黏质砂土地球物理与水文化学特性综合动态测量系统

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作者 柳建新 曾加佳 +3 位作者 谢静 陈儒军 郭荣文 陈杭 《地球物理学报》 北大核心 2025年第7期2754-2768,共15页

离子吸附型稀土矿是关乎我国稀土关键矿产国际竞争优势和资源战略安全的重要矿床类型.为探究离子吸附型矿物的频谱激电响应和流动电位响应特征,本文设计并搭建了一套可同步测量黏质砂土地球物理与水文化学特性的流动系统.该系统基于离... 离子吸附型稀土矿是关乎我国稀土关键矿产国际竞争优势和资源战略安全的重要矿床类型.为探究离子吸附型矿物的频谱激电响应和流动电位响应特征,本文设计并搭建了一套可同步测量黏质砂土地球物理与水文化学特性的流动系统.该系统基于离子吸附型稀土矿成矿理论和双电层电化学原理,集成电法探测和水文化学测量功能,可测试由不同盐浓度溶液饱和的黏土砂样在不同水力梯度条件下的流动电势差、复电导率和孔隙水压力,并收集孔隙液体进行化学分析.本文基于该系统开展了系列测量工作,包括自来水和不同盐浓度溶液的复电导率以及由不同盐浓度溶液饱和的不同黏质砂土样本的复电导率并计算砂样的地层因子.此外在不同水力梯度条件下同时测量孔隙水压力值和流动电势差,计算砂样的水力及电性参数.实验结果表明,自来水复电导率测量结果与前人研究结论相似、不同盐浓度溶液的复电导率幅值测量结果与电导率仪的测量结果具有较强线性相关、饱和石英砂复电导率测量结果估计的砂样地层因子在理论范围内、不同盐浓度溶液和不同黏土含量的土样复电导率测量结果与前人研究结论相似;饱和情况下,不同盐浓度溶液测量的平均电势差和平均流量随平均压力差呈线性变化,由测量结果评估的土样饱和水力传导率及流动电位耦合系数在理论范围内.相关实验结论验证了该装置系统的有效性和稳定性,证明该流动系统测量离子吸附型稀土矿水文化学特性与地球物理响应的可行性,为进一步基于离子吸附型稀土矿的成矿富集机理探究其成矿化学特性和流动电位信号与激电响应之间的联系以及潜在勘探技术奠定了实验基础. 展开更多

关键词 离子吸附型稀土矿 频谱激电 流动电位 物理实验

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基于非负矩阵分解及电阻率约束的粒子群优化自然电位三维反演

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作者 崔益安 李浩 +3 位作者 王璞 谢静 张丽娟 罗议建 《地球物理学报》 北大核心 2025年第9期3600-3615,共16页

自然电位信号来源复杂,实测数据由多种自然电流源叠加贡献,直接反演可能获得假异常.本文利用基于最小相关约束的非负矩阵分解算法开展混合自然电位信号盲源分离预处理以提取目标自然电位信号,然后采用基于电阻率约束的阻尼粒子群优化算... 自然电位信号来源复杂,实测数据由多种自然电流源叠加贡献,直接反演可能获得假异常.本文利用基于最小相关约束的非负矩阵分解算法开展混合自然电位信号盲源分离预处理以提取目标自然电位信号,然后采用基于电阻率约束的阻尼粒子群优化算法实现自然电流源三维反演成像,并通过聚焦于金属矿产勘探领域的数值算例、物理模拟实验以及现场案例测试了算法的有效性.研究表明,非负矩阵分解预处理能大幅提高目标自然电位信号的信噪比,为反演提供优质的数据基础,提升数据解释的准确性;基于电阻率约束的粒子群优化算法汇集了梯度反演及全局优化反演的优点:不依赖于初始模型、具有全局搜索能力、场源分布符合实际物理意义.本文研究对金属矿产勘探领域实测自然电位数据预处理及反演解释具有参考价值. 展开更多

关键词 自然电位 非负矩阵分解 电阻率约束 粒子群优化反演 金属矿产勘探

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自然电位法实时监测金属阳极氧化腐蚀实验研究 被引量：2

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作者 谢静 崔益安 黄清华 《地球物理学报》 北大核心 2025年第1期244-259,共16页

