Estimation of the 3D correlation structure of an alluvial aquifer from surface-based multi-frequency ground-penetrating radar reflection data     

Zhiwei Xu  James Irving  Kyle Lindsay  John Bradford  Peimin Zhu  Klaus Holliger 《Geophysical Prospecting》2020,68(2):678-689

Knowledge about the stochastic nature of heterogeneity in subsurface hydraulic properties is critical for aquifer characterization and the corresponding prediction of groundwater flow and contaminant transport. Whereas the vertical correlation structure of the heterogeneity is often well constrained by borehole information, the lateral correlation structure is generally unknown because the spacing between boreholes is too large to allow for its meaningful inference. There is, however, evidence to suggest that information on the lateral correlation structure may be extracted from the correlation statistics of the subsurface reflectivity structure imaged by surface-based ground-penetrating radar measurements. To date, case studies involving this approach have been limited to 2D profiles acquired at a single antenna centre frequency in areas with limited complementary information. As a result, the practical reliability of this methodology has been difficult to assess. Here, we extend previous work to 3D and consider reflection ground-penetrating radar data acquired using two antenna centre frequencies at the extensively explored and well-constrained Boise Hydrogeophysical Research Site. We find that the results obtained using the two ground-penetrating radar frequencies are consistent with each other, as well as with information from a number of other studies at the Boise Hydrogeophysical Research Site. In addition, contrary to previous 2D work, our results indicate that the surface-based reflection ground-penetrating radar data are not only sensitive to the aspect ratio of the underlying heterogeneity, but also, albeit to a lesser extent, to the so-called Hurst number, which is a key parameter characterizing the local variability of the fine-scale structure.  相似文献   

内蒙古狼山地区早二叠世花岗闪长岩的年代学、地球化学特征及其构造背景     

田健  滕学建  刘洋  滕飞  郭硕  何鹏  王文龙 《中国地质》2020,47(3):767-781

内蒙古狼山山脉西侧分布有大面积的晚古生代岩浆岩,其时代集中在早石炭世—晚二叠世,不同时代岩浆岩岩石组合对于认识狼山地区晚古生代构造背景具有重要的意义。文章通过岩石学、岩相学、地球化学及Hf同位素等方法,对狼山地区查干乃呼都格一带花岗闪长岩体进行了研究。该岩体岩性为花岗闪长岩,LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄显示,其206Pb/238U加权平均年龄为(299±1)～(293±2) Ma。岩石暗色矿物为角闪石及黑云母,富含闪长质包体,P_2O_5含量与SiO_2含量之间显示良好的负相关性,富钠(Na_2O含量为3.45%～4.96%),高钠钾比值(Na_2O/K_2O比值为1.33～2.52),岩石地球化学特征显示花岗岩成因类型为Ⅰ型花岗岩。岩石具有负的ε_(Hf)(t)值(-6.3～-2.0)及T_(DM2)为1437～1704 Ma(平均值为1606 Ma),显示了古—中元古代古老地壳熔融的特点,ε_(Hf)(t)-t及角闪石成因图解显示源区有幔源岩浆参与。花岗岩富集大离子亲石元素Rb、K、Pb,不同程度的亏损高场强元素Nb、Ta、P、Ti,轻稀土富集,重稀土亏损,弱的负Eu异常,显示了岩浆弧的地球化学特征。结合晚石炭世—早二叠世狼山地区侵入岩岩石组合为闪长岩+石英闪长岩+花岗闪长岩(英云闪长岩),早—中二叠世大石寨组火山岩岩石组合为玄武岩+玄武安山岩+安山岩+英安岩,总体反映了陆缘弧的岩石组合;狼山地区早二叠世处于大陆边缘弧的构造背景,与华北地块北缘中东部可以对比。  相似文献   

