浅层高密度主被动源综合地震勘探试验研究

为了研究“孤石”、溶洞、地下管线等城市不良地质体的高效高分辨率综合勘察技术,尝试采用纵横波综合地震方法。在标准试验场地进行了三维高密度主被动源综合地震数据采集,分析研究纵横波高分辨率处理、背景噪声成像反演地下三维速度模型、纵横波综合地质解释,探索了不良地质体的综合地震探测技术。结果表明：三维高密度纵横波联合地震勘探对试验场地的地下管线有较好的反应,在纵波剖面上表现为系列清晰的绕射波,SH波剖面上管线区域能量变弱,并且对浅层界面分层刻画得更细致,高密度纵横波综合地震勘探是探测浅层地质异常体的有效手段。     

浅层高分辨率地震反射法在各种环境问题中的应用

浅层地震反射法已成功地应用于各种地质下沉和环境问题。记录仪器的动态范围的增大、处理硬件和软件费用的降低、使地震反射法成为一种具有高性能价格比的手段而应用于浅层目标成象之中。许多地区的地震资料都具有很高的分辨率，能探测出小于３ｍ位移造成的断层以及仅１ｍ厚的地层。目前，我们已经探测到了仅２ｍ深的浅层反射，还可以探测并成象地下２０ｍ内与废弃煤矿有关的地下空穴；地震反射法已成功地应用于受盐岩溶蚀矿影响的地     

城市地下空间探测关键技术及发展趋势

近年来,地下空间开发利用以及与地下空间相关的安全运营已经成为我国大中型城市面临的重要课题,而准确的城市地下空间探测成果是保障其课题成功实施的关键。目前国内城市地下空间利用的深度已达50m,局部特大工程深度在70m左右。未来城市地下空间利用将向综合化、深层化、人性化、生态化发展,从而对城市地下空间探测的可靠性提出了更高的要求。目前常用的地下空间探测技术除了钻探外,主要采用包括探地雷达、浅层地震、高密度电法、浅层瞬变电磁法、井间CT、微动等地球物理方法。以"城市浅层地下空间探测技术体系研究"课题为例,介绍了探地雷达在真三维采集、拟地震资料处理、三维雷达数据偏移等方面的研究成果。结合地下管线探测及岩溶调查等案例,分析了探地雷达等多种探测技术的综合应用及探测效果。研究认为未来的三维高密度横波地震、三维高密度电磁法、三维探地雷达等技术是城市地下空间探测技术的发展趋势。     

戈木错地区天然气水合物高分辨率反射地震探测技术试验

戈木错地区地处羌塘盆地中央隆起带北缘,在该区开展的区域地质调查表明结果表明,该区是天然气水合物成藏的有利地区。为了探测天然气水合物,在该地区开展了高分辨率地震反射探测技术试验,地震数据采集采用中间激发两边对称的观测系统,长排列、小道间距的接收方式,大吨位可控震源激发方式,获得了高质量的原始地震数据。在地震数据处理过程中,针对高原永冻土区的特点,进行了大量的处理参数试验,采用多种处理手段相结合的方式,获得了高信噪比的反射地震时间剖面。剖面上地震反射波组的形态清楚地反映了地下地质构造特征,依据天然气水合物成藏理论和木里地区天然气水合物表现出的频率高、振幅弱、速度低等地球物理特征,对戈木错地区天然气水合物成藏有利靶区进行了探讨和圈定。试验结果表明,高分辨率地震反射探测技术是一种非常有效的探测天然气水合物的手段,对今后在高原永冻土区开展天然气水合物地震探测有一定的借鉴作用。     

青藏高原冻土地球物理勘查方法组合模式

在全球气候日益变暖的情况下,青藏高原多年冻土退化将导致区域水文地质条件发生改变,进而影响到区域水资源循环过程和生态环境,需要开展青藏高原地区冻土地球物理勘查技术方法研究,以实现了解冻土地球物理特征、空间分布信息等。针对以上情况,对地震反射、地震转换波反射、地震折射、探地雷达、音频大地电磁(EH4)、高密度电阻率法这6种技术方法的探测效果进行了对比试验研究。研究结果表明,6种物探技术方法均可探测地层结构、冻土地球物理特征、空间分布信息等,但各种技术方法均存在一定局限性。针对不同目标任务,提出了3种青藏高原冻土地球物理勘查方法组合模式。该组合模式可为今后青藏高原冻土地球物理勘查提供技术支持。     