金属腐蚀是一种涉及氧化还原反应的自然过程,探测金属腐蚀情况有助于识别金属制品的潜在缺陷或间接圈定地下金属目标体.自然电位法是一种无损物探技术,基于自然电位信号与电化学梯度之间的直接联系,通过定性或定量解释自然电位数据可表... 金属腐蚀是一种涉及氧化还原反应的自然过程,探测金属腐蚀情况有助于识别金属制品的潜在缺陷或间接圈定地下金属目标体.自然电位法是一种无损物探技术,基于自然电位信号与电化学梯度之间的直接联系,通过定性或定量解释自然电位数据可表征金属腐蚀相关特征.本研究基于多通道自然电位观测系统搭建室内沙箱实验平台,通过将铁-铜球体模型放置于自来水中以复现球形金属体的自然极化过程,并实时监测金属阳极氧化腐蚀产生的自然电位信号.实验结果表明自然电位的负、正偶极性分布特征与地电池模型的阴、阳极相对应,揭示了电化学半电池反应理论,并提供了地电池模型的可视化实验室证据.采用贝叶斯框架下的自适应马尔科夫链蒙特卡洛算法开展参数化反演以定量解释实验测量数据,获得了球体模型的几何参数和极化强度,突显出自然电位法在检测金属腐蚀的存在性和严重程度以及确定埋藏金属体的空间分布等应用中极具潜力.本研究为非侵入性探测地下金属管道、未爆弹、岩土工程中的金属结构、陆地金属矿产以及海底热液多金属硫化物矿床等埋藏金属性目标体提供了有价值的见解. 展开更多

关键词 自然电位 金属阳极氧化腐蚀 室内监测实验 参数化反演

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帕米尔-兴都库什地区中源地震的空间分布和震源机制解特征 被引量：16

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作者 楼小挺 刁桂苓 +1 位作者 叶国扬 宁杰远 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期1448-1455,共8页

利用国际地震中心（ISC）提供的1964至2003年的高精度地震资料，给出了帕米尔-兴都库什地区中源地震带更完整、更明确的几何形态.兴都库什中源地震带（H带）和帕米尔中源地震带（P带）的倾向和最大深度沿走向有变化，可以进一步划分为H... 利用国际地震中心（ISC）提供的1964至2003年的高精度地震资料，给出了帕米尔-兴都库什地区中源地震带更完整、更明确的几何形态.兴都库什中源地震带（H带）和帕米尔中源地震带（P带）的倾向和最大深度沿走向有变化，可以进一步划分为HW段（H带西段）、HE段（H带东段）、PSW段（P带西南段）、PM段（P带中段）和PNE段（P带东北段）.H带在170-190 km深度附近存在地震空区，其下方地震带的倾角明显大于上方，接近垂直.同时，空区下方的地震带沿东西方向成连续的倒“V”字形，两个分支的交角接近垂直.西段分支属于HW段，较浅，没有双层结构；东段分支属于HE段，较深，有双层结构.中源地震的震源机制解规律明显.兴都库什地区主要以近垂直的T轴和近水平的垂直于地震带走向的P轴为特征.帕米尔地区的震源机制解由西南到东北逐渐由P轴近水平并沿地震带走向，转变为B轴近水平并沿走向，直至T轴近水平并沿走向.同时，P轴方向由西向东逐渐转为恒定地与地震带的走向相垂直.最后，我们讨论了这一地区地震活动可能的动力学成因. 展开更多

关键词 中源地震带 震源机制解 帕米尔-兴都库什地区

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北京地区高风险断裂及其强地面运动模拟 被引量：2

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作者 张献兵 张伟 +1 位作者 陈晓非 蔡永恩 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期5019-5029,共11页

北京地区历史上发生多次破坏性地震.在未来50年超越概率10%的中国地震烈度区划中,北京地区烈度为Ⅷ度.北京邻区强震对北京地震烈度的影响已经有一些研究.然而,如果北京地区的断裂发生强震,其地震烈度将有多大?又是如何分布?这是防震减... 北京地区历史上发生多次破坏性地震.在未来50年超越概率10%的中国地震烈度区划中,北京地区烈度为Ⅷ度.北京邻区强震对北京地震烈度的影响已经有一些研究.然而,如果北京地区的断裂发生强震,其地震烈度将有多大?又是如何分布?这是防震减灾所关注的问题.北京活断层研究表明,黄庄-高丽营等断裂具有第四纪分段活动特征.本文首先用有限元方法对北京地区活动地震断裂地震安全度进行评估,确定了黄庄-高丽营断裂(北段)是其中地震安全度相对最低的断裂;然后在此断裂上设定一个MS7.2的情景地震,使用可以考虑真实起伏地形影响的任意曲线网格有限差分方法模拟了这个设定地震在北京地区引起的强地面运动特征和烈度分布细节.强地面运动模拟结果表明,峰值速度PGV>0.7 m·s^(-1)的区域集中在沿断裂东侧的8~9 km宽的条带内,最大值达1 m·s^(-1);烈度分布显示断裂周围20 km内大都超过Ⅷ度.本文结果可为防震减灾提供参考依据. 展开更多

