一次梅雨暴雨的高分辨率数值模拟研究

对移植欧洲高分辨率有限区数值模式(HIRLAM)在我国的适用性进行了研究,解决了青藏高原对高分辨率欧洲模式引入中所造成的问题。利用该模式模拟了1991年江淮流域严重洪涝时期一次梅雨暴雨过程的中尺度特征,并揭示了青藏高原涡与西南涡的不同特点及其对形成特大暴雨中尺度系统的影响。这对于进一步了解梅雨暴雨的形成和演变机理及其预报等有一定意义,并具有广泛的应用前景。     

对称不稳定对梅雨锋暴雨影响的数值模拟

在Kuo-Anthes垂直对流参数化方案和Nordeng倾斜对流参数化方案基础上,提出了垂直-倾斜对流一体化参数化方案,在引入MM5模式后,对1999年6月发生在长江流域的一次大尺度带状强降水过程进行了数值模拟及敏感性试验。结果表明:在模式中引入倾斜对流参数化方案,可有效改进模式模拟的降水强度和位置,加快形成锋面附近的垂直环流并使之得到增强,模拟结果更接近实况。同时也表明,在模拟和预报具有对称不稳定的天气系统时,在模式中考虑倾斜对流参数化方案是必要的。     

地下水与河水脱节的实验与模拟

傍河取水是我国北方城市一种常用的供水模式,由于河道径流量较小,在枯水季节河流附近的地下水与河水产生脱节。本文用砂槽模型进行了地下水与河水脱节的物理模拟,然后再应用饱和流与变饱和流模型进行理论模拟。物理和理论模拟得到了相同的结论和几点新的认识：地下水与河水脱节之前,河水浸润曲线是一条弯向河流的上四曲线;脱节点不位于河床面而在河床面以下的含水层内部;脱节后在河床下形成一个悬挂饱和层。     

甘肃西成铅锌矿田控矿相模式雏议

控矿相是控制矿床形成的沉积相,控矿相可以是单独的一个相,或者是相的组合。西成铅锌矿的控矿相就是一种相的组合。本文除概略介绍控矿相、控矿相组合的特点、分类和分布外,还模拟了一个西成铅锌矿田控矿相的综合模式,供讨论和参考。不妥之处,敬希指正。     

碳酸盐岩层序形成的计算机模拟

本文运用一个作用－响应模式，模拟了在各种不同的海平面变化和基底沉积速度条件下，在碳酸盐台地上不同部位的沉积作用响应，从而对影响碳盐岩层序形成的各要素之间的相互作用作出定量解释。通过模拟可知，在基底沉降速率一定的前提下，碳酸盐岩层序的形成受控于症状贩变化且碳酸岩层序的形成对于海平面变化响应的敏感性随着水深的增加而降低。     

微生物白云石模式评述

Vasconcelos等在实验室模拟巴西Lagoa Vermelha潟湖条件,成功地沉淀出白云石,由此提出了微生物白云石模式。该模式在南澳大利亚、阿拉伯海湾、西印度外陆棚边缘以及意大利南部等地区得到了不同研究者的肯定,我国鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组五段白云岩也可以解释为微生物成因。此模式对白云石形成机理的研究具有突破性的意义。当硫酸盐还原细菌利用SO42-时,也吸收了Mg2+,因为Mg2+与SO42-形成了很强的离子对。微生物由于其新陈代谢作用利用SO42-而克服了动力障碍,同时从离子对中释放出Mg2+。在白云石形成的化学反应中,微生物因素把硫酸根离子从反应的抑制剂变成了催化剂。白云石一旦成核,就会在埋藏过程中长大。尽管不是所有的白云石都可以用微生物白云石模式来解释,但野外研究和模拟实验都证明这一模式是有说服力和生命力的。     

北京城市热岛效应的数值试验研究

采用数值模拟方法定量分析不同下垫面条件对于北京的城市风场、温度场等的影响,探讨北京城市热岛的形成机理和可能的改善途径。采用区域大气模拟系统MM5,模拟和分析了2000年秋季北京的城市热岛状况。结果显示,MM5模式能较好地模拟北京城市热岛现象,成功再现了城市高温中心及城市热岛环流。MM5模式与陆面过程模型Noah LSM的耦合能在很大程度上改善对热岛效应的模拟。     

