地震活动性三分维的综合研究

从地震的混沌性现点出发,对地震时、空、强的分布进行分数维计算,寻找其变化规律。通过与断层维数进行对比,统计结果发现,三者同时与断层维数有关。依据简单的物理模型和假定,对这一现象进行了理论解释。同时还进行了岩石压裂实验,实验证明岩石裂隙的维数在2．5级左右,与假设条件及理论分析结果相一致。     

稠油蒸汽热采区声波资料异常现象的物理解释及应用

针对稠油蒸汽热采区常见的声波资料异常现象, 根据双相多孔介质声波传播理论及相关实验结果,对于这一特殊的声波测井响应特征进行了解释,认为注入蒸汽的影响导致了纵波速度的低异常及幅度的强衰减, 而使声波测井资料显现出异常高时差值或出现“跳变”现象.据此总结了利用声波资料评价蒸汽波及范围与蒸汽前缘的解释方法,并进行了多井评价实验, 取得了满意结果.同时,也为利用孔隙介质弹性波动理论评价地下蒸汽分布范围的适用性提供了新的现场实际例证.     

拐折破裂震源模型

含穿透裂纹的脆性材料在受到轴压时,裂纹发生拐折破裂,这已被众多的实验所证实。本文根据这一实验事实,对地震观测中发现的现象进行了分析,表明平直断层模式对一些问题不能作出很好的解释,因而提出了拐折破裂模式。对拐折破裂模式进行了理论分析和数值计算,得到了各种参数条件下的理论地震图。结果表明:拐折震源模型可以改进平直断层震源模型的某些不足。     

汶川8级地震余震序列的分形特征及应用

分形理论主要是研究为自然界和社会活动中广泛存在的无序(无规则)而具有自相似性的现象.它借助于自相似性原理洞察隐藏于混乱现象中的精细结构,使人们可以从局部认识整体,从有限认识无限.分形理论提供了一种有用的经验公式,提供了对自相似现象进行外推和解释的理性方法.     

薄层状沉积旋迴介质中垂直地震剖面法反射波勘探基础及解释方法的讨论

本文从地震模型实验入手,讨论和测试了垂直地震剖面法在多个薄层粘合的二维固体模型中地震直达波、反射波的运动规律,及其各向异性现象。利用坐标变换方法,将多层的各向异性介质转换成均匀各向同性介质,从而推导出地震反射波理论时-深方程。通过模型的测定,介绍了各向异性系数的求取及地质剖面的构制方法。比较了各向异性理论及均匀同性理论解释的地质剖面,肯定了各向异性理论在垂直地震剖面法解释中的可靠性。     

我国的震源物理研究

本文总结了自建国以来,我国震源物理研究的发展,主要包括以下三方面:（1）与震源过程有关的现象的现场观测及其解释;（2）震源物理的理论研究;（3）岩石破裂的实验研究。     

水平井产出剖面解释模型及图版

水平井中因重力分异普遍存在层流,且流型受井斜角度影响变得复杂,致使常规生产测井仪器不完全适用于水平井,资料解释难度大大增加.首先简要介绍了国外新型水平井测量仪器及解释方法所取得的进展;其次,重点阐述了我们通过理论研究和实验模拟初步得出的水平井产出剖面解释模型和实验解释图版,该模型以滑脱速度模型为核心,采用改进后的井下刻度技术和最优化方法进行了校正.最后,通过利用我们制作的水平井产出剖面解释软件对X井进行了解释,经实践证明,该方法应用效果良好.     

白天混合层顶部夹卷层厚度的特征研究

本文首先对Deardorff的一阶模型给予解释，在此基础上分析对流边界层湍流动能方程，分析机械湍流和对流湍流对边界层发展的贡献，提出一个新的速度尺度，混合层顶速度尺度，定义了全理查森数，给出夹卷层厚度的参数化方案，并用Boers和Elotanta的雷达观测数据进行验证。参数化方案与实验数据符合得很好。当夹卷层厚度表示为夹卷速度或夹卷理查森数的函数时，该函数曲线随边界层发展通常表现为磁滞回线形状现象，利用本文的理论进行了解释。     

