利用自适应TS-IPSO优化的灰色系统预报卫星钟差

在传统灰色系统预报模型的基础上,提出了一种自适应双子群改进粒子群算法（improved particle swarm optimization algorithm by two subgroups,TS-IPSO）和灰色系统相结合的预报模型。首先对钟差序列进行平滑性检验,对不满足平滑条件的序列作对数平滑处理;然后对灰色系统模型进行优化,为避免粒子群算法陷入局部最优,建立了主辅子群协同进化,惯性权重非线性递减机制。通过TS-IPSO优化发展灰数和内生控制灰数,增强了灰色系统模型的泛化能力。选取来自4种不同钟型的卫星钟差数据进行计算分析。结果表明,模型对6 h和24 h的预报精度和稳定性均优于传统模型,特别是对短期稳定性较差的铯钟,实现了6 h预报误差小于1.60 ns,24 h预报误差小于5.71 ns。     

2020年1月19日新疆伽师县MS6.4级地震InSAR同震形变场与断层滑动分布反演

利用欧空局Sentinel-1A SAR数据,重建了2020年1月19日新疆伽师县MS6.4地震InSAR同震形变场.以升降轨InSAR形变场联合约束,反演了发震断层参数与同震滑动分布.结果 表明,地震同震形变场(长轴走向近EW向)发生在柯坪塔格褶皱带与奥兹格尔它乌褶皱带之间的区域内,升降轨观测的视线向(LOS)形变量相同,反映出发震断层运动性质是以逆冲为主,最大LOS向形变量约7 cm,干涉形变场呈现非对称性分布.断层模型反演结果显示,破裂区域长度为24 km,宽8 km,集中于地下深度4～6km范围内,同震最大滑动量约0.34 m,平均滑动角85°,矩震级为MW6.0,北倾(倾角15°)逆冲推覆运动主导着断层破裂,兼具少量走滑运动分量.从发震断层模型、同震滑动深度分布及破裂运动学特征推测,这次伽师地震的发震构造是柯坪塔格褶皱带山前出露的柯坪塔格逆断裂,且支持柯坪塔格地区的薄皮构造模型.     

表生地球化学数据库及大数据研究进展

表生地球化学是研究地球表层系统的交叉学科,与气候、环境、人类活动等密切相关。随着大数据时代的来临,表生地球化学正面临着新的机遇和挑战。为了给深时数字地球(Deep-time Digital Earth,DDE)科学计划的数据平台建设提供借鉴和参考,文章对现有的表生地球化学领域的数据及其数据库进行了初步调研。结果表明,表生地化数据具有多元化、跨学科的特点,大多数的数据处于缺乏统一标准和非结构化状态;诸如GEOTRACES、PANGAEA等大型数据库具有相对成熟的数据标准和数据管理经验,SISAL数据库在数据结构化的层面上取得了关键成果,都为表生地球化学数据库的进一步建设和完善提供了基本方法和参考经验。文章最后提出表生地球化学大数据建设应以研究目标和需求为导向,组建相应专题科研工作组,集中力量,全面推动学科数字化。     