三峡库区高切坡典型破坏模式研究及其在白岩沟坡中的应用

由于安置数目较多的移民导致的用地需要,三峡库区产生了大量的因人工开挖而形成的高切坡,这些高切坡的不稳定性也时刻威胁着人民群众的生命财产安全。因此,总结概括了3种三峡库区高切坡的典型破坏模式,分别为倾倒破坏、圆弧破坏、剪切滑移破坏。基于这3种典型破坏模式,以白岩沟坡为例,预测其潜在的破坏模式。为了达到这一目的,文中结合钻孔倾斜仪数据(位移场)和SIGMA/W软件进行数值模拟(应力场)。结果表明白岩沟坡的破坏模式与剪切滑移破坏一致,其可能的破坏模式经GPS数据验证,进一步证明了该分析方法的可行性。     

基于光滑质点流体动力学的海冰热力-动力数值模式

考虑海冰热力因素对其厚度、密集度的影响,在光滑质点流体动力学(SPH)基础上发展了一个海冰热力-动力数值模式。该模式既解决了传统欧拉有限差分法和质点网格法存在的数值扩散问题,同时弥补了光滑质点动力学海冰动力模式未考虑热力因素的不足,具有精确模拟冰缘线运动、计算精度高等优点。首先介绍了光滑质点流体动力学的基本原理,并对海冰生消的热力因素进行了分析,将影响冰厚和密集度的热力因素引入到光滑质点流体动力学的海冰动力模式中,得到该热力-动力模式的控制方程。应用该数值模式对渤海海冰进行了48 h数值模拟,得到了海冰厚度和速度矢量的分布规律;对JZ20-2海域的海冰厚度、冰内温度场分布以及热力因素的变化特性进行了讨论。数值模拟结果表明,该数值模式能够很好地适用于渤海海冰数值模拟,是一种有效的海冰数值模拟方法。     

基于GeoCA和GIS的滑坡滑动面演化规律研究

传统的滑坡稳定性分析大多是建立在以数学模型为基础的一种确定性分析。实际上,滑坡是一个影响因数众多,边界条件复杂的不确定复杂系统。地理元胞自动机是一种时间和空间都离散的动力系统,为之设定相应的状态、元胞空间、邻居、规则和时间,可以很好地模拟滑坡滑动面从稳定到滑移这一微观变化过程,形成GeoCA LANDSLIDE模型。以吴家湾滑坡为例,对其滑动面的演化规律进行了模拟。     

南海中央海盆高精度地震勘探揭示的大陆漂移过程

南海的形成和演化得到了广泛研究,前人提出了超过5种成因模式,当前流行是海底扩张模式,但它难以合理解释南海洋壳上的洋中脊跳跃和南海中央海盆上的大陆残片。本文首先基于南海中央海盆中的两条高精度地震勘探剖面,在深入剖析洋壳的分层结构基础上,对这两条地震勘探剖面进行了新的构造地质解释。然后通过伸展构造的形成过程,发展了地幔上涌和陆壳重力滑移双驱动大陆漂移模型,最后深入研究了南海的形成和演化过程。结果说明,南海的形成是一种“构造挤出+主动漂移”模式。构造挤出是印度-欧亚大陆碰撞造成的欧亚东南缘微陆块大规模被动挤出,而主动漂移是微陆块在被挤出后发生了主动裂解漂移。南海中央海盆上残留的地震反射特征,是微陆块主动漂移后造成的海底被扩张现象。并进一步恢复了南海演化过程中周边陆块的运动演化历史。所提出的新模式能够合理解释南海的洋中脊跳跃现象及大陆残片的成因机制。新大陆漂移模型为板块运动提供了一个新的动力模式。     

