并行计算技术及其在勘探地球物理学中的现状与展望

本文详细阐述了并行计算技术及其在地球物理勘探数据处理中的发展现状和发展趋势,分析了几个代表性的并行算法实例.这些结果表明,在拥有强大的并行机的基础上,基于并行计算开发环境(MPI和PVM等)设计高效的并行算法,通过分配合理的并行粒度、通信开销、负载平衡等执行高效的并行计算,可以有效加快处理速度、降低成本.目前,并行算法在地震数据处理中应用已较为成熟,近年来向更实用的基于PC机群的并行技术发展.然而,在非地震方法中,并行算法应用较少见文献报道,研究尚处于初级研究阶段.在大地电磁的二维和三维正、反演问题上,并行计算技术逐渐得到越来越多关注和重视.随着资源和能源需求的增长,地球物理勘探向深度和广度快速发展,大幅增长的数据量使得高性能并行计算机和高效的并行算法在勘探地球物理学中的发展和应用将占据愈来愈重要的地位.     

祁连山中部亚高山草地土壤呼吸及其组分研究

草地碳通量组分的区分及其与环境因子的关系是了解生态系统碳循环的重要环节。于2013年6-8月在祁连山中部亚高山草地开展了土壤呼吸及其组分研究,利用根去除法区分根系自养呼吸和土壤微生物异养呼吸。采用LI-8100土壤碳通量系统测定生态系统呼吸、土壤呼吸及土壤微生物呼吸速率,同时测定10cm处土壤温度和5cm处土壤湿度。分析呼吸速率和环境因子的昼夜变化动态,自养呼吸和异养呼吸速率占土壤呼吸速率的比例,呼吸速率与土壤温湿度及与生物量的关系。结果表明：生态系统呼吸、土壤呼吸和土壤微生物呼吸速率的日变化趋势均呈单峰型曲线,具体表现为生态系统呼吸（11.07μmol · m^-2 ·s^-1）>土壤呼吸（6.31μmol·m^-2·s^-1）>异养呼吸（4.92μmol·m^-2 ·s^-1）>自养呼吸（1.39μmol·m^-2·s^-1）;自养和异养呼吸速率分别占土壤呼吸速率的22.03%和77.97%;呼吸速率与10cm处土壤温度呈指数相关,Q₁₀值排序为：土壤微生物呼吸（Q₁₀=3.74）>土壤呼吸（Q₁₀=2.76）>生态系统呼吸（Q₁₀=2.49）,呼吸速率与5cm处土壤湿度呈显著线性负相关关系,双因素模型明显提高了呼吸速率与温湿度的相关性,能够分别解释土壤微生物呼吸,土壤呼吸和生态系统呼吸速率变异的89%,79%和62%;地上生物量和呼吸速率之间存在显著线性正相关关系,地下生物量与呼吸速率之间呈二次回归关系（P=0.01）,未刈割草地呼吸速率大于刈割草地土壤呼吸速率,刈割一年的土壤呼吸速率大于刈割两年的土壤呼吸速率。     

陆壳多次重熔的成岩、成矿作用——以甘肃中川岩体为例

本文拟从花岗岩‘原地重熔说'的角度,以甘肃中川岩体为例,探讨陆壳多次重熔的成岩、成矿效应.     

台湾西南部乌山顶泥火山的成因机制初探

乌山顶泥火山位于台湾西南部旗山断层沿线.由于台湾西南部具有独特的地质构造背景,沿着古亭坑背斜和旗山断层沿线分布了许多泥火山.本文以乌山顶泥火山为例,研究泥火山的成因.在了解泥火山地质背景、活动现状的基础上,分析了喷出物的矿物组成、古生物组合、流体地球化学特征.喷出的主要矿物有石英、伊利石、高岭石-蒙脱石混层矿物、伊利石-蒙脱石混层矿物,古生物有Reticulofenestra minuta、 Sphenolithus abies等,流体中的离子主要是Cl-、Na+等.由此探讨了泥浆来源和成因机制,认为泥火山的活动与深部古亭坑组地层存在异常高压有关,构造活动是泥火山活动的主要诱发因素.     

塔里木盆地寒武系—奥陶系白云岩稀土元素特征及其成因意义

塔里木盆地寒武系—奥陶系白云岩是重要的油气储集层,按能反映成因的结构构造特征将其分为4类,即泥晶—粉晶白云岩、藻纹层白云岩、斑状白云岩及重结晶白云岩。通过分析各类白云岩的稀土元素组成特征,并结合岩石学研究,探讨了各类白云岩成岩流体性质及其水岩比的相对大小。4类白云岩的ΣREE差别较大,但稀土元素配分模式均具LREE轻微富集、HREE亏损、Eu负异常且与海相泥晶灰岩相似的特征,其稀土元素配分模式主要受海水的影响。4类白云岩经受的成岩作用差别明显,但REE迁移行为类似,无明显分馏。泥晶—粉晶白云岩中ΣREE平均值为51.55×10-6,与泥晶灰岩相近,其ΣREE主要受控于原岩,受后期成岩作用的影响相对较小,其成岩过程的水岩比较小。藻纹层白云岩的ΣREE平均值为21.37×10-6,不及海相泥晶灰岩的1/2;岩石学及地球化学资料反映其成因与藻类密切相关,其低ΣREE可能是由ΣREE极低的藻类参与白云岩化所致,后期成岩改造作用对其影响并不明显。斑状白云岩的ΣREE平均值为28.89×10-6,远低于泥晶灰岩及泥晶—粉晶白云岩,反映其白云岩化过程的水岩比远高于泥晶—粉晶白云岩。重结晶白云岩的ΣREE平均值为13.64×10-6,不及泥晶灰岩的1/4,在4类白云岩中最低,岩石学特征表明此类白云岩经受了白云岩化及后期强烈重结晶2期主要成岩作用,而这2期成岩作用均需极高的水岩比,此类白云岩的稀土元素组成特征主要是这2期成岩作用叠加的结果,其低ΣREE值可能是大量ΣREE含量极低的成岩流体改造的结果。     

