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期刊信息/Journal information
地质力学学报
中国地质科学院地质力学研究所
地质力学学报

中国地质科学院地质力学研究所

龙长兴

季刊

1006-6616

dzlxdzlx@163.com

010-68422368

100081

北京海淀民族学院南路11号

地质力学学报/Journal Journal of GeomechanicsCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是中国地质科学院地质力学研究所主办的公开发行的学术期刊,以弘扬李四光学术思想,"求实、创新、发展"为办刊宗旨,主要报导地质力学基础研究和应用研究方面的学术论文,包括壳、幔结构演化与构造带的成生发展、地质构造与矿产资源、岩石力学与构造应力场、构造运动与地球动力学,特别是地质环境与地质灾害的防治,石油能源地质和第四纪地质新构造等方面的重要成果。
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    基于钻孔岩芯饼化现象的地应力估算方法探究及应用

    闫绍坤王成虎高桂云刘冀昆...
    865-877页
    查看更多>>摘要：岩芯饼化是在高地应力环境下产生的典型现象之一,其形成的岩饼的几何特征、断面形态与原地应力状态具有相关性,并且产生该现象的部位可能不适宜直接进行原地应力测量.为获得更全面、来源更广泛的地应力数据,依据该现象,基于饼化岩芯现场测量数据与原地应力之间的内在关系,进行地应力估算,所得结果对地应力测量数据具有补充完善的作用.依据岩芯饼化国内外研究相关假设和理论,分析岩芯饼化现象发生过程中出现的岩芯断面应力和岩芯内部能量变化情况,测量饼化岩芯的物理性质、几何特征,结合其原岩应力状态,构建基于岩芯饼化特征的地应力估算公式,并与其他公式作对比.对辽宁丹东大连山钻孔内出现岩芯饼化的 30～120 m深度段 73块代表性岩饼的几何特征进行测量,对该段岩芯物理性质进行试验,运用所构建的地应力估算公式估算该段地应力大小,补充完善水压致裂测量数据.同时依据国内外学者曾提出的基于岩芯饼化现象的其他地应力估算公式对该段进行估算,计算结果或偏离实际,或分布离散,相较之下以此公式估算补充后的地应力数据更符合实际,并满足产生岩芯饼化的应力条件.研究结果表明,该地应力估算方法所得结果可以补充完善钻孔饼状深度段地应力数据.

    岩芯饼化高地应力岩芯长短轴地应力估算

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    直立走滑断层凹凸体附近闭锁程度和应力积累的时空演化:来自三维黏弹性数值模拟的视角

    李烨波黄禄渊姚瑞田意伟...
    878-892页
    查看更多>>摘要：了解断层凹凸体附近的运动学状态和应力积累对于评估其地震危险性至关重要.断层的闭锁程度被广泛用来刻画断层的震间运动学特征,但断层闭锁程度空间分布与凹凸体位置之间的关系很少被人关注.除此之外,地球介质的流变作用如何调节凹凸体附近滑动亏损和剪应力积累速率的时空演化目前仍不清楚.为揭示凹凸体对震间变形以及应力积累的调节作用,构建了包含直立走滑断层的三维弹性/黏弹性有限元模型,采用接触算法考虑凹凸体的闭锁作用,讨论单一凹凸体附近闭锁程度和剪应力积累速率的时空变化,并通过鲜水河断裂的实例对基于断层闭锁的震间变形方法进行验证.研究结果显示:由于凹凸体的锁定作用,距离凹凸体一定范围的断层面无法完全自由滑动,导致以凹凸体为中心的一定区域内存在滑动亏损,因此断层闭锁程度呈现出以凹凸体为中心的环状衰减样式;在完全弹性条件下,凹凸体附近区域的闭锁程度和剪应力积累速率不随时间变化;在黏弹性条件下,凹凸体附近区域的闭锁程度和剪应力积累速率等值线随时间的加载不断变大,且闭锁程度等值线随时间变化效应更加明显;对于断层两侧黏度存在差异的场景,由于断层两侧松弛时间不一样,断层的震间变形和应力积累速率主要受到松弛时间较低一侧介质流变性质控制.最终得出以下结论:由于介质的连续性,凹凸体邻近区域虽然不闭锁,但其滑动速率仍低于块体运动速度,从而导致闭锁程度的空间样式表现为由凹凸体向外逐渐衰减;黏弹性效应调节凹凸体附近的变形,导致凹凸体附近闭锁程度等值线空间范围随时间增大;断层闭锁程度可以近似作为衡量剪应力积累速率的指标,当不考虑黏弹性效应可以近似取 0.5作为中强闭锁的阈值,低于该值剪应力积累不明显;考虑鲜水河断裂带炉霍至康定段的空间非均匀闭锁分布,模拟得到的地表速度与GPS观测吻合较好,验证了方法的可靠性.该项研究建立了断层闭锁程度和剪应力积累速率之间的桥梁,为潜在震源区识别提供有益思路.

