富钴结壳高分辨率定年:地球轨道周期印记法与~(230)Th_(ex)/~(232)Th测年法对比研究

由于海山富钴结壳的生长速率十分缓慢,长期以来,对其年代和生长速率的高分辨率准确测定一直是个难题.利用电子探针原位提取中太平洋海山富钴结壳(样品号:CB14)的元素含量变化剖面,运用功率谱分析方法识别结壳第一亚层(0～3mm)Al元素含量变化曲线中存在的显著周期,通过与米兰柯维奇周期的匹配,获得结壳的高分辨率生长速率.同时,利用数控微钻对该结壳的第一亚层以0.1mm为间隔进行高分辨率连续取样,并利用230Thex/232Th法对其进行测年.结果表明利用地球轨道周期印记法得到结壳的第一亚层生长速率为2.14mm/Ma,与利用230Thex/232Th测年法获得的结壳的生长速率(2.15mm·Ma?1)相吻合,同时得到结壳第一亚层(0～3mm)底界的年龄约为1.4Ma.认为地球轨道的周期性变化所引起的气候与环境效应在结壳的生长剖面上打下了烙印,利用地球轨道周期印记法确定富钴结壳的生长速率是一个有效而且可靠的新方法,可应用于为世界海域富钴结壳建立高分辨率长序列的年代框架.     

中太平洋富钴结壳的Os同位素定年与结壳生长间断

准确测定富钴结壳的生长年代和间断迄今仍为一项难度较大的工作,制约着对结壳的成因、发育过程与控制因素、区域构造古海洋学背景等的研究．选取中太平洋海山具有清晰多层构造的一个富钴结壳进行逐层采样分析,综合运用Co通量定年法、与海水^187Os／^188Os演化曲线对比定年法、钙质超微化石地层划分等多种年代学方法,确定该富钴结壳的初始生长年龄为晚白垩世Campanian期（约75～80Ma）,并发现早古新世、中始新世、晚始新世、早一中中新世等4个时段不等的间断期,为该区结壳发育过程及其所揭示的古海洋环境演化的深入研究提供了重要的时代背景．     

富钴结壳高分辨率定年：地球轨道周期印记法与^230Thex／^232Th测年法对比研究

由于海山富钴结壳的生长速率十分缓慢,长期以来,对其年代和生长速率的高分辨率准确测定一直是个难题．利用电子探针原位提取中太平洋海山富钴结壳（样品号：CB14）的元素含量变化剖面,运用功率谱分析方法识别结壳第一亚层（03mm）A1元素含量变化曲线中存在的显著周期,通过与米兰柯维奇周期的匹配,获得结壳的高分辨率生长速率．同时,利用数控微钻对该结壳的第一亚层以0．1mm为间隔进行高分辨率连续取样,并利用^230Thex／^232Th法对其进行测年．结果表明利用地球轨道周期印记法得到结壳的第一亚层生长速率为2．14mm／Ma,与利用^230Thex／^232Th测年法获得的结壳的生长速率（2．15mm．Ma^-1）相吻合,同时得到结壳第一亚层（0～3mm）底界的年龄约为1．4Ma．认为地球轨道的周期性变化所引起的气候与环境效应在结壳的生长剖面上打下了烙印,利用地球轨道周期印记法确定富钴结壳的生长速率是一个有效而且可靠的新方法,可应用于为世界海域富钴结壳建立高分辨率长序列的年代框架．     

太平洋富钴结壳高密度环境记录解读

生长缓慢、具有层带结构的海山富钴结壳蕴含着高信息密度的古海洋环境变化记录．具有微米级空间分辨率的现代微探针技术可解读结壳中的环境信息．采用具有微米级空间分辨率和ng／g级检出限的激光剥蚀电感耦合等离子体质谱与电子探针相结合,测定了采自中、西太平洋海山区4个典型板状结壳样品剖面中包括全部稀土在内的40多个元素的微区分布,获得了结壳生长期这些元素的分布及其相互关系变化的特征曲线;采用^10Be法和经验公式法相结合,对结壳整个生长期进行了生长速率计算和定年．重点讨论了A1／（Fe＋Mn）及P和Y／Ho记录的古海洋环境和古气候意义,认为Al／（Fe＋Mn）记录可反映亚洲季风气候的演化历史;通过将P和Y／Ho记录与深海沉积物的碳同位素记录进行对比,认为它们是生物成因事件的指示剂．最后对结壳定年及现代微探针技术的方法学问题进行了讨论．     

