青藏高原地球科学研究中的核心问题与理念的厘定

在青藏高原的地球科学研究中,国外科技界曾提出过六大论点——喜马拉雅山脉是地壳均衡的典范;青藏高原地壳乃是两个地壳的垂向重叠;雅鲁藏布江是印度洋板块和欧亚板块的缝合带;青藏高原西部的南北走向断裂带全为裂谷带;青藏高原腹地深部物质的向东逃逸;青藏高原下地壳物质通道流以及汶川MS8.0大地震的发生.这一系列论点确为国人广为引用与跟随,并发表了若干篇论著.然而在不断理解和深化研究的基点上提出了质疑,并基于新的认识提出了新的论点与论据,且在科学理念上给予了重新厘定.因为科学是为宇宙提供真正的写真.     

椒江河口河床宽深比对水沙条件的响应分析

本文利用多年水文泥沙和水深地形资料,分析了椒江河口河床宽深比长周期变化特征,并尝试探讨了河床宽深比对水沙条件的响应。结果表明,径流和潮动力对河床形态影响程度沿程此消彼长,江口沙上游河段受径流作用较明显,栅浦下游河段受潮动力影响较显著,这应是弯曲和顺直河段河床横断面形态调整差异的影响因素;河床宽深比与径流平均输沙率正相关,径流产沙量减少,河床形态趋向窄深;顺直河段宽深比与平均流量负相关,径流来水减少,河床趋于宽浅;河床宽深比与平均潮差负相关,应是人为作用改变了潮动力对河口河床形态调整的影响。     

青藏高原Moho界面起伏样式对通道流模型的动力学响应——基于数值模拟

青藏高原的高精度人工源深部地震探测发现：壳-幔边界（Moho）并非是一物理学上的“刚性”界面,它不仅起伏变化强烈,极为凹凸不平,而且被一系列规模不一,产状各异的深大断裂所切割,故必然会导致复杂的地表和深部物质运移动力学响应的复杂化.在常见的通道流模型中,一般均设定下地壳与上地幔之间为一平缓界面,在数值模拟工作中亦常简化为平滑的约束界面.为此,基于青藏高原实际资料提取的壳、幔介质平均速度模型,采用黏弹性数值模型讨论Moho界面起伏变换样式对通道流模型产生的响应.研究结果表明：（1）通道流效应的影响仅限于小区域内,当Moho面存在起伏样式变化时,确会对通道流产生影响,Moho界面的起伏增强了下地壳和岩石圈地幔的同步运动效应,但是其影响范围是有限的;（2）Moho界面起伏形态变化对地表和Moho界面水平位移产生的影响各异,在Moho界面发生错断的地方,呈现为地表水平位移开始发生明显加速减小的地方,即地表与深部介质水平位移解耦,模型深部动力学效应与地表的响应并非为局部性效应,而至少体现出区域性的响应.     

中国大陆动力学研究导向和思考

大陆动力学是研究和探索地球内部物质大尺度运动和深化认识地球本体与其在整体运动中深部圈层耦合、介质与结构变异的物理－力学属性、物质与能量的交换、深层动力过程和机制的一门边缘科学.地球动力学集成了当代众多高、新学科技领域和学科交叉的研究成果,它涉及到成山、成盆、成岩、成矿、成灾和深化对地球本体的认识,它在地球科学研究中占有极为重要的地位.本文通过深入研究、综合集成与剖析讨论了该领域五个重要的基本科学问题,即：(1)地球动力学在地球科学研究中的地位和作用;(2)国际上地球动力学研究的进展和发展动向;(3)中国地球动力学的研究状况;(4)当今地球动力学研究的导向和战略思考;(5)地球动力学研究在我国的实现和开拓.     

宽频地震观测中强震前的异常波动信号探究

强震前后,在长周期地震观测仪的观测中常能记录到一些异常的地动信号.其中比较有代表性的如Kizawa 以应变仪和重力仪记录到大地震前的前驱波信号的报道(KizawaT.1972 .2001年在昆仑山西口8.1级地震前的几天,我国新疆地震台网的多个台站也同时观测到了低频波信号.但这类强震前的异常信号的普遍性,以及与强震的关联性一直存在不少疑问.本文报道了我们近期所做的相关探索.     

