大洋中脊喷口区热水与玄武岩反应动力实验

自从大洋中脊的热水喷口发现以来,人们一直想获得深部喷口的热液的高温压时的pH、H2.H2S含量等化学参数.由高温高压下海底玄武岩的热水喷口向外2米内存在一个大的温度梯度,在海底喷口2200米(或更深)由408℃迅速减低为2℃左右.     

热液羽状流研究进展

热液羽状流是全球洋中脊热泉场的重要组成部分,在深海热量和物质循环中有重要地位,是探测热泉场和热液喷口位置最直接有效的手段。介绍了热液羽状流的主要研究内容、探测技术方法、在不同海域洋脊的研究进展和21世纪的新成果,从地球系统科学和热泉场资源探测的角度归纳了主要科学问题和发展趋势。热液羽状流对全球海洋循环及大洋化学有重要影响,其位置探测在近期将经历一次“小型革命”,正在成为大洋研究前沿热点。     

玄武岩-海水相互作用与海底热液成矿作用

<正>海底热液活动是二十世纪海洋地质学最重要的发现之一,已成为国际前沿研究热点。海水渗入大洋中脊被地壳下的岩浆加热后,从"黑烟囱"喷口里排出温度高达400℃的热液。这些热液在与周围的冷海水混合时,水中的金属硫化物就沉淀到烟囱和附近海底上。大量事实证明,海底热液性质是由热液与洋中脊玄武岩反应所控制     

深海热液金属硫化物矿电性结构

深海热液金属硫化物矿位于水深数千米的大洋洋底,其形态、规模及电性参数难为人知,迄今尚未有由实测数据推导其电性结构的研究.依托于“大洋一号”,在大西洋洋中脊、西南印度洋洋中脊实施了多次深海热液金属硫化物矿探测试验,实地采集热液金属硫化物矿瞬变电磁响应数据,并对试验数据进行反演分析.分析表明:大西洋TAG(trans-Atlantic geotraverse)热液区及西南印度洋49°4′E,37°5′S热液区内,深海热液金属硫化物矿形似生长于洋壳内的“蘑菇”,矿体呈透镜状或似层状结构,分布于热液喷口的卤水池内,电阻率约为0.1 Ω·m,规模为50~250 m,厚度范围为20~50 m;热液烟囱直径为10~50 m,周围岩石发生热液蚀变,蚀变岩石电阻率在0.2~0.5 Ω·m,以热液通道为中心呈圈层状变化.依据深海热液金属硫化物矿的形态特征及电性参数,矿体的电性结构模型可简化为T型异常体.      

大洋橄榄岩岩石学和地球化学研究的前沿信息

大洋橄榄岩和洋中脊玄武岩是地幔熔融和熔体萃取过程中的互补产物 ,地幔熔融和熔体萃取过程形成洋壳 ,因此大洋橄榄岩和洋中脊玄武岩的研究可提供这一过程的独立信息。通过大洋橄榄岩和洋中脊玄武岩的岩石学与地球化学研究 ,特别是痕量元素在熔融和熔体演化过程中地球化学行为的研究 ,对定量描述洋中脊下地幔熔融动力学和认识化学地球动力学模式是十分重要的。目前 ,大洋橄榄岩的研究 ,已成为岩石学研究的前沿领域之一。     

实验研究岩石圈深部流体及相关科学问题

实验研究地球岩石圈深部流体和对地球深部流体的观测发现,水溶液在跨越临界态时有许多特殊性质。使用水热金刚石压钻在200～800MPa,300～700℃条件下,可观测到：NaCl-H2O溶液两相不混溶相区的结构和近临界态现象。测量高温高压下NaCl溶液的电导率,在近临界和跨越临界态时发现最大电导率值。在对大洋中脊热水观测中可发现大多数喷口是在2200m深。喷口正在近临界态条件下喷出含矿流体。这些临界态研究对于重新分析岩石圈的地球物理测量结果和对认识大陆岩石圈内流体性质有很大意义。     

慢速-超慢速扩张洋中脊热液活动及其机理

海底热液系统是地球热量平衡的重要组成,也是地球化学循环和成矿作用发生的主要场所,与洋中脊系统在空间上具有很强的联系.慢速-超慢速扩张洋中脊中确认的活跃热液喷口数量约占全球总数量的三分之一,查明热液发育位置及发育岩性与岩浆-构造活动的耦合关系,对于研究海底热液活动演化过程和海底找矿具有很好的指示意义.本文将全球慢速-超慢速扩张洋中脊中已确认的活跃热液活动进行统计分类,其中受岩浆活动控制的热液活动有29处,而受构造活动控制的热液活动有15处,相对于快速-中速扩张洋中脊显示出较强的构造相关性.研究发现,岩浆作用控制下的热液活动集中在洋中脊轴部中央裂谷内,而构造主控型热液活动常发育在非转换不连续间断和拆离断层系统内.随着大洋核杂岩成熟,热液活动位置向着离轴方向迁移,并且热液类型由高温"黑烟囱"型向低温弥散流型转变.     