上地幔流变性质的研究进展

本文主要总结了近十多年来橄榄岩流变实验的研究成果,介绍了上地幔流变研究的进展和意义.经过多年的实验研究,橄榄岩流变性质在理论和应用方面都已取得重要突破.人们利用高温高压实验深入研究了熔/流体、铁含量、粒径尺度、温压条件等因素对橄榄石流变性质的影响,得到了表征橄榄石流变特性的幂率本构方程的各参数,并从理论方面探讨了橄榄石等矿物在不同深度处可能存在的变形机制.在应用方面,高温高压流变研究为许多地质现象(如软流圈的成因)的解释和地球动力学(如地幔对流)的模拟提供了实验依据和基础数据,如辉石的粒度效应可以解释上地幔板块边界变形及剪切局域化问题等.尽管对上地幔矿物的流变特性进行了深入地研究,但还有许多问题需要人们进一步厘定,如碳酸盐熔体对橄榄石流变性质的影响,橄榄石变形机制的转化等.     

受载煤体变形破裂微波辐射前兆规律的实验研究

对煤体在单轴压缩条件下的微波辐射效应和规律进行了实验研究.实验结果表明,受载煤体具有微波辐射效应,在煤体的变形破裂过程中伴随有6.6 GHz微波辐射信号产生,其前兆规律具有3种类型.基于电介质物理学对实验现象进行了解释.在单轴压缩实验中,煤体的亮温最大变化值为1.9～2.7K,这表明煤体的微波辐射特性明显优于红外辐射特...     

岩石破裂时电磁辐射的机理研究

本文提出了岩石破裂时的电磁辐射是裂纹尖端电荷随着裂纹加速扩展运动所产生的假说.应用断裂力学方法推导了岩石破裂时初始裂纹长度与裂纹扩展加速度的关系,并计算了其速度和加速度值.根据破裂岩石的电子发射理论,解释了裂纹尖端带电荷的现象.利用岩石在单轴压缩致裂过程中记录到的近场电磁辐射的实验结果,计算了裂纹扩展时裂纹尖端的电荷量和远场电磁辐射强度.通过对电磁辐射波谱分析的研究,得到岩石破裂时电磁辐射频率上限的估计值.最后对岩石破裂时出现的声光电磁现象在理论上作了统一的定性的解释.     

基于裂隙尖端放电机制的深部岩体损伤自电特征分析

在大规模深部岩体损伤过程中发生的裂隙尖端放电现象往往引发地下雷电,对该现象发生机理、表现规律的揭示有助于地震、岩爆等的临灾预报.不同于在岩土体中液固耦合界面上发生的自然电场异常机理,在岩土体内部发生的裂隙尖端放电可谓是引发自然电场异常的另一重要微观机制.本文基于现有裂隙尖端放电的研究成果,详细阐述了裂隙尖端放电发生的过程,解释了岩体损伤过程中自然电场异常产生的微观机理,并结合室内实验成果论述了自电位的主要特征;进行了理论推导,认为在大尺度岩体连续损伤过程中,自电位具有含脉冲状波动并整体下降的特征;开展了原位测试,结果证明人工采掘扰动下的深部岩体连续破坏的过程中,自电位在破坏前期缓慢下降,在破坏过程中会出现脉冲状波动,随着破坏程度的加剧整体呈现波动中下降的规律,与理论推导、室内实验结论都相符.对比室内实验和原位测试成果发现,随着研究目标的空间尺度由mm级别扩展到m的级别,自电位波动的幅值也从数十个mV扩展到数百甚至上千mV,故认为在利用自电位波动规律来预测岩体破坏状态时,须受研究对象的空间尺度的约束.此外,在原位测试中发现,自电位对岩体损伤过程的响应较直流电阻率而言具有时域上的超前优势,并对此现象进行了解释.     

频率信号激励下岩石电性参数研究

物性实验是建立地质与地球物理关系的基础,同时也是对地球物理勘查资料进行合理解释的条件之一.本文通过总结以往的研究工作,对获取不同激发信号下电阻率值的实验装置、应注意的问题和应服从的模型进行分析,并针对Cole-Cole模型进行了理论计算与实际模拟电路的物理实验对比研究,提出了未来值得深入研究的几个方面.     