关键词 黄庄-高丽营断裂 数值模拟 地震安全度 强地面运动 地震烈度

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碰撞带倾角和摩擦系数对陆-陆碰撞变形的影响

6

作者 陆诗阔 蔡永恩 +1 位作者 丁林 刘金朝 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期44-53,共10页

借助一个简单的大陆与大陆碰撞模型，即把两个大陆的碰撞简化为两个粘弹性块体的碰撞，两个块体之间的不连续变形面对应两个大陆之间的碰撞断裂带，运用三维粘弹性拉格朗日非连续变形有限元（LDDA）方法，通过分析模型中不连续变形面的... 借助一个简单的大陆与大陆碰撞模型，即把两个大陆的碰撞简化为两个粘弹性块体的碰撞，两个块体之间的不连续变形面对应两个大陆之间的碰撞断裂带，运用三维粘弹性拉格朗日非连续变形有限元（LDDA）方法，通过分析模型中不连续变形面的存在对两个粘弹性块体碰撞变形的影响，探讨了大陆碰撞断裂带的倾角和摩擦系数对两个大陆碰撞变形影响的一般规律，给出了大陆碰撞变形的一些显著的特点。尽管运算模型的几何尺寸、边界条件等参考了印度和欧亚大陆碰撞的实际特征，但所得结果适用于更一般的情况。研究结果表明，碰撞断裂带倾角和摩擦系数对陆一陆碰撞变形有着重要的影响。当断裂带倾角在15～30°时，两个大陆板块碰撞导致的仰冲板块一侧隆升高度相对更大，利于形成高大的山脉，其中以15°倾角对应的仰冲板块一侧隆升最高；当断裂带倾角在30-45°时，两个大陆板块碰撞导致的俯冲板块的俯冲深度相对更深，利于形成深陷的盆地，其中以45°倾角对应的俯冲陆块一侧俯冲最深；当断裂带倾角≥75°时，两个大陆板块之间的相对俯冲和仰冲作用变得不明显。碰撞断裂带摩擦系数越小，碰撞过程中两个大陆板块之间相对俯冲和仰冲作用越强，形成高大的山脉和深陷的盆地要求碰撞断裂带摩擦系数≤0．2°从大陆与大陆碰撞变形构造特征看，除发育前陆盆地一山脉系统外，在仰冲陆块一侧靠近造山带后缘还发育呈不对称结构的挤压性凹陷，当两个大陆板块碰撞断裂带倾角在15-30°时，该类型凹陷更容易形成，其中以30°倾角对应的凹陷最深，反映其形成可能是大陆碰撞过程中陆块之间相对俯冲和仰冲运动的综合结果。 展开更多

关键词 陆-陆碰撞 粘弹性块体 不连续变形面 碰撞断裂带 倾角 摩擦系数

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机器学习在地震紧急预警系统震级预估中的应用 被引量：19

7

作者 胡安冬 张海明 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期2617-2626,共10页

地震预警是地震减灾工作的重要途径,而震级预估是整个地震紧急预警系统中重要且较为困难的一个环节.目前,世界上多个国家和地区都已建立了各自的地震预警系统,并且形成了特征频率(τp和τc等)相关和特征振幅(Pd等)相关的两类震级紧急预... 地震预警是地震减灾工作的重要途径,而震级预估是整个地震紧急预警系统中重要且较为困难的一个环节.目前,世界上多个国家和地区都已建立了各自的地震预警系统,并且形成了特征频率(τp和τc等)相关和特征振幅(Pd等)相关的两类震级紧急预警的方法,但各有局限性.本文在已有的方法和理论基础上,运用机器学习算法,将日本KIK和KNET台网从2015年至2017年所记录到的843条地震目录,55426条记录作为全数据集,设计、训练出一套用于常见震级范围的机器学习震级预估模型.与已有方法的预估结果相比,机器学习方法不仅使预估的整体误差和方差下降,同时多台联合评估单一地震事件的截面方差也更低.本研究的结果显示了机器学习算法在震级紧急预估问题上具有较广阔的应用前景,同时也为较为复杂的深度学习类算法框架下端到端模型提供了实践基础和研究可能. 展开更多