热液喷口生物体对成矿作用的影响

深海热液喷口及相关生物群体的发现是近20年来全球海洋科学取得的最重要的科学成就之一。在海底黑烟囱周围高温、高压、黑暗、缺氧、含硫等极端环境中,生活着特殊的深海生物群落,它们的初级生产者嗜热细菌和古细菌在其自身的生活史中不仅影响了喷口周围矿物的沉积,而且直接和间接影响了矿物元素的溶解、吸附、萃取、转化,生成包括Fe,Mn...     

大洋中脊下地壳结晶作用与熔融演化的地球化学证据

2012年8月19日,《自然——地球科学》（Nature Geoscience）发表了题为《大洋中脊下地壳结晶作用与熔融演化》的文章。文章给出了确定大洋中脊下地壳结晶作用发生位置及熔融演化的地球化学方法．,该研究提供了位于太平洋的2个扩张中心（快速扩张的东太平洋隆起和中速扩张的胡安·德富卡洋中脊）大洋中脊轴下方结晶深度...     

耐230 ℃高温海水钻井液室内实验研究

为了解决深海油气井工程和大洋科学钻探深部高温井段钻井液流变稳定性和护壁性能等变差问题,以复合粘土为造浆材料,通过优选抗温抗盐降滤失剂、防塌剂和高温稳定剂等关键处理剂及钻井液配方优化研究,研发了一套耐230 ℃高温海水钻井液配方。采用高温高压流变仪、六速旋转粘度计和高温高压滤失仪等仪器,开展耐230 ℃高温海水钻井液的综合性能评价,如热稳定性、高温流变性等。实验结果显示,密度1.5 g/cm³的钻井液在230 ℃老化16 h前后,表观粘度变化率为2.5%,高温高压滤失量为23 mL。研究结果表明,该海水钻井液抗温可达230 ℃,具有良好的抗高温稳定性、高温流变性能以及较低的高温高压滤失量,可满足深海高温硬岩钻探要求。     

岩矿石孔隙度测量方法

介绍一种基于阿基米德原理的测量孔隙度方法,解决岩矿石孔隙度的测量问题。在研究孔隙度测量原理及常用方法的基础上,采用该方法并完成了孔隙度测量仪电路设计工作,给出了仪器技术指标及实测结果分析。孔隙度测量仪由称重传感器、集成放大滤波的模数转换器、单片机、键盘及液晶显示器等组成。该测量仪不仅解决了测量固体岩矿石标本孔隙度的问题,还可以用于岩矿石标本的质量、体积和密度等多种物性参数的检测。本仪器测量孔隙度准确度优于0.5％,均方差小于0.2%,相对误差小于1%,满足岩矿石孔隙度的测量要求。     

GMM—a gas monitoring module for long-term detection of methane leakage from the seafloor

A new seafloor lander module, the Gas Monitoring Module (GMM), has been developed for continuous and long-term measurements of methane concentration in seawater at the benthic boundary layer, as a result of marine environmental geology and technology synergy. The module is designed to host a series of sensors controlled and managed by a data acquisition and control system able to perform first-level data quality checks. The prototype includes semiconductor methane sensors, an H₂S sensor and a CTD for temperature, salinity, pressure recording, as well as interfaces for additional sensors. The GMM can be linked to submarine cables for real-time data transmission to onshore operators and is suitable for long-term monitoring of natural gas emissions from seafloor or leakages from pipelines and boreholes.     

深圳市龙岗中心城岩溶塌陷光纤传感监测研究

岩溶塌陷具有的突发性、隐蔽性、不确定性,使其监测、预警预报问题一直未解决。通过多年的研发,光纤传感器监测技术已成为当今最为先进的岩土变形现场监测技术,特别是BOTDR技术,它的分布式、长距离、远程实时监控以及光纤耐久性好的特点正好弥补了传统监测技术的不足。目前光纤传感技术在岩溶塌陷（沉陷）灾害的监测上开展工作较少,本次工作主要目的为利用光纤传感技术实时监测岩溶塌陷。     

事件地层学与层序地层学在盆地研究中具同等作用

在以层序地层学为基础的盆地研究中，不可忽视事件地层学的作用和地位，两者虽然在应用上侧重点不同，但特征上具紧密联系。因此两者在盆地应用上紧密结合是可能的，在盆地研究中具同等作用，这样才能完善层序地层学的方法，有助于提高盆地研究的精度。     