基于功率谱密度筛选的高海拔区背景噪声快速成像技术

真实且高信噪比的经验格林函数是准确提取面波频散和反演地下结构的前提,而实际噪声源分布与理论存在差异,且高海拔区噪声源数量少、能量弱,不仅需要长时间的数据采集,也难以获得高信噪比的经验格林函数。因此本文提出基于功率谱密度的背景噪声数据筛选方法,对某高海拔地区采集的92 h的背景噪声数据进行筛选,不仅大幅缩短了互相关计算时长,更有效提取了高信噪比的面波,减弱了高视速度干扰波,并获得了浅层0～140 m高分辨率的横波速度结构。本次研究为作业难度大的高海拔区开展周期短的水利水电勘察工作提供了新思路。     

中小型地质灾害由“防滑”治理向“放滑”排险方式转变研究：以广东中山为例

城镇城市化与城市地下空间开发给高精度重力探测技术的发展带来了良好机遇,从重力探测设备、高密度数据采集、精细数据处理和解释应用等方面介绍了高精度重力在城市地下空间探测研究应用取得的成果,包括重力仪精度及在干扰情况下的读数时间、三维坐标获取、地形改正方法、异常数据计算、反演方法及成果解释等,可对城市进行无损探测获取地下地质结构及特殊地质体分布信息,同时满足城市绿色环保勘探的要求,为城市空间探测挖掘重要地质信息提供了一种新的方法技术。     

高精度重力在城市地下空间探测研究中的应用

城镇城市化与城市地下空间开发给高精度重力探测技术的发展带来了良好机遇,从重力探测设备、高密度数据采集、精细数据处理和解释应用等方面介绍了高精度重力在城市地下空间探测研究应用取得的成果,包括重力仪精度及在干扰情况下的读数时间、三维坐标获取、地形改正方法、异常数据计算、反演方法及成果解释等,可对城市进行无损探测获取地下地质结构及特殊地质体分布信息,同时满足城市绿色环保勘探的要求,为城市空间探测挖掘重要地质信息提供了一种新的方法技术。     

浅谈探地雷达在冰川研究中的应用

探地雷达技术是一种利用电磁波反射原理探测地下介质分布特征的地球物理勘探技术，其探测方式主要有剖面法(Common Depth Point)和宽角法(Wide Angle Reflection and Refraction)两种。不同的探测方式可解决不同的冰川问题。探地雷达在冰川学中广泛应用于探测冰体厚度、水下地形、冰裂缝、冰体内部沉积层位、冰川水文特征、划分冰川冰类型等，为水下槽谷、冰川结构、冰川流动机制、水资源评估及气候与环境变化的研究提供丰富可靠的数据。     

基于线形台阵的高精度微动技术在城区岩性地层精细划分中的应用

微动探测技术被广泛应用于构造、孤石、溶洞等勘查,但是,以常规圆形、嵌套三角形台阵等为代表的测量方式在城区施工会受到现场条件限制,难以实现长剖面数据的高效、高密度采集。针对这一问题,提出一种基于线形台阵多次覆盖的高效数据采集技术,该技术借鉴地震勘探多次覆盖观测系统的思想,布设一次线形台阵可以同时得到多个测点数据,可大大提高单台站数据的利用率。为了研究该采集技术的可行性和有效性,开展了单点频散曲线对比实验和横波速度剖面对比实验,并将其应用于福州城区岩性地层探测实验。实验结果表明:该技术极大地提升了微动数据采集的效率和测量密度,有效改善了探测精度和探测深度,为城市复杂地面环境下开展岩性地层精细划分提供了一种新的台阵布设方案。     

板块俯冲起始与成熟阶段的差异变质响应

板块俯冲起始是俯冲带最不为人知的关键过程之一,对理解全球板块构造如何启动有重要意义。本文综合了最新的数值模拟、变质岩石学和年代学研究结果,探讨板块俯冲起始到成熟阶段的热结构和变质作用差异。从俯冲起始到成熟阶段,俯冲带热结构由"热"变"冷",初始俯冲更可能形成的是角闪岩或麻粒岩,形成于热俯冲环境,以逆时针p-t轨迹为主,通常伴随板块部分熔融过程;而成熟阶段形成的主要是低温蓝片岩和榴辉岩,形成于冷俯冲环境,具有典型的顺时针p-t轨迹,以板块变质脱水为主。对俯冲带高t/p变质岩(如变质底板)的进变质过程、时间以及构造背景等方面需进一步加强研究,以获取更详实的现代板块俯冲起始阶段的地质过程。     

Comparative analysis of continuous radon sensors in underground environments

Four different continuous radon (²²²Rn)-detection systems have been compared in underground environments, namely three subhorizontal tunnels excavated for groundwater exploitation. Within observational uncertainties, all sensors detected the same concentrations of radon in the air of the tunnels, regardless of the methodology used to measure this radioactive gas. In this sense, the choice of continuous long-term radon monitoring sensors in underground tunnels is constrained by factors such as robustness of the instrumentation, power supply and cost, rather than the sensitivity of the detection methodology. This is particularly important for the monitoring of radon in the context of seismo-volcanic surveillance, where the harsh environmental conditions of the monitoring sites and the absence of electrical power supply are key factors to take into account.     