关键词 地震紧急预警 震级预估 机器学习 深度学习

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弯折断层系统上超剪切破裂传播的产生条件 被引量：2

8

作者 郑玲珑 钱峰 张海明 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期182-194,共13页

断层的破裂速度是描述地震震源过程的重要物理量.如果震源破裂的传播速度超过剪切波速,将会对地震波场产生影响,造成更大的破坏性.超剪切破裂的产生受多种因素影响,断层的几何形状是因素之一.本文针对弯折断层的情况,采用三维空间非结... 断层的破裂速度是描述地震震源过程的重要物理量.如果震源破裂的传播速度超过剪切波速,将会对地震波场产生影响,造成更大的破坏性.超剪切破裂的产生受多种因素影响,断层的几何形状是因素之一.本文针对弯折断层的情况,采用三维空间非结构化网格的边界积分方法计算参数空间中的破裂相图,从中分析超剪切破裂的产生条件.以15°、25°和40°为例,得到了不同断层弯折角度的破裂相图.在本文的初始应力设置下,通过对不同的无量纲化临界滑动弱化位移Dc和初始剪应力Te参数组合的结果进行交叉对比发现,对于弯折面处于压缩区的断层模型,不可持续传播的自发停止破裂的发生条件与弯折角无关.而对于可持续传播破裂,其在平面断层的传播速度也不受弯折角影响;在弯折部分,随弯折角度增大,破裂传播速度越小,正应力越大,破裂强度越大,破裂越难以越过弯折交界线继续传播(如40°).对比三个不同弯折角的相图,弯折角越小,越容易发生超剪切破裂,即发生超剪切的参数空间越大.同时,随着初始剪应力的增大,超剪切不仅可以发生在弯折面上,甚至在平面部分就可以发生.总体而言,Dc较小、Te较大时,破裂传播速度更大,更容易形成超剪切破裂.另外,因克服弯折交界处的正应力而产生的错位延迟效应也与弯折角度正相关. 展开更多

关键词 边界积分方程 超剪切破裂 弯折断层 相图 破裂速度

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基于时间域半空间Green函数建立的边界积分方程及其在动态破裂模拟中的应用

9

作者 刘煜杭 钱峰 +1 位作者 冯禧 张海明 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期4916-4927,共12页

研究地震断层的自发破裂传播可以为通过震源过程了解地球介质应力状态提供理论基础,有助于理解震源破裂的机理和规律,在震源动力学研究中具有重要的地位.边界积分方程方法是研究地震断层破裂传播问题的常用方法之一,在处理复杂断层系统... 研究地震断层的自发破裂传播可以为通过震源过程了解地球介质应力状态提供理论基础,有助于理解震源破裂的机理和规律,在震源动力学研究中具有重要的地位.边界积分方程方法是研究地震断层破裂传播问题的常用方法之一,在处理复杂断层系统方面具有优势.本文从半无限空间Green函数的时间域积分形式解出发,推导出离散化的边界积分方程积分核,并将其分别应用到平面断层和弯折断层两种断层模型的动力学破裂过程的模拟中.模拟结果表明,当破裂传播到自由表面处时,会产生反射震相,反射震相与直达震相的耦合效应会导致自由表面处的破裂传播速率明显加快,同时这种耦合效应也可以促进破裂在断层弯折部位的传播.对于断层有一定埋深的情况,自由表面对破裂过程的影响较小,因而自由表面的效应仅在断层直接与地表相交或者断层上沿距离地表很近时需要纳入考虑范围.本文将自由表面的影响加入到断层的自发破裂传播研究中,有助于更真实地了解复杂断层系统中的动力学破裂过程. 展开更多

关键词 边界积分方程 时间域半空间Green函数 积分核 破裂过程模拟

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自然电位法实时监测地下流体运移实验研究 被引量：5

10

作者 谢静 崔益安 郭友军 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3618-3629,共12页

查清地下流体运移的规模和渗透路径对工程渗漏检测以及水文地质调查具有重要意义.流体流动产生的动电效应会引发电荷的自然极化,通过定性或定量解释自然电位信号可表征地下水流的运移情况.本研究基于三维多通道自然电位观测系统搭建了... 查清地下流体运移的规模和渗透路径对工程渗漏检测以及水文地质调查具有重要意义.流体流动产生的动电效应会引发电荷的自然极化,通过定性或定量解释自然电位信号可表征地下水流的运移情况.本研究基于三维多通道自然电位观测系统搭建了室内沙箱实验平台,通过沙箱进水和排水试验,实时监测了非饱和-饱和以及饱和-非饱和过程的自然电位信号.实验结果表明自然电位偶极性分布特征与流体运移方向有着显著的相关性,符合动电效应理论.采用最小二乘正则化梯度算法反演实验测量数据,获得流动电流源密度并解释沙箱内部水流分布.此外还对野外堤坝渗流过程的自然电位数据进行类似的定量解释,反演的流动电流源所构建的水流指向与现场观测一致.本文从理论、方法、室内实验以及野外实测数据处理等多个角度论证了自然电位法在渗流监测中的效用,表明自然电位法是一种极具潜力的地下流体运移探测工具. 展开更多