    数值模拟凹凸体震间闭锁程度应力积累黏弹性地应力地震动力学

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    沉积微相在致密砂岩可压裂性分析中的应用-以鄂尔多斯盆地陇东地区延长组7段为例

    王冠民祝新怡刘海陈帅...
    893-905页
    查看更多>>摘要：沉积特征差异是控制储层非均质性的关键因素之一,利用沉积微相来分析储层的非均质性通常是油气田开发和储层甜点预测的重要手段,也可以尝试用其评价致密砂岩储层的可压裂性.以鄂尔多斯盆地陇东地区延长组 7段(长 7段)的致密砂岩为研究对象,在通过岩芯、测井等资料识别不同沉积微相类型基础上,利用全岩X射线衍射(XRD)分析、铸体薄片观察得到致密砂岩样品的矿物成分和结构参数,并结合岩石力学实验,采用脆性指数和三轴抗压强度的比值来表征岩石的可压裂性.将致密砂岩的沉积微相、成分结构和可压裂性进行对比分析后得到以下认识:长 7段致密砂岩主要发育水下分流河道和席状砂 2种沉积微相,不同沉积微相之间的矿物成分、结构存在明显差异;与席状砂相比,水下分流河道砂体的平均粒径更大,分选更好,碳酸盐矿物和黏土矿物含量更低,杂基含量更少;可压裂性指数与砂岩的石英含量、碳酸盐矿物含量、粒度分布标准偏差具有正相关性,与长石含量、平均粒径具有负相关性.灰色关联分析表明碳酸盐矿物含量、粒度分布标准偏差、粒径是影响长 7段致密砂岩可压裂性的最主要因素,整体上席状砂的可压裂性指数要高于水下分流河道砂,更易于压裂.由于砂岩颗粒的粒度分布标准偏差、粒径受沉积微相控制,碳酸盐矿物含量受砂岩厚度直接控制、受沉积微相间接控制,故在致密砂岩油气储层压裂的实际工程中可以依据沉积微相差异来判断致密砂岩的可压裂性变化,简化可压裂性的评价流程.

    延长组致密砂岩可压裂性沉积微相水下分流河道席状砂

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    基于微动探测的四川德达古滑坡空间结构特征与形成机理研究

    邱振东郭长宝杨志华吴瑞安...
    906-920页
    查看更多>>摘要：青藏高原东部地形地貌和地质构造极为复杂,位于该区金沙江流域等高山峡谷区的大型古滑坡具有发育密度大、空间结构复杂等特点,由古滑坡蠕滑变形及复活引起的灾害危害性强.德达古滑坡是位于四川省巴塘县德达乡的一个大型古滑坡,受查龙-然布断裂活动影响,德达古滑坡空间结构特征复杂,滑坡前缘呈现局部复活变形.文章采用遥感解译、现场调查、微动探测和工程地质钻探等工作手段,查明了德达古滑坡的空间结构特征.研究表明,德达古滑坡在平面上分为德达I号滑坡体(I)、德达II号滑坡体(II)和德达古滑坡后壁(Ⅲ)3个部分.通过微动探测结合钻探验证,提出了浅层滑带和深层滑带的微动横波速度划分方案,方案对滑带深度识别相对误差一般为 2.6%～4.8%.研究揭示德达I号滑坡体发育 2层滑带,浅层滑带S1-1埋深为 18.7～20.1 m,深层滑带S1-2埋深为 36.2～49.9 m,滑体体积约8.7×106～12.0×106 m3;德达Ⅱ号滑坡体发育 1层滑带 S2,滑带埋深为 25.2～38.6 m,滑体体积约6.3×106～9.6×106 m3.综合分析认为,德达古滑坡是在断裂活动、降雨入渗、河流侵蚀等多种因素作用下形成的,复杂的滑体结构及其成因是滑坡体处于蠕滑变形的主要控制因素.文章研究方法和取得的认识可以为青藏高原东部大型古滑坡空间结构判识和风险防控提供参考.

