云南高黎貢山典型板巖地震波各向異性研究

云南高黎貢山典型板巖地震波各向異性研究

作者:師大云端圖書館 時間:2018-10-13 分類:參考文獻 喜歡:2274
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【摘要】板巖是一種介于泥頁巖到變質巖的過渡性淺變質巖,是地球淺層地殼的主要組成部分之一,是一種在我國有著廣泛的分布且具有典型意義的巖石。通過查閱相關資料不難發現,以往有關于板巖的大部分研究往往主要集中在板巖的力學性質及其各向異性、水理特性、結構組分等方而,而很少涉及板巖地震波速度特性的研究。為了更好地來認識和識別這種具有典型代表意義的巖石,開展對板巖地震波速度特殊性質的研究是十分必要的,該工作對于認識、研究淺層地殼的各向異性也將具有深遠意義。本文對采自云南高黎貢山北段地區的新鮮板巖樣品進行了地震波速度、性質的室內實驗研究,按照相關規范選擇質地較均勻低孔隙度無明顯裂隙的巖塊來制取試樣,其中絕大部分工作是在中國地質科學院地質力學研究所的巖石物性實驗室(位于十三陵的實驗基地)完成(包括試樣的制取和圍壓0-200MPa條件下的波速測量),實驗設備主要為引自于美國NER公司的autolab2000c巖石物性測試系統,該系統能夠按要求完成圓柱試樣滲透率、電導率、三維地震波速等物性參數的測量。由于測量時所需最大圍壓條件的限制(autolab2000c設計圍壓為400MPa),本實驗所涉及的高壓部分實驗(即圍壓在0-600MPa)是在加拿大新斯科舍省省會哈利法克斯市的達爾豪斯高壓實驗室(DalhousieHighPressureLaboratory)完成,這主要因為目前能夠完成高圍壓條件下巖石地震波速度測量的國內實驗室是比較少的。通過這一系列的實驗獲得了板巖在圍壓10-600MPa條件下、不同構造主方向(X-面理內且平行于線理方向,Y-而理內且垂直于線理方向和z-垂直于層理方向)上的地震波速度。實驗結果為:在圍壓600MPa時,X、Y、Z三個方向的P波速度分別為6.58km/s、6.46km/s、5.91km/s,平均P波速度為6.30km/s;S波平均速度約為3.62km/s;縱橫波波速比Vp/Vs=1.74。并根據所獲取的數據,結合相關理論初步分析了板巖的地震波速度、橫波分裂及其縱橫波波速各向異性隨著圍壓的變化規律,發現:①無論是P波還是S波,隨圍壓的增加都有一個先是迅速增大,而后表現出隨著圍壓的繼續增加波速逐步斜率減小式的增加現象;②所測量的板巖在較低圍壓(即圍壓低于150MPa)條件時,板巖波速的各向異性隨圍壓升高而存在有一個迅速減小的過程,這可能主要是由于其內部微裂隙的定向排列(CPO)引起的,隨著圍壓的繼續增加(即當圍壓高于150MPa時),板巖的微裂隙已基本閉合,黑云母、陽起石等片狀礦物的定向排列成為其地震波各向異性的主導成因,此時板巖的各向異性基本上穩定的隨圍壓升高而趨于平緩的減小,如圍壓條件等于600MPa時,Vp、Vs的各向異性分別穩定在13%、16%左右。盡管我們可以對上地殼研究時進行地質取樣,但是對于地殼更深的部分和上地幔來說這些工作是不可能的。我們對于深部地殼和上地幔的組分、結構和演變的認識主要來源于眾多的地震反射和折射的測量結果。從巖性、礦物及化學組成方面對于這些地震數據的解譯很大程度上受到相關巖石或礦物組合能夠存在的溫度、壓力范圍與其原位觀測到的波速信息所限制。此外,巖石的地震波性質在礦業和巖土工程等方面也有重要應用。因此,這項研究不僅僅具有科研意義。本研究所獲取的基礎實驗數據及所探討的板巖地震波性質還將為確定地殼上部顯微裂隙的優選定向、淺層地殼的各向異性分析、地球物理模型條件約束等提供必要的基礎。
【作者】郭彬彬;
【導師】王紅才;
【作者基本信息】中國地質科學院,地質工程,2014,碩士
【關鍵詞】淺層地殼板巖;地震波速各向異性;橫波分裂;微裂隙;晶格優選方位;

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