关键词 自然电位 实时监测 流体运移 物理实验 梯度反演

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利用P波初动资料求解汶川地震及其强余震震源机制解 被引量：129

11

作者 胡幸平 俞春泉 +3 位作者 陶开 崔效锋 宁杰远 王艳华 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期1711-1718,共8页

通过查阅国家地震台网、各省区域地震台网和流动地震台网,以及IRIS数据中心给出的一些国际台站的数字波形记录,读取P波初动方向,利用格点尝试法计算了2008年5月12日汶川8.0级(MS)特大地震以及其后发生的部分强余震(44次)的震源机制解.... 通过查阅国家地震台网、各省区域地震台网和流动地震台网,以及IRIS数据中心给出的一些国际台站的数字波形记录,读取P波初动方向,利用格点尝试法计算了2008年5月12日汶川8.0级(MS)特大地震以及其后发生的部分强余震(44次)的震源机制解.这组震源机制解是对哈佛大学已公布的9个地震的最佳双力偶解的很好补充. 展开更多

关键词 汶川地震 震源机制解 P波初动 格点尝试法

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2008年新疆于田7.3级地震对周围断层的影响及其正断层机制的区域构造解释 被引量：92

12

作者 万永革 沈正康 +1 位作者 盛书中 徐晓枫 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期280-289,共10页

计算了2008年3月21日新疆于田M_s7.3地震导致周围断层的库仑破裂应力变化.结果表明,库仑应力在贡嘎错断裂的西南段和东北段、康西瓦断裂东段和西段、普鲁断裂西段、龙木错—邦达错西段、阿尔金断裂和西昆仑山前逆冲断裂增加分别达6.9... 计算了2008年3月21日新疆于田M_s7.3地震导致周围断层的库仑破裂应力变化.结果表明,库仑应力在贡嘎错断裂的西南段和东北段、康西瓦断裂东段和西段、普鲁断裂西段、龙木错—邦达错西段、阿尔金断裂和西昆仑山前逆冲断裂增加分别达6.9×10~4Pa、4.4×10~3Pa、8.0×10~5Pa、2.8×10~3Pa、2.3×10~4 Pa、5.7×10~3 Pa、1.6×10~3Pa和1.1×10~3Pa,而使得贡嘎错断裂中段、康西瓦断裂中段、龙木错-邦达错东段、普鲁断裂中段和喀喇昆仑北段断层上的库伦破裂应力减小分别达3.9×10~5Pa、5.8×10~5Pa、1.5×10~4Pa、1.5×10~4Pa和1.1×10~3 Pa.根据康西瓦的断层滑动速率估计该地震使得中段特征地震延迟1～127年,使得东段特征地震提前2～138年.计算还得到2005年10月8日巴基斯坦M_w7.6地震在于田地震破裂面和滑动方向上产生的库仑破裂应力增加为10～20 Pa,虽然有利于于田地震的发生,但数值太小,难以看到明显的触发作用.分析了该地震及其周围已发生地震出现正断层机制的原因.认为在印度板块向欧亚板块北北东向推挤作用下,相对塔里木块体,青藏高原北缘的柴达木块体沿阿尔金断裂东向运动,而兴都库什块体沿喀喇昆仑断裂整体北西向运动.地震发生区位于此两块体之间,在双边动力相互作用下导致了东西向拉张的形变模式. 展开更多

关键词 于田地震 断层相互作用 震源机制 动力学解释

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柴达木—祁连山地块内部震间上地壳块体运动特征与变形模式研究 被引量：36

13

作者 葛伟鹏 王敏 +2 位作者 沈正康 袁道阳 郑文俊 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期2994-3010,共17页

以青藏高原北缘及东北缘的柴达木—祁连山地块内的活动断裂、由断裂所围限的微小块体为研究对象,系统收集整理区内活动断裂定量参数和GPS速度场等资料,使用球面应变率计算方法分析研究区内GPS速度场得到现今构造应变率场,讨论区内最大... 以青藏高原北缘及东北缘的柴达木—祁连山地块内的活动断裂、由断裂所围限的微小块体为研究对象,系统收集整理区内活动断裂定量参数和GPS速度场等资料,使用球面应变率计算方法分析研究区内GPS速度场得到现今构造应变率场,讨论区内最大剪应变率、面膨胀率与旋转率等参数与区域构造变形之间的关系;同时,依据区内详实的活动断裂资料建立精细的微小活动块体模型,利用Backslip模型反演断裂所围限的各个块体边界断裂的滑动速率、块体内部统一应变率及块体欧拉运动学参数等,并与活动构造方法获得的滑动速率做对比;最后,讨论研究区内由GPS速度场所揭示的地壳运动变形模式.结果表明:(1)柴达木—祁连山地区地壳运动,在沿着山脉走向上具有带状区域分块运动特征,大范围内具有弥散变形特征;(2)青藏高原北部变形场应是通过不同断裂差异性相对运动、区域内部逆冲挤压和块体旋转共同作用的结果.从鄂拉山到古浪民勤一带具有强烈的逆冲活动,其两侧地壳块体分别具有逆向旋转的运动性质;(3)在研究区东部GPS速度场所呈现顺时针旋转的形态,应是处于不同地块边界处的中下地壳与地幔介质差异驱动机制对上地壳块体所产生的作用,并以近地表断层应变率积累形式表现的结果,是祁连山地块、阿拉善块体、鄂尔多斯地块等大型块体推挤旋转影响下的复杂运动学形态. 展开更多