藏北高原多年冻土区地表反照率特征分析

利用青藏高原冰冻圈观测研究站西大滩、五道梁和唐古拉自动气象站(AWS)2006—2007年的辐射观测资料,分析了藏北高原多年冻土区不同下垫面的地表反照率特征.结果表明:该地区地表反照率在四季都表现出明显的日变化特征,呈U形,早晚大,中午小.日平均和月平均地表反照率有相同的年变化特征,且冬半年的地表反照率远远大于夏半年.受积雪的影响,地表反照率年均值较高,夏季最小,冬季最大,春季大于秋季.针对3种不同植被类型的下垫面,在四季反照率都有高寒草甸(唐古拉)高寒草原(西大滩)荒漠草原(五道梁)的特点.     

Seismic Activity in the Himalayan Orogenic Belt and Its Related Geohazards

Himalayan orogenic belt is the highest and largest continental collision and subduction zone on the Earth. The Himalayan orogenic belt has produced frequent large earthquakes and caused several geohazards due to landslides and housing collapse, having an impact on the safety of life and property along a length of over 2500 km. Here we took three earthquake clusters as examples, which occurred at Nepal Himalaya, eastern Himalayan syntaxis and western Himalayan syntaxis, respectively. Here we calculated the earthquake locations and fault plane solutions based on the waveform data recorded by seismic stations deployed in source areas by the Institute of Tibetan Plateau Research, Chinese Academy of Sciences. We found that at the Nepal Himalayan, the Main Himalayan Thrust is the major tectonic structure for large earthquakes to occur. At the eastern Himalayan syntaxis, most earthquakes are of the reverse or strike-slip faulting. The major tectonic feature is the combination of the NE-dipping thrust with the southeastern escape of the Tibetan plateau. At the western Himalayan syntaxis, intermediate-depth earthquakes are active. These observations reveal the geometry of the deep subduction of the continental plate with steep dipping angle.     

喜马拉雅造山带地震活动及其相关地质灾害

喜马拉雅造山带是地球上海拔最高、规模最大的陆陆板块俯冲碰撞带在这条长达2 500 km的板块边界上,近年来多次发生破坏性地震,造成大规模的滑坡、房屋倒塌等次生灾害,给人民生命和财产安全造成严重的威胁。分别选取尼泊尔喜马拉雅、喜马拉雅东构造结和喜马拉雅西构造结地区近期发生的3个地震震群作为研究实例,基于中国科学院青藏高原研究所在研究区架设的区域流动地震台站记录的波形资料,对地震的震源位置和震源机制解进行计算。结果表明,在尼泊尔喜马拉雅地区,主喜马拉雅逆冲断裂是大地震的主要发震构造;东构造结地区的地震以逆冲和走滑型为主,表明印度板块向北东方向的逆冲推覆和青藏高原向东南逃逸的侧向挤出是该地区的主要构造背景;西构造结地区中深源地震多发,揭示了高角度大陆深俯冲的几何形态。     

基于EIGEN-6C2重力场模型反演青藏高原地壳结构

重力数据是地下场源产生的重力场的叠加, 包含了地下从浅部到深部的丰富信息.高阶卫星资料的丰富为青藏高原深部构造研究提供了重要资料.基于EIGEN-6C2模型作为原始数据, 首先对青藏高原布格重力异常和均衡重力异常分别作1~5阶尺度分解, 得到不同尺度重力异常的分布特性, 探讨不同空间尺度反映的地壳构造意义.其次, 基于径向对数功率谱估计平均深度方法理论, 进一步研究1~5阶细节反映的场源深度.再次, 利用Canny算子的多尺度边缘检测识别和分析重力异常中表现不明显的断裂, 定位断裂在地表的位置, 识别青藏高原内部断块边界, 完成活动块体和次级块体的划分.最后, 对布格重力异常进行沉积层及岩石圈改正, 采用Parker-Oldenbarg三维位场反演法反演青藏高原莫霍界面起伏.      