人造砂岩制作方法及其声学性质研究

人造砂岩具有参数可控特点,可广泛的应用于物理模拟及实验研究领域,文章介绍了压制法制作人造砂岩的基本流程.对人造砂岩物理参数及声学性质进行实验研究.测量了密度、孔隙度等参数,给出压制压力与密度、纵波速度关系图.利用超声波透射法测量人造砂岩纵横波速度,对人工砂岩在饱含气与饱含水状态下速度变化进行定量分析,给出纵横波速度随孔隙度变化曲线.饱含气状态变化到饱含水状态后,纵波速度上升,横波速度下降.利用Gassmann方程对流体替换后速度进行预测,实际测试数据的纵波速度与预测计算数据比较吻合.纵横波速度变化规律与天然砂岩基本一致.     

太平洋海山富钴结壳生长过程与新生代海洋演化关系

利用Os同位素地层学方法结合钴含量经验公式,确定了分布于太平洋海山的两个富钴结壳的生长年龄,其中MHD79自距今75Ma开始生长,经历了4次生长间断,分别在63～59,51—42,38～33和25～11Ma．MP3D10推测于距今62Ma以前开始生长,其间经历了5次生长间断,分别在62～59,51～40,38～33,23～11和8—4Ma．通过与前人的研究成果包括ODP144航次以及中太平洋海山的结壳CD29．2,N5E．06和N1．15进行对比研究,发现它们比较一致的5个生长与间断时期与新生代海洋演化过程存在着密切的关系．古新世碳同位素最高期（PCIM）全球海洋生产力上升,刺激了海山结壳的生长,富钴结壳的第一个生长间断（Ⅰ）结束．古新世一始新世最暖期（PETM）,虽然海水的垂直交换减弱,但强烈的陆地化学风化致使大量的陆源营养物质输入,生物生产率上升,没有发生结壳的生长间断．而早始新世气候最佳期（EECO）距今52—50Ma,两极温暖,纬向温度梯度小,风驱海洋循环及上升流活动微弱,陆地风化作用亦减弱,开放大洋的生物生产力下降,富钴结壳再次出现生长间断（Ⅱ）．中始新世早期．始新世晚期、渐新世是一个长期渐进的变冷过程,海洋循环和上升流活动增强导致的生物生产力上升,并由此造成水成成因元素Fe,Mn和Co及生物成因元素Cu和Zn含量增加,是研究区最有利于富钴结壳生长的阶段（生长期Ⅲ,Ⅳ）,其间的间断期Ⅲ对应于始新世．渐新世界线,推测与始新世-渐新世之交的全球气候转型、天体撞击事件有关．中新世早至中期研究区富钴结壳经历的一次较大规模的生长间断（间断期Ⅳ）,推测与中新世早期短暂的气候回暖,南极底流的暂时退缩有关．其后南极冰盖扩展,底层水环流增强,大洋肥力增加,一度中断的结壳于中新世晚期又继续生长（生?     

来自海底高速层径向波的理论地震图研究

本文利用各向异性反射率技术计算理论地震图,提出海底高速薄层会产生沿高速层水平传播的波（简称径向波）,这种波在水层中作为P波,在固液界面激发下行横波,该均匀横波以临界角入射高速薄层,在层内作为超临界角的非均匀横波水平传播,再以临界角转换为上行传播的均匀横波,最终在固液界面上行透射转换为水层中P波.高速薄层传播的径向波不同于界面折射波,也不同于具有频散的面波和通道波.理论地震图的研究表明,径向波具有线性时距,能与海底强反射具有同等振幅水平;径向波有其振幅、时距位置和斜率这些观测记录参数,分别对应高速层的厚度、深度和近似的横波速度;径向波可以克服折射波解释中遇到的振幅强弱和高速层速度等困难.径向波可作为探测海底高速薄层的有力工具,对于研究高速层屏蔽、海底反射类型的多样性和相应的资料处理解释有重要意义.     