关键词 柴达木—祁连山地块 应变率场 震间上地壳运动块体模型 变形模式

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2008年汶川大地震对周围断层的影响 被引量：161

14

作者 万永革 沈正康 +1 位作者 盛书中 徐晓枫 《地震学报》 CSCD 北大核心 2009年第2期128-139,共12页

2008年5月12日的汶川地震明显地改变了区域地震的应力场.理解这种应力场的改变对周围断层构造加载进程和区域地震危险性的改变非常重要.本文以汶川地震的破裂为驱动源,计算了该地震造成周围断层上的静态库仑破裂应力变化.结果表明,汶川... 2008年5月12日的汶川地震明显地改变了区域地震的应力场.理解这种应力场的改变对周围断层构造加载进程和区域地震危险性的改变非常重要.本文以汶川地震的破裂为驱动源,计算了该地震造成周围断层上的静态库仑破裂应力变化.结果表明,汶川大地震的发生使得龙门山断裂北部和最南端、鲜水河断裂最南端、东昆仑断裂、陇县—宝鸡断裂、鄂拉山断裂、白玉断裂、日月山断裂南端、马边—盐津断裂南部、班公错—嘉黎断裂西部、则木河断裂的库仑破裂应力增加,量值达0.00001—0.06MPa.库仑破裂应力增加尤为显著的断裂量值分别为:龙门山断裂的地震断层南端最大增加0.01MPa、北端0.03MPa,秦岭南缘断裂的西南部最大增加0.03MPa,东昆仑断裂的东南部为0.007MPa,地震破裂断层西南部的鲜水河断裂为0.005MPa,西秦岭北缘断裂的天水—宝鸡段为0.004MPa,陇县—宝鸡断裂为0.003MPa.该地震还使得龙日坝断裂、怒江断裂、西秦岭北缘断裂西部、秦岭北缘断裂、庄浪河断裂、日月山断裂北部、海原断裂、岷江断裂、玉树—玛曲断裂、金沙江断裂的库仑破裂应力减少;减少尤为显著的断裂为龙门山断裂的断层破裂段、岷江断裂和鲜水河断裂的炉霍段,其库仑破裂应力减少分别达0.04—0.7MPa,0.001—0.1MPa和0.008—0.01MPa.本次地震在小金河、安宁河和大凉山断裂面上产生的库仑应力变化很小,对断层地震活动没有显著影响. 展开更多

关键词 汶川地震 库仑破裂应力 断层相互作用 震源机制

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利用GPS观测资料分析2008年于田Ms7．3地震的同震位移及震后形变 被引量：17

15

作者 王凡 陈为涛 +3 位作者 王敏 沈正康 王阎昭 万永革 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期2250-2255,共6页

2008年3月21日新疆于田发生M_S7.3级地震.本文通过处理、分析GPS数据,得到破裂断层北侧100 km附近的同震位移及震后形变信息.在观测区域GPS点监测到10 mm左右的同震位移,其中最大为南向14 mm,东向5 mm.同震位移呈现一致性的东南向运动特... 2008年3月21日新疆于田发生M_S7.3级地震.本文通过处理、分析GPS数据,得到破裂断层北侧100 km附近的同震位移及震后形变信息.在观测区域GPS点监测到10 mm左右的同震位移,其中最大为南向14 mm,东向5 mm.同震位移呈现一致性的东南向运动特征,证实于田地震存在显著的左旋走滑分量.震后台站向西南方向运动,与同震位移方向不同,说明同震位移和震后形变具有不同的形变源.近普鲁断裂两侧的GPS点震后运动方向存在明显差异,表明于田地震可能触发了普鲁断裂的左旋滑动.普鲁断裂在于田地震发生后呈现的构造活动特征揭示普鲁断裂是康西瓦西阿尔金断裂带的一部分,兼具左旋走滑与逆冲分量,吸收了青藏高原西北缘相对于塔里木盆地的东向逃逸与北向入侵作用. 展开更多