甘肃民勤2001-2010年沙尘暴变化特征及原因分析

根据2001-2010年民勤沙尘暴资料和《中国沙尘天气年鉴》资料,分析了民勤近10年沙尘暴特征.结果表明:近10年民勤以局地性沙尘暴为主;一日中区域性沙尘暴较局地性沙尘暴出现分散且早,区域性沙尘暴4月出现最多,而局地性沙尘暴6月出现最多,区域性沙尘暴春季出现最多,而局地性沙尘暴春季最多,夏季和春季相当,年际均呈现明显减少的趋势;从逐年强沙尘暴次数、平均持续时间、造成的损失等分析,认为沙尘暴强度没有减弱,强沙尘暴强度变化不大.用1971-2010年常规气象观测资料和典型沙尘暴个例探空气象资料分析沙尘暴减少的原因为:一是大风日数减少、平均风速减小;二是当地植被覆盖率逐年提高;三是近地层多暖平流、冷空气活动减弱.     

基桩质量智能提取模型研究

针对声波反射法检测基桩质量的应用,提出了一种智能提取模型.该模型首先选取标准样本信息对系统进行训练,并提取适合于测量环境的模型参数;然后将参数输入到由FFT变换、小波去噪、Hilbert变换组成的混合模型中,提取由反射波引起的瞬时相位突变点,实现对被测基桩的缺陷位置和长度的检测.将该模型应用于水电站锚杆锚固质量检测,实测结果为:平均长度测量误差和平均缺陷定位误差分别为2.5%和2.1%,大大优于常规方法,且能在现场实时给出测量结果.     

基于RS和USLE的红壤丘陵区小流域水土流失量估算

采用野外调查采样、室内分析测定、遥感(RS)技术、数学模型等研究方法,以湖南省资兴市东江水库上游光河桥小流域为例,计算出了美国通用土壤流失方程(USLE)中各单项因子值,对该流域水土流失量进行了估算.结果表明:该流域的土壤可蚀性因子(K值)介于0.14～0.42 t·hm2.h.hm-2.MJ-1.mm-1之间,平均为0.27 t·hm2.h.hm-2.MJ-1,mm-1,属于中等可侵蚀性土壤;土壤侵蚀模数在0 ～3 817 t·hm-2·a-1之间,平均侵蚀模数为78 t.hm-2.a-1,处于强度侵蚀等级,流域的土壤侵蚀量达到292 266 t·a-1.     

塔里木盆地深层寒武系地表岩溶型白云岩储层及后期流体改造作用

对塔里木盆地钻遇寒武系白云岩的塔深1等井的岩芯观察发现埋深超过8000m的深层寒武系白云岩中仍发育有丰富的几毫米至几厘米大小的地表岩溶作用形成的溶蚀孔洞。塔深1井测井曲线的突变反映出了多个寒武系沉积间断(暴露)面的存在;但塔深1井附近寒武系地震剖面同相轴连续性较好,没有明显的角度不整合接触。测井和地震特征表明了寒武系白云岩岩溶作用发生在同生或准同生期,是由于相对海平面下降造成的暴露作用,而没有发生强烈的构造抬升。塔深1等井寒武系白云岩溶蚀孔洞中常见有白云石、石英等矿物的充填。充填白云石具有弯曲晶面和波状消光的特征。白云石中流体包裹体均一温度主峰区间110～130℃,没有随深度增加而增加的特点。与基质白云岩相比,充填白云石具有相对较低的Na、K和Sr的含量以及相对较高的Fe、Mn和Ba含量。在同位素组成上,充填白云石具有相对较轻的氧同位素组成和较高的n(87Sr)/n(86Sr)比值;其氧同位素δ18OPDB的变化范围为-11.62‰～-5.13‰,平均为-8.00‰,锶同位素n(87Sr)/n(86Sr)比值变化范围为0.709361～0.709978,平均为0.709590。上述特征表明了白云石等的充填作用与深部热液活动有关。受深部热液作用强度的限制,寒武系白云岩中已有的岩溶型孔隙并没有被完全充填破坏,仍有较多的储集空间得以保存下来。     

中国庐山晚第四纪沉积岩系的石英形貌显微结构及环境过程

基于庐山山地晚第四纪地层典型断面的系统调查,从地层剖面层序中筛选的微粒(θ=1～3mm)石英颗粒进行环境电子显微镜观测研究,辨认出显微结构-颗粒形态-变形构造-动力化学作用等特征,运用系统过程发展中的节点事件进行层型剖面的环境响应分析,采取综合指标表征地球表层过程及环境响应情景,明确划分出四个古气候环境发展阶段,由下往上分别表现为冰期环境-间冰期环境-冰缘环境-冰后期环境,为深入研究及科学认识庐山第四纪环境演化过程及全球变化提供了新的基础依据。