Up to 400‐year‐old Rhododendron shrubs on the southeastern Tibetan Plateau: prospects for shrub‐based dendrochronology

In harsh and treeless environments, shrubs constitute the dominant growth form of woody plants, thus offering the opportunity to extend dendrochronological networks beyond the uppermost and northernmost distribution limits of trees. However, shrub‐based dendrochronology has so far resulted in only a few long and climate‐responsive ring‐width chronologies at such stressful sites, particularly above the alpine tree line. A previous study on an alpine Rhododendron shrub species resulted in <80‐year‐long ring‐width chronologies. Here, we collected Rhododendron aganniphum var. schizopeplum stems from elevations between 4000 and 4500 m a.s.l. on the SE Tibetan Plateau and built six tree‐ring width chronologies. One of them is 401 years long and well replicated from AD 1670 to 2011 (EPS>0.85), thus representing the longest shrub chronology available to date. A principal component analysis (PCA) converted the total variability of all six site chronologies into PCs. Then, the six site chronologies and the PC1, accounting for 65.9% of the total variance of the tree‐ring width, were correlated with time series of monthly climate data. Based on this, the year‐to‐year variability of the ring‐width indices was positively correlated with July temperature, which thus turned out to be the dominant factor controlling growth. Accordingly, such long shrub‐ring chronologies may act as climatic and ecological proxies in treeless environments of the Tibetan Plateau.     

青藏高原能量与水循环国际合作研究的进展与展望

青藏高原能量与水循环过程对我国、东亚乃至全球的天气和气候系统都有着非常重要的作用.1996年以来,在国家自然科学基金委员会、中国科学院、中国气象局等相关部门和日本政府的大力支持下,我们针对青藏高原能量和水循环过程的重要性,成功地开展了青藏高原尺度和藏北地区中尺度的"全球能量水循环之亚洲季风青藏高原试验研究"(GAME/Tibet)项目和"全球协调加强观测计划之亚澳季风青藏高原试验研究"(CAMP/Tibet)项目近10余年的连续观测,取得了以往高原试验从未有过的大量极其珍贵的综合观测资料.而且在利用试验资料分析、卫星遥感及数值模拟等手段研究青藏高原能量与水循环方面取得大量的阶段性成果.介绍了青藏高原能量与水循环的研究进展及国际合作在项目执行过程中所起到的作用,同时介绍国际合作在吸纳境外研究资源及培养青年科技人才中所起的作用.最后提出了国际合作中存在的问题,并给出了相关的建议.     

西藏高原与喜马拉雅的隆升历史和研究方法:回顾与进展

西藏高原和喜马拉雅的隆升历史是新生代以来众多地质事件的边界条件。因此,它对于我们理解新生代全球气候变冷以及亚洲环境变化等许多地质过程都具有深远的意义。尽管各种替代指标已经被广泛应用于研究高原隆升历史,然而,不同方法所得出的高原隆升历史并不一致。这主要归咎于一些替代指标本身存在多解性和不确定性,从而严重阻碍了获取正确的高原隆升历史。在对这些替代指标进行详细的阐述之后,对其指示的高原隆升历史进行重新评估,并结合在高原腹地开展的工作,提出了原西藏高原的隆升模式,即拉萨地体和羌塘地体在始新世就已经达到现在的海拔高度,而此时青藏高原北部还是低地,南部和西部可能还处在海洋环境。在中新世时,高原向北、向东和向南生长并在第四纪时形成现在的高原特征。     

利用背景噪声层析成像研究济南浅层横波速度结构

城市地球物理探测面临众多人文挑战,像城市交通、密布电网、参差楼群等,对应用不同方法进行数据处理分析提出了技术挑战,需要用创新的方式和技术进行城市探测。为探索和发展适用于城市地下空间资源开发利用的地球物理探测新技术,中国地质科学院地球深部探测中心第一次启动了城市地下空间勘查评价试点工程,并选择济南市作为试点城市,试验短周期密集台阵噪声层析技术,并取得了较好成效。获得的主要认识如下：(1)在非弥散场或非均匀噪声场源的人文干扰较为严重的城市区域,通过长时间的噪声信号的采集,可获得高信噪比的面波信号,因此密集台阵噪声成像技术适应于城市地下空间的背景岩层结构探测工作。(2)本次研究提取出了周期范围为0.2～1.5 s的高信噪比面波信号,并取得与实际地质特征相一致的横波速度结构信息。(3)从横波速度结构特征来看,研究区300 m以浅,主要岩性为灰岩且主要分布于研究区西侧,而侵入岩体主要分布于东侧,中间存在一个明显的分界面,指示存在一个近南北向的隐伏断裂。随着深度的增加,大面积的侵入岩体展布于深层,灰岩只在北侧局部有显现。总体来说,本项研究证明了密集台阵噪声层析方法能够适用于人文干扰严重的城市地下空间背景岩层结构探测,这一成果对认识研究区地下结构、地震防灾、工程应用具有重要指导意义。