Advances and Trends in Atmospheric Measurement by Smartphones*

With the development and popularization of smartphones and embedded sensors, a non-professional atmospheric measurement method by using smartphones carried by the public has been proposed recently. Without extra dedicated instrument, this method has many advantages, such as low hardware cost, high spatio-temporal resolution, and wide coverage, and it can supplement the professional atmospheric measurement methods, which has broad applications in the meteorological operation, scientific research, public service, and other fields. At present, the research on the non-professional atmospheric measurement in China is limited. In order to make full use of this method, this paper briefly outlined the states of existing smartphones and embedded sensors, highlighted the measurement of precipitation, air temperature, pressure, aerosols, and radiation by smartphones. To promote the development of smartphones for atmospheric measurement, future research should focus on mechanism study, available sources exploration, data quality control, big data processing, joining and matching with operation, research and service, etc.     

MONTBLEX tower observations: Instrumentation,data acquisition and data quality

Tower platforms, with instrumentation at six levels above the surface to a height of 30 m, were used to record various atmospheric parameters in the surface layer. Sensors for measuring both mean and fluctuating quantities were used, with the majority of them indigenously built. Soil temperature sensors up to a depth of 30 cm from the surface were among the variables connected to the mean data logger. A PC-based data acquisition system built at the Centre for Atmospheric Sciences, IISc, was used to acquire the data from fast response sensors. This paper reports the various components of a typical MONTBLEX tower observatory and describes the actual experiments carried out in the surface layer at four sites over the monsoon trough region as a part of the MONTBLEX programme. It also describes and discusses several checks made on randomly selected tower data sets acquired during the experiment. Checks made include visual inspection of time traces from various sensors, comparative plots of sensors measuring the same variable, wind and temperature profile plots, calculation of roughness lengths, statistical and stability parameters, diurnal variation of stability parameters, and plots of probability density and energy spectrum for the different sensors. Results from these checks are found to be very encouraging and reveal the potential for further detailed analysis to understand more about surface layer characteristics.     

Inverse analysis of viscoelastic pavement properties using data from embedded instrumentation

The paper deals with inferring the mechanical layer properties of pavement systems by way of inverse analysis. The proposed scheme is based on the availability of sensory gear embedded within the system ‐ collecting different types of response traces resulting from moving wheel loads. The inverse analysis task simultaneously exploits the readings from all available sensors and therefore formulated as a multicriterion optimization problem. Data from an experimental asphalt pavement are employed to demonstrate the scheme. A versatile and computationally efficient layered viscoelastic pavement model is offered and implemented as a forward solver. Recoverable layer properties, elastic and viscoelastic, are derived and also compared with laboratory values. Results and possible future uses of the work are discussed. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

钻探参数实时采集系统研制与应用

钻探参数实时采集系统研制的目的是向钻探技术及管理人员提供直观的钻探实时参数,通过该系统可全天候的掌握钻探工况。钻探参数采集的方法是通过传感器采集压力、转速、位移、流量、液位等物理参数,使用配套的软硬件设备进行数据转换和处理,在人机交互界面显示直观的工程参数。该系统根据野外现场不同工作环境可以使用互联网、GPRS终端或者北斗卫星终端把现场实时工程数据无线传输至远程服务器上,用户通过手机或电脑即可查看到现场的实时或历史工程数据。采用本系统可以预防和减少钻探事故,为事故处理提供数据支撑,为实现钻探自动化、智能化提供基础数据。     

滑坡实时监测预警系统的实验室实现

用传感器对滑坡实施监测是一种有效的监测预警手段,但由于受一些因素的限制,在实验室进行滑坡监测技术有效性的研究方面仍有一定的难度。本文以振弦式传感器为例,提出了传感器辅助机械工装以完成传感器在实验室实现滑坡监测数据模拟采集的设计思路,并通过对模拟数据进行多次测量演算了传感器及其辅助装置的可靠性。同时,为便于对监测数据进行及时有效的管理和分析,还采用VC++语言所编制的管理程序对获取的监测数据实施有效的管理和分析。结果表明,对给定信号的监测效果好,响应快,误差小,能较好地模拟滑坡现场监测。     

地铁车站结构振动台试验中传感器位置的优选

在对软土地铁车站结构进行振动台模型试验的过程中,对传感器设置位置的优选进行了研究,内容包括按三维问题的分析论证地铁车站结构在横向激振作用下的受力变形特征,据以确定可按平面应变问题进行分析的断面的分布范围及主观测断面的位置;按二维问题的分析论证地铁车站结构在横向激振作用下的变形趋势,据以确定观测断面上传感器设置的优选位置;以及在满足基本信息采集要求的前提下,对可供采用的信息采集通道进行优化分配的方法。成果对试验获得成功起到了保障作用,对同类试验也有参考价值。