低信噪比海底多分量地震数据波场分离方法

以多分量地震观测为基础,联合纵波和转换横波数据能更有效地估计地下介质的弹性和物性参数,提升地质构造成像与油气储层描述的精度.在海底多分量地震数据处理过程中,观测记录的上-下行波分解和P/S波分离可压制水层鸣震以及P与S波之间的串扰,对偏移成像和纵横波速度建模至关重要.但受海底环境、仪器与观测因素共同影响,许多海底多分量地震资料都无法基于现有的海底波场分离方法与流程取得合理的结果.本文以海底声波场与弹性波场分离基本原理为基础,通过对方法流程的修正,摆脱常规流程对中小偏移距直达波信号的依赖性.借助模拟数据实验讨论了波场分离对海底介质参数、噪声的敏感性.结合东海YQ探区海底多分量地震资料上-下行P/S波分离及其叠前深度偏移处理,验证了本文方法流程的可行性.     

考虑水层鸣震的海底多分量数据转换波走时反演方法

海底多分量地震数据在完成上-下行P/S波分离之后,基本消除了检波器端的多次波信号,但仍受到一些源端多次波的干扰.在浅水(水深在500 m以内)、软海底环境下,经海底与海面各反射一次的水层鸣震因能量较强,对反射波偏移成像与速度分析造成极大的困扰.就横波速度分析而言,含源端水层鸣震的PPS波对一次转换PS波形成主导性干扰.本文从走时反演的视角,基于声波方程建立描述PS波和PPS波的Born模拟算子,提出同时拟合这两种S波震相的反射走时反演方法及相应的梯度预条件技术.合成数据实验表明,该方法可克服源端强水层鸣震的影响,改善转换波走时拟合条件,提高横波速度反演精度.     

三维地震与OBS联合勘探揭示的神狐海域含水合物地层声波速度特征

以三维高分辨地震与海底高频地震仪（OBS）联合勘探数据为基础,获得海底之下沉积层的地震反射成像剖面及多波信息,并以此确定研究区含天然气水合物沉积层的纵、横波速度的变化特征.根据走时反演获得的横波速度与纵波速度对比分析发现,研究区海底之下500 m深度范围内的某些沉积层具有较高的纵横波速度,这一纵波速度升高区域与水合物稳定带对应,而纵波速度下降并且横波速度变化较小的区域,可能与游离气的存在相关.游离气的可能存在与基于这一区域2007年钻探测井结果的普遍认识不完全相符.     

Acoustic and electromagnetic properties of soils saturated with salt water and NAPL

Electrical, seismic, and electromagnetic methods can be used for noninvasive determination of subsurface physical and chemical properties. In particular, we consider the evaluation of water salinity and the detection of surface contaminants. Most of the relevant properties are represented by electric conductivity, P-wave velocity, and dielectric permittivity. Hence, it is important to obtain relationships between these measurable physical quantities and soil composition, saturation, and frequency. Conductivity in the geoelectric frequency range is obtained with Pride's model for a porous rock. (The model considers salinity and permeability.) White's model of patchy saturation is used to calculate the P-wave velocity and attenuation. Four cases are considered: light nonaqueous phase liquid (LNAPL) pockets in water, dense nonaqueous phase liquid (DNAPL) pockets in water, LNAPL pockets in air, and DNAPL pockets in air. The size of the pockets (or pools), with respect to the signal wavelength, is modeled by the theory. The electromagnetic properties in the GPR frequency range are obtained by using the Hanai–Bruggeman equation for two solids (sand and clay grains) and two fluids (LNAPL or DNAPL in water or air). The Hanai–Bruggeman exponent (1/3 for spherical particles) is used as a fitting parameter and evaluated for a sand/clay mixture saturated with water.Pride's model predicts increasing conductivity for increasing salinity and decreasing permeability. The best-fit exponent of the Hanai–Bruggeman equation for a sand/clay mixture saturated with water is 0.61, indicating that the shape of the grains has a significant influence on the electromagnetic properties. At radar frequencies, it is possible to distinguish between a water-saturated medium and a NAPL-saturated medium, but LNAPL- and DNAPL-saturated media have very similar electromagnetic properties. The type of contaminant can be better distinguished from the acoustic properties. P-wave velocity increases with frequency, and has dissimilar behaviour for wet and dry soils.     