中国主体能源——煤炭的第二深度空间勘探、开发和高效利用

化石能源包括石油、天然气和煤炭,它们是一次性不可再生能源.我国与世界发达国家相比在能源结构上存在很大差异,在全球范围内化石能源结构中多以石油为主体,而我国基于本土的优势资源和特点则以煤炭为主体.随着我国工业化的进程和经济的腾飞对化石能源的需求日益大幅度的增加,使得煤炭资源的深层勘探,即第二深度空间(500～2000 m)的勘探与开采必须迅速提上日程.当然在开采过程中的难度亦必随之增大,特别是深层复杂构造与岩石的物理-力学属性;机械化的适宜采掘技术;高浓度的大量瓦斯溢出;介质与结构的高应力状态;地下温度的升高和大量涌水等灾害.因此必须引入当代高、新技术,强化高精度探测与数据采集和对介质破裂过程的高分辨动态监测与防范.同时必须提高煤炭的高效和多元化综合利用;特别是煤炭液化和发展洁净煤技术,以达在我国能源结构中的主体能源--煤炭能发挥更大的效能并造福于人类!     

改进模拟退火算法在研究地壳上地幔层面位置中的应用

本文基于Metropolis接收原则改进快速模拟退火算法同时进行地下介质层速度和层厚度的联合反演.通过数值模拟验证,该方法在调整好起始温度、温度下降方案等参数的情况下,通过非线性反演可以得到接近理论模型的结果.通过对沿86.E经线南北跨越印度板块、青藏高原和塔里木盆地的垂直剖面的纯频散进行反演,得到S波速度结构,由此识别其Moho 面深度和岩石圈底界面等层面位置.     

杭州湾区域海洋资源可持续利用初探

杭州湾区域具有丰富的海洋资源,在资源开发利用过程中,资源过度利用和资源闲置现象并存。本文通过对杭州湾近海资源条件进行分析,并在可持续发展资源观的指导下,提出通过科技进步,将杭州湾近海资源不利因素转变为有利因素,并合理利用优势资源,进而优化资源结构,提高资源承载力的资源可持续利用对策与策略。     

青藏高原东北缘六盘山构造带及邻域的动力学响应数值模拟

青藏高原东北缘地区是青藏高原向北东方向扩展的前缘部位,也是探索青藏高原深层动力过程的重点区域.本文基于该区已有的地球物理探测工作,构建了横跨青藏高原东北部块体、六盘山构造带和鄂尔多斯盆地的二维剖面的数值模型,采用黏弹性数值模型对竖直向重力场展布对其构造演化过程及动力学响应进行了探讨.研究结果表明:(1)深部竖直向异常重力场特征导致了复杂的垂向动力学响应变化,造成了深部物质的复杂运移,而印度板块向北运动的挤压推力依然是青藏高原东北部—鄂尔多斯盆地深部动力学响应的主导因素.(2)流变结构及应变能的计算结果证明,在六盘山构造带地壳内能量最为聚集的地方与海原地震的深度大致相当,而青藏高原东北部地域与六盘山构造带的物性结构、形变速率、升降幅度等方面的差异,亦是造成低速层边界岩石破裂,且导致海原强震发生的主要原因.(3)在青藏高原东北部—鄂尔多斯构造区域的特异流变性结构,并不利于下地壳物质的流动.     

三维共偏移距叠前地震数据反假频射线束形成偏移成像

对稀疏/非规则采样或者低信噪比数据,射线束提取困难并伴随有假频产生,对叠加剖面和道集造成严重干扰.为了提升射线束偏移在稀疏和低信噪比地震数据采集中的成像效果,本文提出基于三角滤波的局部倾斜叠加波束形成偏移假频压制方法.射线束偏移首先将地震数据划分为超道集,经过部分NMO后转化为以射线束中心定义的共偏移距数据,倾斜叠加和反假频操作均在局部共中心点坐标上实现.时间域倾斜叠加是对地震数据的时移累加操作,三角低通滤波同样可以在时间域完成,在对地震数据进行因果和反因果积分后,亦为地震数据的时移累加.因此,三角低通滤波与倾斜叠加可在时间域结合同时完成,避免了频域滤波的正反傅里叶变换.本文在反假频公式中加入权重系数,用以对反假频的程度进行控制,达到分辨率和噪声压制的最佳折衷.以某海上三维实际数据为例,文中展示了反假频射线束形成对偏移叠加剖面和共成像点偏移距道集中的噪声进行了有效压制.