起伏地形条件下的磁异常二维聚焦反演及应用

地形对磁异常的反演和解释有很大的影响,特别是磁异常体贴近地表分布时更是如此,为了降低这种影响,笔者推导出了基于有限延深的二度厚板状体的带地形的磁异常正演公式,并提出了一种基于起伏地形的地下网格模型剖分的新方法。同时,聚焦反演对物性体有很强的聚焦效果,如果能够预先判断磁异常主要由地下浅层的强磁性体所引起,则可以考虑采用聚焦反演的方法得到磁性体的位置,显然这种方法非常适合铁矿体的反演。笔者将带地形的二维磁异常正演与聚焦反演结合起来,进行了相应的模型试验,并与水平地形下的聚焦反演及起伏地形下的光滑反演进行对比,验证了这种结合的有效性。最后,将该方法应用于新疆特克斯的磁异常剖面,对该剖面的磁性体分布做出了合理的解释。     

季节性冰封热融浅湖水温原位观测及其分层特征

为探究季节性冰封浅湖热力学特征,于2010年10月至2013年7月对高原腹地一典型热融湖塘冰层生消、水/冰温及气象条件开展原位观测,分析了水温分布时间变化、温跃层以及冰生消对水温结构的影响。结果发现:冰面升华显著,贯穿整个冰期;水温日变化、季节变化和垂直结构受气温、大气辐射、风速、冰生消和湖底沉积层热贡献影响显著;在"无冰期-结冰前-冰生长期-冰融化期-融化后-无冰期"年循环过程中水温垂直结构分别呈现出"分层-翻转-逆温分层-逆温与正温共存-翻转-分层"的循环过程。分层期水温结构仅由上部混合层和温跃层构成,且偶因强风搅动而全湖翻转混合。可见,相比大中型湖泊,季节性冰封浅湖热力学结构差异显著。     

构造物理模拟和PIV有限应变分析对构造裂缝预测的启示

油气储层中构造裂缝发育与有限应变状态关系密切,为了探索有限应变分析与构造裂缝预测的新技术方法,此次研究设计完成了一组单侧挤压收敛模型的物理模拟实验,并引入粒子图像测速(PIV,Particle Image Velocimetry)技术对实验过程进行了定量化分析。实验模型在垂向上为含粘性层的多层结构,实验结果形成了一个肉眼可见的箱状褶皱。通过PIV技术可以获取实验模型变形演化过程中各阶段的位移场数据,计算出各阶段的增量应变,实现从初始状态到褶皱形成之后整个变形过程的有限应变分析,探讨构造裂缝成因机制和分布规律,进行定量化裂缝预测。挤压变形过程初期,应变分布范围很广,有限应变较弱(约4%~8%),在挤压方向上的线应变表现为弱压应变,在垂向上的线应变表现为弱张应变,这种现象是褶皱和断层产生前平行层缩短和层增厚的纯剪变形结果,也是区域型张裂缝和剪裂缝形成的主要机制。褶皱和断层即将发育之时至发育之后,应变局限在断层发育的剪切带及附近区域,有限应变表现为较强(达20%)的剪切应变和剪切张应变,是断层面附近简单剪切变形作用的结果,也是局部型剪裂缝和张剪裂缝形成的主要机制。     

南大洋太平洋扇区中尺度涡旋的统计特性及其变化

中尺度涡旋在南大洋海洋动力学中具有重要地位,其对气候变化的响应表现也引起了海洋学家与气候学家的广泛关注。本文利用涡动动能与涡旋自动探测技术两种方法对南大洋太平洋扇区的涡旋特性及其变化进行了分析。与前人结果相一致的是,高值的涡动动能主要集中在南极极锋海区,并且自西向东逐渐减弱。在过去的20年里,涡动动能在太平洋扇区的显著增强也集中在中西部海域,这里也是南极绕极流斜压性较强的海域。涡旋统计特性揭示了涡动动能的空间分布及其年际变化主要归因于涡旋振幅与旋转速度,而并非涡旋个数或者涡旋半径。这些结果进一步确认了对应于南半球环状模正位相的绕极西风异常改变了南大洋的涡旋特性,从而表现出涡旋活跃性增强。     

Study of Influence of Regional Geodynamic Background on Strata Behaviors in China's Tongxin Mine

Strata behaviors are mainly affected by regional geodynamic background. The influence of rock mass stress and energy distribution on strata behaviors in the Tongxin mine is studied in terms of regional tectonic movement, seismic activity and tectonic stress field. The results show that the extrusion lifting movement of Kouquan fault adjacent to the Tongxin mine results in the stress concentration in the rock of the Carboniferous coal bed and accumulation of a large amount of elastic energy and forms structural background of Tongxin mine. Due to various seismic activities in the mine area, the strain energy is known to reach much higher levels, up to 0.5×10⁸ J^1/2. Since the stratigraphic structure is sensitive to the mining operation, the strain energy could cause strong strata behaviors. A special geological structure model of the Tongxin mine is established based on the geodynamic division method. The distribution of regional structure stress field is determined by the rock mass stress analysis system. Based on this model, Tongxin mine is divided into five areas with high stress, eight areas with low stress and eight areas with gradient stress. The strong strata behaviors mostly occur in high stress areas. These results could provide guidance to predict the strength of regional or mine pressure and control strata behavior in different areas.     

