云南高黎贡山典型板岩地震波各向异性研究

云南高黎贡山典型板岩地震波各向异性研究

作者:师大云端图书馆 时间:2018-10-13 分类:参考文献 喜欢:3452
师大云端图书馆

【摘要】板岩是一种介于泥页岩到变质岩的过渡性浅变质岩,是地球浅层地壳的主要组成部分之一,是一种在我国有着广泛的分布且具有典型意义的岩石。通过查阅相关资料不难发现,以往有关于板岩的大部分研究往往主要集中在板岩的力学性质及其各向异性、水理特性、结构组分等方而,而很少涉及板岩地震波速度特性的研究。为了更好地来认识和识别这种具有典型代表意义的岩石,开展对板岩地震波速度特殊性质的研究是十分必要的,该工作对于认识、研究浅层地壳的各向异性也将具有深远意义。本文对采自云南高黎贡山北段地区的新鲜板岩样品进行了地震波速度、性质的室内实验研究,按照相关规范选择质地较均匀低孔隙度无明显裂隙的岩块来制取试样,其中绝大部分工作是在中国地质科学院地质力学研究所的岩石物性实验室(位于十三陵的实验基地)完成(包括试样的制取和围压0-200MPa条件下的波速测量),实验设备主要为引自于美国NER公司的autolab2000c岩石物性测试系统,该系统能够按要求完成圆柱试样渗透率、电导率、三维地震波速等物性参数的测量。由于测量时所需最大围压条件的限制(autolab2000c设计围压为400MPa),本实验所涉及的高压部分实验(即围压在0-600MPa)是在加拿大新斯科舍省省会哈利法克斯市的达尔豪斯高压实验室(DalhousieHighPressureLaboratory)完成,这主要因为目前能够完成高围压条件下岩石地震波速度测量的国内实验室是比较少的。通过这一系列的实验获得了板岩在围压10-600MPa条件下、不同构造主方向(X-面理内且平行于线理方向,Y-而理内且垂直于线理方向和z-垂直于层理方向)上的地震波速度。实验结果为:在围压600MPa时,X、Y、Z三个方向的P波速度分别为6.58km/s、6.46km/s、5.91km/s,平均P波速度为6.30km/s;S波平均速度约为3.62km/s;纵横波波速比Vp/Vs=1.74。并根据所获取的数据,结合相关理论初步分析了板岩的地震波速度、横波分裂及其纵横波波速各向异性随着围压的变化规律,发现:①无论是P波还是S波,随围压的增加都有一个先是迅速增大,而后表现出随着围压的继续增加波速逐步斜率减小式的增加现象;②所测量的板岩在较低围压(即围压低于150MPa)条件时,板岩波速的各向异性随围压升高而存在有一个迅速减小的过程,这可能主要是由于其内部微裂隙的定向排列(CPO)引起的,随着围压的继续增加(即当围压高于150MPa时),板岩的微裂隙已基本闭合,黑云母、阳起石等片状矿物的定向排列成为其地震波各向异性的主导成因,此时板岩的各向异性基本上稳定的随围压升高而趋于平缓的减小,如围压条件等于600MPa时,Vp、Vs的各向异性分别稳定在13%、16%左右。尽管我们可以对上地壳研究时进行地质取样,但是对于地壳更深的部分和上地幔来说这些工作是不可能的。我们对于深部地壳和上地幔的组分、结构和演变的认识主要来源于众多的地震反射和折射的测量结果。从岩性、矿物及化学组成方面对于这些地震数据的解译很大程度上受到相关岩石或矿物组合能够存在的温度、压力范围与其原位观测到的波速信息所限制。此外,岩石的地震波性质在矿业和岩土工程等方面也有重要应用。因此,这项研究不仅仅具有科研意义。本研究所获取的基础实验数据及所探讨的板岩地震波性质还将为确定地壳上部显微裂隙的优选定向、浅层地壳的各向异性分析、地球物理模型条件约束等提供必要的基础。
【作者】郭彬彬;
【导师】王红才;
【作者基本信息】中国地质科学院,地质工程,2014,硕士
【关键词】浅层地壳板岩;地震波速各向异性;横波分裂;微裂隙;晶格优选方位;

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