川滇地块西部差异性旋转的构造意义:青藏高原东南缘白垩纪红层古地磁学新证据          下载免费PDF全文

王恒  杨振宇 《地球物理学报》2019,62(5):1789-1808

印度—欧亚板块碰撞以来青藏高原内部及其周缘地区经历了复杂的构造演化,复杂构造变形区的复合构造使得古地磁的数据解释究竟代表区域的构造旋转还是只能反映局部的构造变形一直是备受关注的问题.本文通过采集川滇地块西缘渔泡江断裂东侧三岔河地区白垩纪红层古地磁样品,揭示采样区差异性旋转并探讨川滇地块西部自中新世以来的构造演化规律.前人的地质调查表明川滇地块渔泡江断裂东侧上白垩统赵家店组地层发育倾伏褶皱.三岔河剖面以三岔河镇为界分为南北两段,三岔河南段剖面高温剩磁分量平均方向在倾斜校正后Ds=29.3°,Is=45.7°,ks=54.3,α95=6.6°,倾伏地层产状校正后Ds=30.6°,Is=46.6°,ks=69.3,α95=5.8°;而三岔河北侧剖面高温剩磁分量平均方向在倾斜校正后Ds=350.4°,Is=42.1°,ks=69.4,α95=9.2°,倾伏地层产状校正后Ds=347.4°,Is=41.9°,ks=96.6,α95=7.8°;两组高温剩磁分量均通过了褶皱检验,表明其获得于褶皱形成之前.相对于东亚稳定区80Ma古地磁极,三岔河南侧剖面发生了20.5°±4.8°的顺时针构造旋转量,与楚雄盆地核部之间不存在差异性旋转;但三岔河镇以北剖面却发生了22.7°±6.6°的逆时针旋转.综合分析川滇地块内部的古地磁数据表明自中新世以来川滇地块南部楚雄盆地经历了约20°的顺时针构造旋转,而三岔河镇北侧经历了约20°逆时针旋转.进一步分析表明三岔河北侧剖面相对于南侧剖面经历了约40°的逆时针旋转,可能由于研究区的滑脱构造导致岩石薄弱层拆离滑脱所引起.  相似文献   

太行山南端浅层速度结构成像和隐伏断裂探测   总被引：1，自引：0，他引：1  

徐增波  刘保金  姬计法  鄷少英  袁洪克  谭雅丽  王宏伟 《大地测量与地球动力学》2019,39(1):88-92

利用太行山南端的深地震反射剖面数据，运用初至波层析成像方法反演得到该区域的浅层P波速度结构和基底面展布形态，发现剖面浅部的P波速度变化与沉积盖层厚度和断裂分布有着较好的对应关系。利用跨断裂完成的浅层地震反射剖面，对区域内2条第四纪隐伏活动断裂进行高分辨率成像。结果表明，汤西断裂为东倾的正断层，控制汤阴地堑的西边界，活动年代为中更新世；汤东断裂为西倾的正断层，是汤阴地堑的主控边界断裂，活动年代为晚更新世。  相似文献   

青藏高原东南缘Moho面速度密度跃变研究   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

董蕾  沈旭章  钱银苹 《地球物理学报》2020,63(3):915-927

青藏高原东南缘地下深部结构的研究对了解青藏高原的变形机制和动力学过程具有重要意义.本文利用四川、云南固定台站记录到的远震波形资料,首先采用接收函数H-k叠加方法获得青藏高原东南缘台站下方的地壳厚度和波速比.进而利用接收函数一次转换波和多次波幅度信息确定了青藏高原东南缘Moho面上的S波速度和密度跃变.研究结果表明:研究区由南到北地壳厚度逐渐增加,从永德、沧源、孟连地区的33 km左右增至巴塘地区的69.7 km左右,厚度变化了近乎37 km.四川盆地和松潘甘孜块体南部的姑咱地区具有高泊松比、速度密度跃变较小特征,表明这两个地区含有较多铁镁物质.腾冲地区、龙门山西侧的汶川地区、四川盆地西南缘的沐川地区以及则木河断裂的石门坎至东川地区同属于高泊松比、速度密度跃变较大,显示这些地区壳内存在部分熔融.  相似文献   