半潜平台浮子式系泊系统参数优化研究

通过在系泊缆中设置浮子可以改善系泊系统性能,降低平台运动响应。建立浮子式系泊系统的数值计算模型,验证浮子式系泊系统数值计算方法,详细分析浮子设计参数(设置位置和净浮力大小)变化对系泊缆张力特性与平台运动的影响规律,并根据得到的规律选择了优化的浮子系泊系统方案。最后对优化方案进行评估,表明优化方案可以显著降低系泊中的平台水平运动,尤其是低频运动,同时系泊缆张力变化不大,仍满足安全要求。研究结果可为今后浮子式系泊系统设计提供参考。     

高分遥感技术在西昆仑大红柳滩-俘虏沟地区地质找矿中的应用

在西昆仑大红柳滩-俘虏沟地区,以WorldView-2高空间分辨率数据为主要信息源,在标准影像图制作基础上,针对性地进行图像增强处理,突出相关控矿要素和矿化信息,开展地质矿产遥感解译;利用ASTER数据开展矿化蚀变有关的遥感异常信息提取,配合适量的野外调查验证,发现了4种极具找矿前景的矿化带类型：①大红柳滩（含稀有金属）花岗伟晶岩带1处;②大红柳滩层控型铁多金属矿化带1处;③俘虏沟燕山期花岗岩有关热液脉型铁、铅、银、铜矿化区1处;④俘虏沟层控型含铜铅锌银的菱铁-赤铁矿矿化带4处;通过遥感综合分析,圈定遥感找矿靶区11处,其中A级遥感找矿靶区5处、B级遥感找矿靶区3处、C级遥感找矿靶区3处,为后续区域地质矿产调查项目规划部署和矿产资源勘查评价提供依据。因此,高分遥感技术在西昆仑地区矿产地质综合调查中作用显著,可实现找矿工作的快速突破,值得在相同或类似区域进一步推广应用。     

基于地质与重磁数据集成的河北迁安铁矿集区三维成矿预测

河北迁安铁矿矿集区是我国典型的早前寒武纪条带状铁矿富集区和重要的铁矿石原料基地, 近年来其保有资源量不断下降, 急需开展深部资源找矿工作。基于地质与重磁数据等多源信息融合开展地质理论指导下的三维地质建模是当前深部矿产资源勘查与评价的重要途径和研究热点。本文以迁安铁矿集区为研究对象, 基于地质与重磁数据资料综合解译, 建立了1:5万迁安幅三维地质结构模型; 在此基础上, 以区域成矿理论和找矿勘查模型为指导, 总结沉积-变质型铁矿的控矿要素, 建立了综合信息定量预测模型; 进一步应用“立方体预测模型”提取成矿有利信息, 依据信息量值, 圈定了5个找矿远景区。研究表明, 重磁异常能够有效推断矿集区内断裂构造分布和含铁建造, 为区域性三维地质模型的建立提供支撑; 同时将传统的二维综合信息成矿预测方法拓展到三维空间, 预测结果为该区深部及外围找矿工作提供参考。     

南部非洲花岗岩型与伟晶岩型钽矿床地质特征

钽作为一种重要的稀有金属矿产,广泛应用于各种工业领域。世界上的钽矿床成因主要为内生成矿,尤以花岗岩型和伟晶型最为重要,碰撞造山过程导致的多期次岩浆活动是有利的钽矿成矿环境。南部非洲钽矿资源丰富且品位高,主要为花岗岩型和伟晶岩型钽矿床,空间上主要分布在卡普瓦尔克拉通、刚果克拉通、津巴布韦克拉通以及基巴拉、泛非、达马拉等碰撞环境下形成的同造山—后造山构造带内,时间上主要集中在太古宙(2.85~2.58 Ga)、古元古代(2.48~2.0 Ga)、晚中元古代—早新元古代(1026~880 Ma)以及泛非活动期(500~440 Ma),且不同钽矿带内含钽矿物稀有及稀土元素分布特征差异较大。南部非洲发育大量与钽矿形成密切相关的花岗岩及伟晶岩岩体,资源潜力巨大,未来有望成为世界上主要的钽资源接续基地。