地球系统多圈层构造观的基本内涵

地球系统多圈层构造观的基本点是,把地球作为一个活的天体放在宇宙系统之中,更多地考虑地球深部壳-幔-核之间的相互作用,考虑地外天体对地球运动的作用和影响。这一构造观认为:构造运动并不仅仅是岩石圈板块之间的相互作用,而是地球系统的全球动力作用过程;陆与洋是对立统一相互转化的,单纯的大陆增生说是不正确的;地幔对流说至今未被证实,陆块是活动的,但不能大规模漂移;大陆地壳不是单纯地侧向或垂向增生,而是多旋回构造-岩浆作用叠合的产物;地球的构造不是均变式向前发展,而是非均变、非线性、旋回式向前演化的;地球表层在不同地史阶段,均有其受相应深断裂体系控制的不同的构造格局,大西洋-印度洋-太平洋式大洋盆体制,只是在中生代晚期以来才出现的。      

印度大陆板块北漂的动力机制研究

印度大陆板块是一个活化的克拉通板块,其向北漂移并与欧亚板块碰撞过程得到了广泛研究,但其北漂的动力机制则很少被关注。传统上认为是海底扩张造成了印度大陆板块的北漂,但最新的地球物理观测结果却与此相悖。基于地磁场异常特征、古地磁测量和地震勘探剖面等诸多证据的系统分析研究,结果表明印度大陆板块厚度大约40 km,其北漂的动力机制与印度板块南侧深部的岩浆上涌密切相关,大陆板块的漂移是自发驱动的。通过新建立的大陆漂移模型可以合理解释印度大陆板块漂移的动力来源,并合理地解释了印度大陆板块北漂中伴随左旋的深层次动力机制。最后探讨了印度大陆板块在80~40 Ma期间异常高速漂移的根源和东非大裂谷的成因。本研究为大陆漂移模式提供了一个新的动力机制。     

从东海和南海北部盆地群演化探讨日本大陆板块的形成过程

日本列岛是位于欧亚东缘和西太平洋过渡带上的大陆板块,其来源和成因机制得到了广泛研究,传统上认为其成因是由太平洋俯冲形成的沟弧盆体系的一部分,但仍存在诸多争议。基于地形地貌、地震勘探剖面和盆地构造演化史恢复、古地磁测量和古生物等诸多证据,将南海北部的珠江口盆地、台西南盆地和东海盆地及冲绳海槽的构造迁移进行统一的系统分析,研究结果表明日本大陆板块在新生代由两个区域分别漂移而来。北海道来自赤道附近,而本州、四国和九州来自华南大陆边缘。其成因动力机制与欧亚板块从北大西洋的裂解东漂和印度与欧亚碰撞密切相关,在这个过程中,位于欧亚板块东缘的日本三岛首先发生了裂解,之后发生了漂移。新的大陆漂移模型合理地解释了沟弧盆体系的形成机制和过程,说明了弧状岛弧的成因机制,也给出了所形成的盆地内油气富集的规律。本研究为大陆漂移模式提供了一个新的动力机制。     

地球圈层耦合扭转机制及其成因

全球扭转构造体系不仅是球面现象,而且波及整个地球.本文着重指出地球圈层耦合扭转的机制,揭示该机制对于板块构造的控制规律.赤道面与银道面的交角达62°36′,当银心从北天球移动到南天球时,在公转离心力的驱动下,塑性地幔将向南半球运移而大陆板块则向北半球漂移,从而导致南、北半球的非对称性和两半球的相对扭转.地球的大陆漂移的节律与银河系涡旋周期一致,太阳系内旋转状态相同的行(卫)星与地球同步扭转.     

Numerical Modeling of the Effect of Mantle Plume on Continental Drift: Revelation of the Rapid Drift of the Indian Tectonic Plate in Late CretaceousEI北大核心CSCD

Numerical modeling is used to investigate the interaction between mantle plume and continental lithosphere, especially the effect of the continental lithosphere structure, the scale and position of mantle plume on the rate of continental drift. Numerical results show that, under the effect of mantle plume, the existence of a thick root of the continental lithosphere affects the rate of continental drift. Moreover, under identical scale of mantle plume, the drift rate decreases with increasing thickness of the root. Besides, the velocity and distance of a continental plate drift are negatively correlated in scale of the continental lithosphere, but correlated with the scale of the mantle plume. For the model without lithospheric root, the mantle plume has a more appreciable impact on the plate drift rate when it comes closer to edge of the continental plate. Our models show that mantle plume can accelerate the continental drift by more than 10 cm/a. The modelling results can provide significant dynamical constraint and geological enlightenment. © 2018, Science Press. All right reserved.     