青藏高原东北缘重力场深部结构及其动力学特征          下载免费PDF全文

王鑫  姜文亮  张景发  王德华  田云峰  申文豪 《地球物理学报》2020,63(3):988-1001

本文采用欧拉反褶积、场源参数成像(SPI)、场源边界提取(SED)、莫霍面反演、地壳三维可视化等多源方法,对青藏高原东北缘地区的布格重力场进行反演与分析,深入研究该地区的深部结构与变形特征,探讨区域深部孕震环境及动力学机制.研究表明,青藏高原东北缘的布格重力场整体呈负异常值,具有明显的分区性,表现出鄂尔多斯盆地异常值相对偏高、阿拉善块体次之、青藏高原块体极低的特点,其中海源断裂系形成了一条宽缓的弧形重力梯度条带,梯度值达1.2 mGal·km^-1.欧拉结果显示,鄂尔多斯盆地相比于青藏高原块体而言,场源点具有较强的均一性,场源强度值高(密度值高)且深度稳定在25~32 km范围内,而高原块体的中下地壳尺度广泛分布着低密度异常体.SPI图可知,海源弧形断裂系位于“浅源异常”弧形区,反映其地壳较为活跃,易发生中强地震.SED图揭示青藏高原地壳向东北扩展,经过几大断裂系的调节后运动矢量向东或东南转化,SED与GPS、SKS运动特征大致相同,说明地表-地壳-地幔的运动特征有着较强的一致性.青藏高原东北缘地区壳幔变形是连贯的,加之莫霍面由北向南、由东向西是逐渐加深的,因此属于垂向连贯变形机制,不符合下地壳管道流动力学模式.区域形成了似三联点构造格局,其中海源弧形断裂系的深部地壳结构复杂,高低密度异常体复杂交汇,是青藏高原、阿拉善、鄂尔多斯三大块体相互作用的重要枢纽,其运动学特征总体为中段走滑尾端逆冲,而断裂系正处于大型的弧形莫霍面斜坡带之上,具备强震的深部孕震环境,因此大尺度的运动调节与深部孕震条件共同促使了该地区中强震的多发.  相似文献   

Clinoform growth and sediment flux into late Cenozoic Qiongdongnan shelf margin,South China Sea     

Si Chen  Ronald Steel  Hua Wang  Rui Zhao  Cornel Olariu 《Basin Research》2020,32(2):302-319

The South China Sea continental margin in the Qiongdongnan Basin (QDNB) area has incrementally prograded since 10.5 Ma generating a margin sediment prism more than 4km-thick and 150–200 km wide above the well-dated T40 stratigraphic surface. Core and well log data, as well as clinoform morphology and growth patterns along 28 2D seismic reflection lines, illustrate the evolving architecture and margin morphology; through five main seismic-stratigraphic surfaces (T40, T30, T27, T20 and T0) frame 15 clinothems in the southwest that reduce over some 200 km to 8 clinoforms in the northeast. The overall margin geometry shows a remarkable change from sigmoidal, strongly progradational and aggradational in the west to weakly progradational in the east. Vertical sediment accumulation rate increased significantly across the entire margin after 2.4 Ma, with a marked increase in mud content in the succession. Furthermore, an estimate of sediment flux across successive clinoforms on each of the three selected seismic cross sections indicate an overall decrease in sediment discharge west to east, away from the Red River depocenter, as well as a decrease in the percentage of total discharge crossing the shelf break in this same direction. The QDNB Late Cenozoic continental margin growth, with its overall increased sediment flux, responded to the climate-induced, gradual cooling and falling global sea level during this icehouse period.  相似文献   

丽江-小金河断裂全新世滑动速率研究     

郜宇  丁锐  张世民  任俊杰 《震灾防御技术》2019,14(3):617-627

丽江-小金河断裂与锦屏山断裂共同控制着青藏高原东南边界，研究该断裂的滑动速率有助于理解青藏高原东南缘区域变形模式。本文通过高分辨率遥感影像解译与野外地质调查，发现该断裂错断了一系列河流阶地与洪积扇，且以左旋走滑为主兼具倾滑分量。通过无人机断错地貌测量与碳同位素断代，获得红星-尖山营断裂段全新世左旋走滑速率为（3.32±0.22）mm/a，垂直滑动速率为（0.35±0.02）mm/a；汝南-南溪断裂段北支全新世左旋走滑速率为（2.37±0.20）mm/a。  相似文献   

