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2002年度部分获奖成果简介

来源: 时间:2004-03-23 点击:

中国西南地壳表层动力学过程及其地质灾变效应研究

 

该项目以一系列大型水电工程和典型地震、崩滑地质灾害事例为原型,以丰富的第一手实际资料为基础,利用先进的分析与测试技术,取得主要创新性成果如下:

    1.基于对新生代构造变动形迹的深入研究和宏观分析,揭示了中国西南部地区构造应力场的基本特征及发展演变过程。自新生代以来,研究区内构造应力场的发展演变经历了五个阶段。研究区域内强震的产生,除由大型断块边界断裂的水平剪切错动所导致的基本类型外,还有岷山隆起带型,丽江型和安宁河断裂型等三种基本地震发生模式。

    2.通过对我国已有水库诱发地震的类型,特征及其产生的地质环境条件的系统对比分析和对典型实例的深入解剖,获得了关于我国水库诱发地震成因机制的新认识,首次揭示了我国水库诱发地震的主震强度与所处环境条件及工程规模间的复杂相关关系,获得水库诱发地震主震强度的预测公式,从而为水库诱发地震产生可能性及其主震强度的预测提供了可能。

3.基本查明了我国西南地区河谷地应力场的基本特征及其形成演变规律。西南地区河谷应力场的特征主要受控于区域构造动力环境、河谷地貌形态及谷坡的地质结构;河谷应力场特征具有明显的分区、分带性:即应力释放区、应力增高区和原岩应力区。

4.河谷高边坡的变形与破坏是一个时效变形过程,这个过程在边坡失稳力学行为中最具有实质性的意义,是岩质高边坡稳定性评价的理论基础,同时也是边坡稳定性预测及灾害防治的地质学依据。本项研究首次揭示并阐明了几类典型的,迄今尚未见诸于国内外文献报道的,发育于高陡谷坡内的大型表生时效变形破裂结构及其成因机制,并提出了相应的工程适宜性评价方法。

5.建立了《中国滑坡堵江事件目录》,揭示滑坡堵江事件的基本条件主要与河谷地形地质条件和河床水动力条件密切相关,提出了滑坡落高与滑坡坝坝高的相关关系式,滑坡最小入江体积与河床水深、宽度的关系,滑坡单位时间入江体积与河水流量、河床坡度的关系式;建立了滑坡坝坝高分别与滑坡体积和堰塞湖体积的相关关系式。

6.通过对较场坝古堰塞湖沉积剖面的地球化学、孢粉研究、频率磁化率、碳氧同位素的研究,证明在距今30000~15000年这段历史时期岷江上游地区气候经历了末次冰期的初冰期和盛冰期。从孢粉的数量少,类型单调说明气候寒冷,但又出现有暖温型的种属,这种现象表明气候还有温暖—寒冷的变化。剖面的频率磁化率曲线更详细地记录了当地当时的气候变化。

其研究成果先后在一批重大工程建设,尤其是大型水电工程建设中得到了具体应用,为这些工程的可行性决策提供了科学依据。

 

中国西部盆——山系统的耦合关系及其动力学过程

 

该项目把我国西部造山带及相关盆地作为同一大陆动力学过程形成的两种基本地质单元,把地球深部岩石圈各层圈之间的相互作用和地壳浅部的岩石变形研究结合起来,既重视研究岩石变形行为,又重视研究流体与盆-山形成、演化的耦合关系,把造山带的崛起和相关盆地的沉降视为同一动力学过程的两种表现。充分运用构造年代学、构造流体学、造山带的构造模拟等多项现代技术方法,和国外的先进仪器设备,对龙门山造山带-川西前陆盆地系统进行了重点研究,取得重要进展如下:

1.首次系统地提出,龙门山造山带-川西前陆盆地系统自印支期以来发生了7次构造事件,论证了各次构造事件发生的时间、作用和性质。

2.全面系统地揭示了龙门山造山带-川西前陆盆地系统地球深部层圈之间的相互作用。区内燕山期花岗岩总体上形成于地幔上隆、地壳抬升的构造环境。当时,深部各圈层、地块之间发生着强烈的相互作用和深部物质循环,并具岛状分布的异常热结构。

3.系统地研究了区内盆-山系统的流体地质作用。在盆转山过程中,流体主要形成于岩石变形初期。造山带内部,流体以侧向迁移为主,上升岩浆流体为辅;盆山结合部位,流体从造山带内部向沉积盆地迁移。燕山期变质变形过程中,流体主要以上升的岩浆流体为主,变质流体次之;喜山期冲断作用过程中,主要为多相盐水流体;喜山伸展隆升过程中,早期主要为沉积流体和岩浆流体,晚期主要为大气降水。

4.首次系统地研究了龙门山造山带的隆升和川西前陆盆地沉降(隆升)的定量耦合关系。在60Ma之前,龙门山造山带的隆升速率与川西前陆盆地的沉降速率之间呈镜像关系;60Ma以来,龙门山造山带和川西前陆盆地有总体抬升的趋势。

5.探讨了川西前陆盆地地层流体(地层水)与天然气成藏的关系。侏罗系气藏地层流体来源于下部流体,并与侏罗系层内渗流水发生过混合作用。大规模的流体对流混合促进了上三叠统和侏罗系内天然气的运移聚集。

6.探讨了盆-山耦合关系的动力学过程和机制,划分出两种推覆-俯冲类型:龙门山造山带-川西前陆盆地系统是由从东到西的多层次推覆形成的(L型俯冲);塔里木盆地和准噶尔盆地分别自南、北两侧向天山造山带下部俯冲潜滑,使天山两侧浅层岩块分别向塔里木盆地和准噶尔盆地方向逆冲推覆(T型俯冲)。

7.创造性提出,中国西部盆-山是由C-型俯冲形成的新认识,提出了C-型俯冲、C-型造山带和C-型前陆盆地的新概念。

 

缝洞油气储层参数正反演研究

 

此项研究以致密储层裂缝系统引起的地震波传播的各向异性理论为基础,以裂缝型地震波响应特征定比观察为重点,分析和认识缝洞系统(裂缝、溶洞、孔洞)地震波运动学(走时、时差、速度等)和动力学(振幅、能量、频率、吸收衰减、极性等)的基本特征,研究探讨利用这些特征反演(检测、预测)储层缝洞分布的可能性与基本方法。该项目取得的主要研究成果是:

1.全面确定了裂缝系统的三要素(密度、张开度、方位)与地震波场之间的相互关系。

2.得到了地震波动力学特征(振幅、品质因子、时差等)对裂缝更敏感的实验结论。

3.发展了Hudson含裂缝介质的弹性波理论,在Hudson单组定向裂缝介质的基础上,计算了两组正交、两组斜交裂缝系统和裂缝随机分布时地震波相速度,并推导了反射系数公式。

4.在物理、数值模拟的基础上,针对裂缝储层的特点和实际问题独立研制了多种地震裂缝检测方法(三维多尺度最佳边缘检测方法,小波分形指数法,高斯变尺度滤波法,主参数法,中心频率法等)。

5.形成了一套有实用价值的古潜山缝洞检测的新方法。

 

 

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