Correlating P-wave Velocity with the Physico-Mechanical Properties of Different Rocks

In mining and civil engineering projects, physico-mechanical properties of the rock affect both the project design and the construction operation. Determination of various physico-mechanical properties of rocks is expensive and time consuming, and sometimes it is very difficult to get cores to perform direct tests to evaluate the rock mass. The purpose of this work is to investigate the relationships between the different physico-mechanical properties of the various rock types with the P-wave velocity. Measurement of P-wave velocity is relatively cheap, non-destructive and easy to carry out. In this study, representative rock mass samples of igneous, sedimentary, and metamorphic rocks were collected from the different locations of India to obtain an empirical relation between P-wave velocity and uniaxial compressive strength, tensile strength, punch shear, density, slake durability index, Young’s modulus, Poisson’s ratio, impact strength index and Schmidt hammer rebound number. A very strong correlation was found between the P-wave velocity and different physico-mechanical properties of various rock types with very high coefficients of determination. To check the sensitivity of the empirical equations, Students t test was also performed, which confirmed the validity of the proposed correlations.     

Relationship between P- and S-wave velocities and geological properties of near-surface sediments of the continental slope of the Barents Sea

Seismic velocities ( V _p and V _s) of compressional (P-) and shear (S-) waves are important parameters for the characterization of marine sediments with respect to their sedimentological and geotechnical properties. P- and S-wave velocity data of near-surface marine sediments (upper 9 m) of the continental slope of the Barents Sea are analysed and correlated to sedimentological and geotechnical properties. The results show that the S-wave velocity is much more sensitive to changes in lithology and mechanical properties than the P-wave velocity, which is characterized by a narrow range of values. The correlation coefficients between S-wave velocity and silt and clay content, wet bulk density, porosity, water content and shear strength are higher than 0.5 while the correlation coefficients of P-wave velocity and the same parameters are always lower than 0.4. Although the relationship between V _s and clay content has been widely described, the data show that V _s is better correlated with silt content than with clay content for the sediments of the area investigated. However, they show different trends. While V _s increases with increasing clay content, it decreases with increasing silt content.     

Characteristic of crustal structure beneath the rifts in southern Tibetan plateau

The method of 2-D travel time inversion,which can be applied to determining 2-D velocity structure and in-terfaces simultaneously,is used in this paper to reprocess the data of Paiku Co-Pumoyingcuo seismic profile across the Ny-ima-Tingri rift and Shenzha-Dinggye rift. P-wave velocity structure and interfaces beneath the profile are obtained. The in-terfaces in the crust near Tingri and Dinggye which are located on rifts have a tendency to uplift,and velocities of middle and lower crusts are high. Low veloc...     

制样拌和方法对木质素纤维改良黄土强度的影响

为减小室内试验中得到的木质素纤维改良黄土试样试验数据的离散程度,对采用稀释拌和法与直接拌和法制备的改良黄土试样分别进行了无侧限抗压强度试验。通过对比两种拌和方法所制备试样的干密度变化率和无侧限抗压强度的离散性,分析了拌和方法对试样强度产生的影响。结果表明:稀释拌和法所制备的改良黄土试样养护前后干密度变化更相近,同一掺量试样的干密度变化率离散程度均小于直接拌和法所制备试样;稀释拌和法与直接拌和法所制备试样均能反应改良黄土无侧限抗压强度受掺量影响的基本趋势,但稀释拌和法所制备试样的无侧限抗压强度试验结果更加稳定,能更好的反映出木质素纤维掺量变化对改良黄土试样强度的影响。     

基于变形P-L模型的矩阵方程迭代精细横波预测

横波速度预测问题的关键有两个,一是如何建立合理的岩石物理模型,二是针对建立的横波预测目标函数,如何准确高效地求解.针对第一个问题,对Pride模型和Lee模型(P-L模型)进行变形,提出拟固结指数的概念,将干岩石模量和岩石基质模量相联系,变形后的P-L模型在没有降低P-L模型准确度的情况下简化了问题的复杂度,建立起了饱和流体岩石弹性模量与干岩石模量、岩石基质模量、混合流体模量之间的关系,进而计算理论上的纵波速度,并通过比较实测纵波速度与计算的理论纵波速度大小,最终建立了横波预测的目标函数.针对第二个问题,借鉴了地震反演的思路,将该目标函数的最优化问题转化为线性矩阵方程组迭代求解问题,通过几步迭代就可以求解出合适的拟固结指数,进而得到预测横波速度.实际验证和应用表明,该横波预测方法具有很好的稳定性和准确性,并且岩石物理模型的构建和目标函数的求解思路可用于其他储集类型地层的横波预测.     

