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《成都理工大学》 2012年
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汶川地震断裂带科学钻探井址区电性特征研究

白运  
【摘要】:2008年5月12日里氏8.0级汶川大地震震惊世界,给人民的生命财产带来了巨大的灾难。弹指一挥间,5.12大地震距今四年有余,余震仍在继续,百年难得一遇的地震,带给人们灾难的同时也带来科学契机。地震发生于龙门山断裂带上,在断裂带上实施科学钻探工作,对于研究发震机制、继续监测余震及研究龙门山造山带构造特点等有着重要的意义。 科学钻探工程是基于多学科综合观测和测试的研究,旨在揭示地震断裂带深部组分、结构和构造属性,重塑断裂带的物理化学过程,为地震的预警提供有用信息。钻探取芯能较为直观得到地下岩石组分,但由于钻探难度及成本较高,致使连井钻探成为可望不可即,因此单井岩心对于研究龙门山类复杂地质构造概况略显单薄。在地形起伏剧烈的山区,地震波信号接受、直流及时间域电测深深度等因素限制了以上测深方法的发挥。大地电磁测深(MT)可克服诸多因素影响,解决井址区附近地下一定深度范围内电性结构,断层在地下的延伸及倾角等特征。钻孔得到“点”的资料,大地电磁得到“面”的信息,“点”可以指导“面”,同时“面”也能服务于“点”,两者有机结合不仅能重塑龙门山构造的结构模式,而且能推进地球物理学的发展。 本文以汶川5.12大地震为背景,以“汶川地震断裂带科学钻探(WenchuanFault Scientific Drilling program—WFSD)”项目为依托,以大地电磁测深MT和音频大地电磁测深(AMT)方法为主要手段,结合钻孔、地质等相关资料研究断裂带在井址区中、浅部变化情况。WFSD-1、WFSD-2、WFSD-4三个钻孔位于龙门山中央断裂“北川—映秀”断裂带上, WFSD-3、3P两个钻孔位于龙门山前缘“安县——灌县”断裂带上,以断层(裂)分布引起的电性差异为前提,尽量垂直构造走向署MT、AMT剖面。首先介绍汶川大地震的地质背景和“汶川地震断裂带科学钻探”项目概况。重点对穿过WFSD-3、3P钻孔的MT剖面的22个大地电磁测深测点进行了定性解释,包括阻抗张量极化图、二维偏离度、各向异性指数、电场和磁场的旋转角等。分析结果均显示,沿剖面方向中、浅部介质近似表现二维,各向异性指数偏小;深部三维性强,各向异性指数偏大;研究区域的局部构造走向和本区的区域构造走向大致一致,表现为北东向。同时分析了频率视电阻率、相位特征,从定性角度了解区域的电性结构,构造轮廓和可能存在的断裂等,为反演解释提供了依据。 针对大地电磁场信号观测中由电性横向分布不均匀性而导致的观测信号畸变,并结合信号观测区域的地质特征,本文利用Mohr圆阻抗张量分解技术分别对电场E与磁场H分量进行了旋转并得到区域构造与局部构造信息的特点,对WFSD-3MT剖面观测资料进行阻抗张量分解,消除了由不均匀体引起的在200Hz附近出现的不连续低阻干扰以及剖面650米处的假低阻异常及750米、920米处畸变等干扰,较真实地反映了观测剖面的电性分布特征。 针对特殊的地质构造特点建立相关模型,进行大地电磁正演模拟,再利用曲线特征指导实际资料的处理,可以取得显著的效果。 大地电磁反演方法采用一维(TE+TM)Occam反演结果作为初始模型,然后用非线性共轭梯度(NCLG)方法开展二维反演,进行资料处理,通过反演剖面对比解释,获得了汶川地震断裂带在井址区精细的电性结构特征和构造形态,且与实际钻探结果吻合。 综合大地电磁反演剖面、钻孔和相关地质资料,精细解译了汶川地震断裂带构造特征情况,为进一步研究龙门山构造带提供了相关依据。频率断面图和反演结果均显示龙门山早期地质活动复杂,主断裂附近伴随产生较多的次生断裂和地层的重复出现,显示了龙门山逆冲断层的叠瓦状特点。
【学位授予单位】:成都理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:P631.325

【参考文献】
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