动静物源有不同程度增加,崩塌新增了泥石流沟的物源;斜坡上缓坡带也堆积有新的崩塌物源,使震后沟谷泥石流与坡面泥石流发生的概率增加;斜坡震裂现象较普遍,震动引起斜坡表层覆盖层不均匀沉降,宏观上表现为地面开裂、房屋开裂以及公路路基失效等;沙土液化加重灾害程度,震动引起发震断裂槽谷区砂土液化,使发震断裂带上地基失效,震害加重;厚覆盖层场地效应使地震下盘平坝区震害异常,下盘前陆盆地厚覆盖层地区地震波放大效应使芦山县龙门、清仁以及天全县老场、仁义平坝区及斜坡地带震害严重;芦山地震地质环境影响最大的区域是震中区太平—宝盛一带,其次是断裂带下盘5 km—上盘5 km 的地带、宝兴县城区域及前陆盆地带。     

地表变形与地震共同作用下框架结构受力分析

采空区利用是矿区研究的重要组成部分,通过分析框架结构在地表变形与地震力共同作用下的受力和变形后得出：随着负曲率值的增大,基底反力两端加载中间卸载明显,柱底轴力由边柱向中柱转移趋势明显,同时梁两端弯矩及剪力均有不同程度的增加;在正曲率变形作用下,变化规律与负曲率正好相反。地震作用使得框架结构的受力和变形不再对称,发生偏移,并且最大值均有不同程度的增加,因此进行采空区建筑结构设计时应当综合考虑矿区地质资料和抗震设防。     

某反倾向岩质边坡地震稳定性数值模拟

以雅泸高速公路K136＋150～K136＋300 m段反倾向岩质边坡为例,采用基于离散元法原理的计算软件——UDEC,在充分研究边坡工程地质条件的基础上,模拟研究了反倾向岩质边坡在地震作用下的变形破坏机制及失稳破坏模式,进而分析了边坡的稳定性。结果表明：边坡在地震作用下其变形破坏是＂岩体松动→倾倒→崩塌＂的过程,此过程经历的时间较短,往往是在振动持时内完成。