塔里木盆地南缘8.5 ka以来的黄土岩石磁学特征及其磁化率变化机制          下载免费PDF全文

吕爽  韩文霞  张涛  韩凤清  卢胜城  马学海  张志高 《地球物理学报》2019,62(8):3053-3066

黄土岩石磁学参数是古气候研究中的重要指标，其中磁化率应用最为广泛，并在黄土高原地区取得重大进展，其受控于成壤作用的变化机制也被普遍接受.然而在黄土高原外缘的新疆地区，磁化率的变化机制仍不明确，导致磁化率的古气候意义在该区存在较大争议.本文选取塔里木盆地南缘具有精确年代控制的典型黄土剖面（羊场剖面）开展岩石磁学和高分辨率磁化率研究，利用交叉小波分析方法并结合剖面粒度、矿物及元素特征对该地区磁化率变化机制进行初步探讨.结果显示，羊场剖面的岩石磁学性质主要由粗颗粒软磁性矿物所控制，同时也表现出一定的顺磁性特征.根据载磁矿物和磁化率变化特征可将剖面进一步划分为两个阶段：阶段Ⅰ（8.5~2.5 ka），载磁矿物以亚铁磁性的磁铁矿为主，磁化率值整体较高；阶段Ⅱ（2.5~0.2 ka），亚铁磁性矿物依然占据主导地位，但硬磁性矿物和以黄铁矿为代表的顺磁性矿物相对增多，磁化率值显著降低.相关性研究和交叉小波分析表明：阶段Ⅰ磁化率与粗颗粒组分的变化具有一致性，符合"风速论"模式；阶段Ⅱ磁化率不仅与粗颗粒组分具有明显的正相关关系，而且与指示成壤作用强度的频率磁化率百分含量呈现出显著的负相关关系，暗示了阶段Ⅱ的磁化率变化可能受到"风速论"和"还原性成壤"模式的共同影响.本文拓宽了对新疆地区黄土岩石磁学特征及其磁化率变化机制的深入理解，也为利用磁化率恢复新疆及中亚地区全新世以来的古气候变化历史提供了新的线索.  相似文献   

南海西南次海盆岩石圈结构及其地质意义          下载免费PDF全文

胡立天  张培震  郝天珧  徐亚 《地球物理学报》2019,62(9):3464-3481

南海地区岩石圈资料稀少，阻碍了其形成演化过程的研究.为此，本次研究结合大地热流、空间重力异常、高程、大地水准面和地震数据，在南海西南次海盆反演了两条2.5维岩石圈剖面.本次计算基于三种假设：岩石圈地幔的密度取决于岩石温度；研究区岩石圈处于热稳定状态；研究区处于重力均衡状态.在剖面A-E中，岩石圈底界面从珠江口盆地的105 km迅速抬升到西沙海槽处的50 km，在西沙海槽、西沙-中沙群岛和西南次海盆变化不大，为50~60 km.在剖面F-I中，岩石圈底界面从西沙群岛-中建地块处的88 km向海盆逐渐抬升，在西南次海盆处为46~50 km，到郑和隆起再逐渐变深至64 km.我们比较了西南次海盆岩石圈的冷却模型和热稳定模型，根据冷却模型由水深和热流数据所推断的西南次海盆年龄比实际年龄差很多，说明冷却模型不适用于西南次海盆.通过对比剖面A-E和剖面F-I，说明了剖面A-E经历了更长时间的拉伸，证明南海西南次海盆在形成演化过程中是从北东向南西逐步打开的渐进式扩张.最后，我们综合分析西南次海盆及其大陆边缘的岩石圈结构、减薄陆壳区范围、碳酸盐台地的分布、下地壳韧性流动、流变结构和沉积层特征等多方面资料，认为西南次海盆在形成演化过程中岩石圈地幔首先破裂而地壳后破裂，属于type Ⅱ型非火山型大陆边缘.  相似文献