氡气前兆异常的物理机制

使用高速空气动力学原理研究气体在含水的孔隙介质中的运动学和动力学行为对大地震前的水氡异常、深井含水层氡气潮汐和爆破实验出现的气体异常等现象,分别建立了相应的物理机制和空气动力学方程,在物理上定量的解释了上述现象的发生和发展进程,并结合统计物理学理论较深入的探讨了气体前兆异常的物理过程和孕震的关系。此外,对大地震前随时空变化的动态的气体前兆场的演化及其预报意义,也做了定性的讨论。     

岩石破裂电磁辐射(EMR)现象实验研究

岩石破裂电磁辐射现象是客观存在的物理现象.随着电磁辐射观测技术在地震研究、冲击矿压预测等领域的应用,极大地推动了岩石破裂电磁辐射的实验研究.本文对岩石破裂电磁辐射的影响因素以及相伴生的现象,以及有关的物理解释进行了概括介绍.由于不同研究者使用实验设计、实验参数、实验条件的不同,使得观测和研究结果同样难以统一认识.不同的研究者根据各自的试验提出了不同的物理机制.同时对已发现现象的重复性、证实性研究岩石试验缺乏.严重匮乏利用数值模拟以及建立模型定量研究岩石破裂的电磁辐射.此外,岩样实验系统不同于实际的地震系统,进行模拟震源环境的实验研究,发展大尺度的标本和原岩现场实验的基础上,如何建立室内室外岩石实验与地震观测事实之间的联系是问题的关键.     

饱水岩石滤波特性的实验研究(英文)

在静态条件下用声波探测法对两种饱水岩石标本(砂岩、花岗岩)的滤波特性进行了实验研究。结果表明,饱水岩石对传播的弹性波起了强低通滤波的作用。这为某种水库地震前的频率转移现象提供了部分的解释。     

大型地下含水体对地震波特殊反射规律的现场正演试验研究

在成功预报宜万铁路云雾山隧道大型含水溶腔的工程实践中,发现了地下大型含水体对地震波的特殊反射现象,用地震波在双相介质中的传播理论解释了这种特殊的反射现象,分析了地震波在岩石与水体界面的反射、透射规律.提出了地震波法预报中对大型地下含水体的判识准则,并于青岛胶州湾海底隧道进行了两次现场正演试验,由海底基岩对海底界面进行了...     

涡旋诱发重联模型（Ⅱ）——通量传输事件理论和模拟

本文应用涡旋诱发重联理论研究了地球磁层顶区发生的瞬时局部重联现象.对向阳面磁顶区通量传输事件(FTEs)的形成、结构和运动进行了理论和模拟研究,并与卫星观测结果作了比较.结果表明,涡旋诱发重联可能是产生FTEs的重要机制.利用这一理论模型能解释FTEs的一些主要观测现象.此外,对背阳面磁顶区的局部重联从理论上作了分析,指出在背阳面磁顶区可能存在类似于向阳面磁顶区的通量传输事件.     

大地电磁各向异性二维模拟及实例分析

经过半个多世纪的发展,国内外利用大地电磁法研究地球内部电性结构取得了令人瞩目的成就,这些研究成果多数是基于电性各向同性理论.然而地球内部普遍存在电性各向异性现象,地壳和上地幔中存在的电性各向异性是地电模型、地下结构和构造模型间一个重要的联系因素.本文首先由麦克斯韦方程出发,引入张量电导率,根据二维电性各向异性结构的特点,得到一组关于平行走向的电场分量E_x和磁场分量H_x的偏微分方程.使用有限差分法求解偏微分方程,求出E_x和H_x的近似解,并以此求得其它场分量;随后,通过对普通及特殊的二维电性各向异性结构做正演模拟,研究其对观测大地电磁场的影响,从而认识在普通及某种特定地质条件下的电磁传播特性,为其后对大地电磁实测资料的处理解释奠定理论基础;最后,以本文的研究成果为基础,将电性各向异性理论引入对实测大地电磁资料的处理解释中,通过对新疆某地的大地电磁资料做二维正演拟合解释,说明了电性各向异性现象的普遍存在,也验证了理论的正确性及算法的实用性,为今后分析解释大地电磁资料中的电性各向异性现象提供理论依据和技术指导,并开拓了对大地电磁实测资料处理的思路和方法.     

地震活动与构造屈曲

一些大尺度的地震活动性图像的成因一直是人们感兴趣的问题。近10年来,一些研究者运用构造屈曲理论初步解释了这些现象,如等间距、地震相关、块体、条带等。本文对这方面的工作进行了综述,对构造屈曲的物理、力学基础进行了讨论,并给出了构造屈曲在自然界存在的大量证据。