关键词 于田地震 GPS 同震位移 震后形变 普鲁断裂 应力触发

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川滇地区现代地壳运动速度场和活动块体模型研究 被引量：91

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作者 吕江宁 沈正康 王敏 《地震地质》 EI CSCD 北大核心 2003年第4期543-554,共12页

通过分析中国地壳运动观测网络的GPS数据得到川滇地区地壳水平运动速度场 ,由此划分活动块体并分析其运动特征。结果表明 :相对欧亚板块 ,滇中、雅江和中甸次级块体的顺时针转动速率分别为 0 37°± 0 16°/Ma ,0 84... 通过分析中国地壳运动观测网络的GPS数据得到川滇地区地壳水平运动速度场 ,由此划分活动块体并分析其运动特征。结果表明 :相对欧亚板块 ,滇中、雅江和中甸次级块体的顺时针转动速率分别为 0 37°± 0 16°/Ma ,0 84°± 0 39°/Ma和 0 90°± 0 39°/Ma ,造成块体间跨木里弧形断裂带约 3mm/a的SN向挤压、丽江 -大理断裂带约 4mm/a的EW向拉张和理塘断裂带约 6mm/a的近EW向拉张。鲜水河断裂带左旋走滑速率 8～ 10mm/a ,安宁河 -则木河 -小江断裂带左旋走滑 5～6mm/a。龙门山断裂带没有明显的地壳消减 ,而断裂带西北约 15 0km处有一形变速度阶跃带 ,右旋走滑速率 4～ 5mm/a。阶跃带两侧的岷山块体和阿坝地区逆时针转动速率分别为 0 13°± 0 0 8°/Ma和0 5 3°± 0 19°/Ma。鲜水河 -小江断裂带以南、以西地区 ,青藏高原物质的E向挤出和重力滑塌造成川滇块体东移 ,在东部相对稳定的华南地块的阻挡下 ,川滇块体沿鲜水河 -小江断裂带由东转向南运动 ,从而引起川滇块体内部各次级块体的顺时针转动。 展开更多

关键词 地壳形变 GPS 活动块体 速度场 川滇地区

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套管-水泥环-地层应力分布的理论解 被引量：76

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作者 殷有泉 陈朝伟 李平恩 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第6期835-842,共8页

利用弹性力学理论研究地应力场中套管-水泥环-地层系统应力分布的理论解,在求解过程中,将原问题分解为两个相对简单的子问题．考虑到套管井系统是层状结构的特点,且各层受力情况具有相似性。进一步地,基于两个弹性力学平面应变基本问题... 利用弹性力学理论研究地应力场中套管-水泥环-地层系统应力分布的理论解,在求解过程中,将原问题分解为两个相对简单的子问题．考虑到套管井系统是层状结构的特点,且各层受力情况具有相似性。进一步地,基于两个弹性力学平面应变基本问题的解,采用结构力学的求解思想,由位移连续条件分别求得了两个子问题的解,最后由叠加原理得到了原问题的理论解． 展开更多

关键词 套管-水泥环-地层系统 应力分布 理论解 平面应变问题 叠加原理

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紫坪铺水库造成孔隙弹性耦合变化及其对2008年汶川地震触发作用 被引量：13

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作者 陶玮 Timothy Masterlark +2 位作者 沈正康 Erika Ronchin 张永 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期3318-3331,共14页

位于川西地区龙门山断裂带附近的紫坪铺水库于2005年9月开始蓄水.约2.7年后,2008年5月12日,Mw7.9级汶川地震在龙门山断裂带上发生,两事件在时间和空间上的接近,揭示其可能相互关联,但前人的诸多研究给出了不同甚至是相反的结果.本研究... 位于川西地区龙门山断裂带附近的紫坪铺水库于2005年9月开始蓄水.约2.7年后,2008年5月12日,Mw7.9级汶川地震在龙门山断裂带上发生,两事件在时间和空间上的接近,揭示其可能相互关联,但前人的诸多研究给出了不同甚至是相反的结果.本研究基于完全耦合孔隙弹性理论,利用二维有限元模型（FEM）,模拟水库蓄水造成的区域孔隙压力场和应力场的演化过程,基于库仑应力演化探讨其对龙门山断裂带活动的影响.模拟结果显示紫坪铺水库蓄水打破了原来的区域孔隙压力平衡,形成孔隙压力梯度源,向周围地壳传播;进而造成龙门山断裂带上库仑应力正值范围不断扩大,由浅入深影响到整条断层,尤其对浅层范围的加载作用明显,达上百千帕,为整个断层面的失稳提供了基础.震源区域库仑应力呈持续增长趋势,汶川地震发震前,增长了约数千帕-数十千帕,即使初期库仑应力为负,在未来某时刻库仑应力仍可能由负转正,并不断增大.通过计算汶川地震震源及其附近区域内相对于多种可能断层倾角的库仑应力,发现库仑应力随断层倾角增大而增加.因此整体来看,紫坪铺水库蓄水对龙门山断裂带起加载作用,有可能触发地震.对紫坪铺库区周围的小震分析也显示,蓄水以来小震明显增多、且不同时段小震发生密集区与水库距离逐渐增大,与孔隙压力扩散趋势一致.以上结果表明紫坪铺水库的蓄水增加了汶川地震的危险性. 展开更多