大陆真的能漂移吗?

魏根纳的大陆漂移设想起源于“对大西洋两岸吻合的直觉印象”.这种“吻合”是指大西洋两侧南美洲和非洲海岸线的吻合.然而,近数十年的海底地球物理和地质调查确已发现,大西洋及其两岸大陆的磁异常、地震层析图像、地震探测剖面以及洋中脊岩石中锆石年龄的测定都说明大西洋是大陆裂谷作用裂陷形成的海洋,两侧大陆并没有发生显著的水平位移,而世界各大陆块深达300~400 km大陆根的存在,似乎已基本否定了大陆发生大规模移动的可能.      

南海成因及其演化模式探讨

尽管南海已进行深入的调查与研究,提出多种成因模型,包括挤出模型、弧后扩张模型、古南海俯冲拖曳模型等,但因其所处构造位置特殊,周边构造环境经历了复杂的改造,所有成因模式均未能得到广泛的认可。本文从三大板块相互作用入手,结合南海实测数据,提出南海形成的弧后扩张—左旋剪切模型。认为南海是古南海往北俯冲的弧后盆地,菲律宾海板块往北漂移形成的大规模左旋走滑是南海扩张的触发因素。印度—欧亚碰撞产生中南半岛挤出主要影响西南海盆扩张方向,使得扩张轴从近东西向转为北东向。南海及邻区晚中生代以来的演化可以分为以下阶段：1）早白垩世开始澳大利亚板块往北漂移,新特提斯洋往北俯冲消亡,导致弧后扩张,形成古南海;2）晚白垩世末—始新世,古南海往北俯冲,导致弧后拉张形成陆缘裂谷;3）早渐新世,受菲律宾海板块西缘大型左旋走滑影响,在原有裂谷的基础上从东往西海底扩张,形成南海;4）渐新世末,受俯冲后撤的影响,扩张中心往南跃迁,同时受西缘断裂左旋活动的影响,扩张轴从近东西西逐步转为北东向;5）早中新世晚期,南沙地块—北巴拉望地块与卡加延脊碰撞,南海扩张停止。     

Structure and evolution of an obliquely sheared continental margin: Rio Muni, West Africa

Oblique-shear margins are divergent continental terrains whose breakup and early drift evolution are characterized by significant obliquity in the plate divergence vector relative to the strike of the margin. We focus on the Rio Muni margin, equatorial West Africa, where the ca. 70-km-wide Ascension Fracture Zone (AFZ) exhibits oblique–slip faulting and synrift half-graben formation that accommodated oblique extension during the period leading up to and immediately following whole lithosphere failure and continental breakup (ca. 117 Ma). Oblique extension is recorded also by strike–slip and oblique–slip fault geometry within the AFZ, and buckling of Aptian synrift rocks in response to block rotation and local transpression. Rio Muni shares basic characteristics of both rifted and transform margins, the end members of a spectrum of continental margin kinematics. At transform margins, continental breakup and the onset of oceanic spreading (drifting) are separate episodes recorded by discrete breakup and drift unconformities. Oceanic opening will proceed immediately following breakup on a rifted margin, whereas transform and oblique-shear margins may experience several tens of millennia between breakup and drift. Noncoeval breakup and drift have important consequences for the fit of the equatorial South American and African margins because, in reconstructing the configuration of conjugate continental margins at the time of their breakup, it cannot be assumed that highly segmented margins like the South Atlantic will match each other at their ocean–continent boundaries (OCBs). Well known ‘misfits’ in reconstructions of South Atlantic continental margins may be accounted for by differential timing of breakup and drifting between oblique-shear margins and their adjacent rifted segments.