Atmospheric nitrogen deposition to the North Sea

The groups of nitrogen components that contribute most to the eutrophication of the sea are ammonia, nitrogen oxides and their respective reaction products. The emission of ammonia is mainly from animal husbandry, whereas the emission of nitrogen oxides is mainly from combustion processes. Ammonia reacts in the atmosphere to form particulate ammonium. Nitrogen oxides react to form nitric acid, nitrous acid, particulate nitrate and peroxyacetyl nitrate. The various nitrogen components have different physical and chemical properties. Therefore, their dry and wet deposition velocities differ. The dry deposition velocity of gas to the sea depends on its solubility, reactivity, concentration in seawater and the wind speed. The dry deposition velocity of a particle depends on its size and the wind speed. The wet removal rate is a function of meteorological conditions. For a gas it further depends on the solubility and reactivity of the gas. For a particle, it further depends on the particle's ability to act as a condensation nucleus for particles. The total deposition of ammonia and its reaction products to the North Sea is about 140 kt N a⁻¹. The total deposition of nitrogen oxides and their reaction products is about 200 kt N a⁻¹.     

水饱和裂纹对地壳岩样中地震波速及各向异性的影响

选择４种地壳岩石样品,经干燥或水饱和处理后在不同围压条件下测量了在其中传播的纵、横波的速度及其各向异性．在大气压条件下低孔隙度(＜１％岩样中,水饱和样品中的纵波速度明显地比干燥样品中的高,但横波速度的差别不大．因为在低孔隙度岩样中纵波速度对孔隙流体的反应比横波速度敏感,可以用泊松比的变化来反映随着围压的增加晶粒间流体对弹性波传播特性的影响．根据实验数据,按Ｏ’Ｃｏｎｎｅｌｌ模型分别计算了干燥和水饱和岩样中的裂纹密度,与通过实测体应变曲线得到的裂纹孔隙度十分吻合．利用横波的速度和偏振特性可以推断岩样中定向排列微裂纹的空间取向情况．研究表明,同时测量在岩样中传播的纵、横波的速度,通过Ｖｐ／Ｖｓ比值可以给出有关颗粒边界流体的证据,也可以估计岩样中的裂纹密度．     

利用时移层析成像方法揭示与2014年云南鲁甸MS6.5地震有关的P波速度变化

基于双差层析成像的时移层析成像方法能够获得不同时间段之间的地下介质的速度变化,且不同的数据分布和质量对结果影响较小.在本研究中我们使用云南地震区域台网所记录到的P波绝对到时及相对到时数据,利用时移层析成像方法得到了2014年鲁甸M S6.5地震发生前后震源区高精度的P波速度变化的时空分布.结果表明:2014年鲁甸地震发生后,震源区同震期P波速度下降,但没有下降至最大,而是在震后1—4个月内下降至最大,接着P波速度开始上升,震源区开始愈合,愈合过程从浅层逐渐发展至深层,逐渐恢复至震前水平.同时发现在空间上P波速度变化与余震分布变化相一致,鲁甸地震同震应力变化与速度变化之间也有较好的一致性,所以认为地震引起的应力变化是造成鲁甸地震速度变化的一个重要原因,余震的动态和静态应力造成了震源区介质物理属性的改变从而影响了P波速度的变化.     

岩石的等效孔隙纵横比反演及其应用

通过融合Gassmann方程和由微分等效介质理论建立的干岩石骨架模型--DEM解析模型,本文提出根据纵波(和横波)速度反演岩石等效孔隙纵横比进行储层孔隙结构评价和横波速度预测的方法.首先,利用Gassmann方程和DEM解析模型建立岩石的纵、横波速度与密度、孔隙度、饱和度和矿物组分等各参数之间的关系;其次,将岩石孔隙等效为具有单一纵横比的理想椭球孔,应用非线性全局寻优算法来寻找最佳的等效孔隙纵横比使得理论预测与实际测量的弹性模量之间的误差最小;最后,将反演得到的等效孔隙纵横比代入到Gassmann方程和DEM解析模型中构建横波速度.实验室和井孔测量数据应用表明,反演得到的等效孔隙纵横比可准确反映储层的孔隙结构,对于裂缝型储层如花岗岩,其孔隙纵横比通常小于0.025,而对于孔隙型储层如砂岩,其孔隙纵横比通常大于0.08.只利用纵波与同时利用纵、横波反演得到的孔隙纵横比结果几乎完全一致,而且由纵波构建的横波与实测横波吻合良好,说明本文提出的等效孔隙纵横比反演及其横波速度预测方法是有效的.