关键词 紫坪铺水库 完全孔隙弹性耦合 应力触发 汶川地震 有限元

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梯度塑性理论的计算方法与应用 被引量：5

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作者 杜修力 侯世伟 +2 位作者 路德春 梁国平 安超 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1094-1101,共8页

基于有限元自动生成系统(FEPG),开发使用梯度塑性理论的有限元程序,用于解决应变软化后的网格依赖性问题。提出带阻尼因子的u-λ算法,联立求解位移方程和屈服面方程,既可同时解得位移和塑性乘子,又避免了广泛使用的应力返回算法中的应... 基于有限元自动生成系统(FEPG),开发使用梯度塑性理论的有限元程序,用于解决应变软化后的网格依赖性问题。提出带阻尼因子的u-λ算法,联立求解位移方程和屈服面方程,既可同时解得位移和塑性乘子,又避免了广泛使用的应力返回算法中的应力拉回运算。在D-P准则中引入软化模量和材料内部特征长度,使本构模型能够考虑软化和梯度效应。在软化问题求解上使用阻尼牛顿法,算例结果表明,带阻尼因子的u-λ算法能够计算应变软化问题,以有限元弱形式表达的梯度塑性理论,使用一阶单元就能够得到合理的结果,在一定网格范围能够得到稳定的应力应变曲线。 展开更多

关键词 梯度塑性理论 u-λ算法 阻尼牛顿法 应变软化 网格依赖性

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层状孔隙介质震电波场数值模拟高频不稳定性问题的解析处理方法(英文) 被引量：8

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作者 任恒鑫 黄清华 陈晓非 《地球物理学报》 SCIE EI CSCD 北大核心 2010年第3期506-511,共6页

自从发现震电现象以来,众多学者进行了相关研究.其中,Pride提出了一套描述流体饱和孔隙介质中震电波场的耦合与传播的宏观控制方程组,该方程组后来被广泛地应用到相关的震电研究中.Chen发展了一套广义反透射系数方法并将其应用到层状介... 自从发现震电现象以来,众多学者进行了相关研究.其中,Pride提出了一套描述流体饱和孔隙介质中震电波场的耦合与传播的宏观控制方程组,该方程组后来被广泛地应用到相关的震电研究中.Chen发展了一套广义反透射系数方法并将其应用到层状介质合成地震图的研究当中,该方法数值计算效率高并且可以处理带弯曲界面层状介质这种复杂模型.基于Pride的震电波场控制方程组,我们将Chen的广义反透射系数方法推广应用到层状孔隙介质中震电波场的数值模拟研究中,但是在数值计算过程中发现,当含源层的厚度相对于地震波波长较大时(即高频情况),会出现数值计算的不稳定,此即为高频不稳定性问题.针对高频不稳定性问题,一种自然的处理方法就是在原来的含源层中插入两个虚拟界面,构造出一个新的含源薄层,但是这会带来一些额外的计算量,此外,由于虚拟含源薄层的厚度是有限的,必须针对具体模型参数设定一个合适的厚度值.高频不稳定性问题同样存在于层状介质合成地震图的数值计算过程中,Chen提出了一种解析的处理方法,即在原含源层内引入一无限薄的虚拟含源薄层,通过解析的方法解决高频不稳定性问题,该方法不会降低计算效率且适用于任意参数模型.本文首先对层状孔隙介质中的震电波场数值计算公式进行分析,指出源项积分中的指数增长因子是导致高频不稳定性问题的根本原因;其次将Chen在合成地震图数值模拟研究中采用的解析处理方法推广到震电波场研究中,得到了适用于数值计算的公式;然后给出数值算例,并针对一个含源层过厚的模型,比较了自然处理方法和解析处理方法,两种方法得到的结果具有相当好的一致性,而解析处理方法计算效率更高,证实了本文给出的解析处理方法在解决层状孔隙介质震电波场数值模拟的高频不稳定性问题方面的有效性. 展开更多

关键词 震电 数值计算 高频不稳定性 多孔介质

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