    青藏高原东部古滑坡微动探测滑带空间结构地质灾害

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    大厚度非连续湿陷性黄土浸水变形特征分析

    刘建磊卫童瑶惠寒斌姜耀飞...
    921-932页
    查看更多>>摘要：非连续分布的黄土地层在中国关中平原地区广泛分布,由于其特殊的地层结构,在评价地基湿陷性时自重湿陷量的室内计算值与现场实测值有较大的差异.为此,文章以关中盆地渭河北岸黄土塬地层为研究对象,开展了室内湿陷性试验和现场大型试坑浸水试验,对比了现场与室内湿陷量差异的影响因素.同时在结合数值计算的基础上,分析了现场浸水试验的渗流特征.研究结果显示:场地现场试验和室内试验的自重湿陷量比值小于 0.1,产生此差异的原因包括黄土地层的非连续性和不均匀性、室内试验的取样扰动因素以及现场试验的浸水条件差异;黄土的非连续性形成的层拱效应是造成室内试验与现场试验差异的主要原因,其削弱了部分向上传递的变形、阻碍了向下传递的自重应力,同时造成渗流过程的不连续;计算自重湿陷量时,可采用根据地层时代分层的计算方法,该方法可为该地区未来的工程建设提供理论指导.

    湿陷性黄土现场浸水试验湿陷变形特征黄土-古土壤

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    运城盐湖形成演化与盐离子来源

    寇琳琳李振宏夏彩香韦利杰...
    933-951页
    查看更多>>摘要：运城盐湖位于汾渭地堑系的核心部位,是中国乃至世界上开发较早的盐湖,但对其基础地质背景的研究却相对薄弱,缺乏统一的认识.文章聚焦新生代地貌巨变过程与汾渭地堑系形成、黄河贯通三门峡峡谷东流入海与三门古湖消亡、汾河改道退出运城盆地与运城盐湖形成以及中条山北缘断裂持续活动形成山前凹陷 4个主要阶段,探讨运城盐湖的形成演化过程,并结合区域上重点层位的地球化学元素分析,探讨盐湖盐类物质的主要来源.研究结果显示,古近纪至新近纪中新世中期,中国大陆东部的滨太平洋构造域和西部的青藏高原构造域共同开启了运城盐湖演化的序幕;距今约 70万年的早—中更新世,黄河贯通三门峡峡谷东流入海,三门古湖消亡,运城盐湖的雏形开始形成;距今约 7万年的晚更新世中期,汾河发生改道退出运城盆地,运城盐湖由开放体系进入封闭体系,运城盐湖最终形成;随后在中条山北缘断裂的持续活动作用下,形成了一个大面积的沉积洼地,大量的含盐类矿物质在这里汇集,经过长期的沉淀蒸发,最终形成了天然盐湖;运城盐湖的盐类物质主要来源于深部成矿盐层,控制盐湖的主要断裂提供了盐类物质的主要通道,中条山北缘中元古界蓟县系龙家园组海相高镁白云岩提供了镁离子来源.研究成果将为运城的生态保护与合理开发提供基础地质依据.

    地球化学元素盐离子三门古湖汾河改道运城盐湖新生代湖泊地貌

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    松嫩平原东部WKZK01钻孔第四纪地层岩性特征及环境地质意义

    陈阳阳杨柯于俊博张起鹏...
    952-964页
    查看更多>>摘要：松嫩平原东部第四纪地层特征研究对于了解区域气候变化和沉积环境演化具有重要意义.然而,目前关于该区的第四纪地层研究较少,从而限制了对该区气候环境变化机理的理解.文章选择松嫩平原东部望奎WKZK01钻孔岩芯为研究对象,在岩性特征分析的基础上,利用光释光、孢粉和粒度等测试方法,对比分析哈尔滨荒山剖面的相关成果,对钻孔第四纪地层划分及所反映的沉积环境进行了探讨.将望奎县第四纪地层由老至新划分为:中更新统荒山组、中更新统哈尔滨组、上更新统顾乡屯组,无全新统坦途组.钻孔揭露荒山组厚 13.05 m,为湖泊相,孢粉带I-1记录了中更新世早期凉干气候;哈尔滨组厚 24.05 m,为湖泊相,孢粉带I-2记录了中更新世晚期凉湿气候;顾乡屯组厚 15.6 m,为河流相,孢粉带II记录了晚更新世冷湿气候.望奎WKZK01钻孔岩芯记录了松嫩古大湖周边面积较小的湖泊由湖心到湖滨最后消亡形成河流的环境演化过程.

    古环境古气候光释光粒度孢粉松嫩平原

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    2016年和2022年青海门源强震活动的InSAR形变观测与区域强震危险性分析

    程燕蒋亚楠侯中健曾锐...
    965-977页
    查看更多>>摘要：30多年来青海省门源县先后经历了 3次强震,显现出活跃的地震活动.3次地震的震源机制存在显著差异,且震中均位于冷龙岭断层附近.为定量分析门源地震序列的活动特征,利用InSAR技术测量 2016年和 2022年门源地震引发的地表形变,详细分析了同震形变场的空间特征及发震断层,并据此建立了断层模型,通过最速下降法(SDM)获得 2次地震的精细滑动分布,最后基于静态库仑应力变化评估了 2022年门源MW 6.6地震对该区域及周边断层的应力扰动.研究发现 2016年地震同震形变场表现为单一的椭圆隆升中心,运动属性以逆冲为主;而 2022年地震形变场空间分布较为复杂,呈Y型分布,破裂走向自西向东有轻微变化,以水平形变为主.2次地震的滑动模式和深浅构造样式也存在明显差异:2016年地震活动性弱,在深部 8～12 km存在一个滑动区,最大滑动量仅有 0.23 m,断层面倾角低,具有深部滑动特点;而 2022年地震为典型的浅源地震,存在 3个明显的滑动区域,主破裂发生在冷龙岭段,集中在浅部 1～7 km,最大位错量为 3.22 m,冷龙岭断层向西延伸段也发生了明显滑动,最大滑动量达到2.59 m,托莱山段破裂深度集中在 3～8 km,最大滑动量为 2.1 m.结合 1986年门源地震活动分析,推断门源地震序列受冷龙岭断层活动支配,冷龙岭断层在北东向扩展以及挤压缩短的活动趋势中,不断适应新的构造和应力调整.2022年门源MW 6.6地震位错影响范围较大,地震危险性需持续关注和深入研究,尤其是静态库仑应力变化超过了危险性阈值的部分.

    门源地震序列冷龙岭断层InSAR活动特征库仑应力变化

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    2021年阿克塞MS5.5地震区形变特征及发震机制研究

    邹小波李兴坚邵延秀袁道阳...
    978-990页
    查看更多>>摘要：2021年 8月 26日甘肃阿克塞党河南山地区发生了MS 5.5地震,震中位于阿尔金走滑断裂与祁连山西段挤压逆冲断裂的构造转换区.明确此次地震的形变特征及发震机制,有助于认识边界走滑断裂与逆冲断裂系之间应变分配和构造转换的大陆动力学问题,同时对祁连山西段的地震危险性评价也具有重要意义.利用远近场地震波形联合反演(the generalized Cut-and-Paste joint,gCAPjoint)此次地震的震源机制解.通过对地震序列走时信息以及地震前后的合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)影像数据进行处理,得到了此次地震序列的精确空间位置和同震形变场.结合震中附近活动构造和构造地貌实地调查,认为此次地震的发震构造为党河南山南缘断裂,断裂活动性质为逆冲型.该断裂走向为 315°、倾角为 41°、滑动角为 81°,震源矩心深度为 6.9 km.随着青藏高原向北东向的挤压扩展,柴达木地块北部地震活动显著增强,未来阿尔金断裂东段和祁连山西段的地震危险性应重点关注.

    甘肃阿克塞MS5.5地震震源机制解发震构造党河南山南缘断裂

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    不同变质条件下变基性岩中磷灰石地球化学特征:以古元古代华北中部造山带为例

    杨钰清高彭张健刘晓光...
    991-1011页
    查看更多>>摘要：磷灰石是一种常见的副矿物,在各种岩石类型中均有产出,其U-Pb年龄、微量元素(特别是REE、Th、U和Sr等)和Sr-Nd同位素组成可提供重要的年代学和地球化学信息.目前对于其在造山过程中不同变质级别下的地球化学行为的研究并不清楚.作为古元古代典型的陆-陆碰撞造山带,华北克拉通中部造山带记录了一套从绿片岩相、经角闪岩相至麻粒岩相的完整变质岩石组合,因而是研究基性岩变质演化过程磷灰石地球化学属性的理想区域.文章在中部造山带的五台—恒山地区系统采集了绿片岩、斜长角闪岩和基性麻粒岩样品,并对不同变质级别变基性岩中的磷灰石进行了详细的岩相学和微量元素研究.研究结果表明,绿片岩样品中含有岩浆成因和变质成因 2种类型的磷灰石,斜长角闪岩样品中主要为变质成因磷灰石,而基性麻粒岩样品中主要为深熔型磷灰石,表现出岩浆成因磷灰石的微量元素特征,可能结晶自深熔熔体.研究表明磷灰石的微量元素变化能够清晰地反映变质演化过程中随温压条件变化而出现的熔体和共存结晶矿物的影响,为了解造山作用过程中的元素迁移和平衡提供了新的约束.

    华北克拉通中部造山带变基性岩变质作用磷灰石微量元素

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