基于BCC-CSM2-MR模式CMIP6试验的辽河流域气温降水模拟与预估

基于国家气候中心中等分辨率模式版本BCC-CSM2-MR开展的第六次耦合模式比较计划(CMIP6)模拟结果, 首先利用辽河流域80个气象站点观测资料对模式的性能进行了评估, 然后分析了未来不同共享社会经济路径(SSP)情景下的气温降水变化趋势。结果表明: 模式能较好的模拟气温和降水的月、季、年变化, 模拟的气温较观测气温偏低, 模拟的降水略偏多; 模式对秋季和冬季气温的模拟性能明显优于夏季和春季, 对夏季降水的模拟性能较好。模式较好地模拟了辽河流域气温南高北低的纬向分布以及降水自东南向西北逐渐减少的空间分布形势, 较好地模拟出辽河流域冷暖中心位置, 模拟的降水偏少地区位于辽河流域水系稀疏地区。相对于基准期(1995—2014年), 未来辽河流域气温、降水基本呈增加趋势, 未来不同时期不同情景气温增幅均表现为平均最低气温>平均气温>平均最高气温, 冬季和春季增温幅度较大, 夏季降水量增幅最显著。随着排放情景升高, 平均气温和平均最低(最高)气温增幅持续增大, 显著增温地区集中于辽河流域东北部。SSP1-2.6和SSP2-4.5情景下预估降水的增幅自西南向东北递减, 降水增加大值区位于辽宁西部; SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下降水增幅自西向东逐渐递减, 降水增幅显著区域位于辽河流域上游的内蒙古和辽宁西部。     

班公湖-怒江缝合带东段晚白垩世红层古地磁研究及其构造意义

班公湖-怒江缝合带古地磁研究对约束印度与亚洲大陆碰撞所导致亚洲大陆内部构造缩短量具有重要意义。本文对班公湖-怒江缝合带东段晚白垩世红层开展了详细的古地磁学研究。本研究共获得了30个采点共约298块/个定向古地磁样品。通过系统热退磁分析,共获得25个采点的有效特征剩磁方向。这些特征剩磁结果同时通过了褶皱检验和倒转检验,表明岩石可能记录了原生剩磁方向。25个采点的特征剩磁方向平均值为Ds=355.7°、Is=28.5°、κs=41.6、α₉₅=4.5°,相应的古地磁极位置为72.8°N、288.0°E、dp/dm=2.7°/4.9°。等温剩磁磁化率各向异性分析显示所获得的古地磁方向不存在明显的磁倾角浅化现象。本次研究结果限定了班公湖-怒江缝合带东段晚白垩世的古纬度为15.2±3.7°N（参考点：31.9°N/93.8°E）。通过对比拉萨、羌塘地块古地磁数据和亚洲大陆古地磁参考极表明：（1）晚白垩世以来班公湖-怒江缝合带与拉萨地块南缘之间并不存在明显的构造缩短;（2）晚白垩世以来班公湖-怒江缝合带（94°E经度方向上）与亚洲大陆刚性块体之间发生了约1150±330km的南北向构造缩短。     

中国现代陆生蜗牛壳体碳氧同位素组成的分布特征及其气候响应

陆生蜗牛壳体碳氧同位素组成记录了环境气候信息,是地质历史时期古环境和古气候重建的一个良好指标。文章在前人对现生蜗牛壳体碳氧同位素的环境意义研究基础上,通过增加对不同气候条件下的新疆地区（受西风带控制）、川西地区（受印度季风控制）以及东北地区（东亚季风北端）的现生蜗牛碳氧同位素组成进行测试分析,结合中国其他地区已有数据,总结探讨所有研究区已有蜗牛壳体碳氧同位素组成的分布规律及影响因子,回归分析蜗牛壳体碳氧同位素组成与降水量、温度、湿度、蒸发量及干燥度等5个气候因子之间的关系。得出以下研究结果：全国范围内的蜗牛壳体碳同位素组成与年均降水量、年均相对湿度具有明显负相关关系,与年均蒸发量及干燥度具明显正相关关系,年均温度大于9.5℃采样点的蜗牛壳体碳同位素与温度呈负相关关系;蜗牛壳体氧同位素组成与各种气候因子之间的关系比较复杂而显示无明显的相关性,可能由于不同区域蜗牛壳体氧同位素对不同气候因子的响应程度不同,也可能是由于蜗牛壳体氧同位素与温度的关系在不同区域存在差异导致。总之,蜗牛壳体碳同位素较为忠实地记录了有效降水引起C3植被同位素变化的信息,而对蜗牛壳体氧同位素记录的信息的解读还不明晰,仍需更多研究。     

龙门山构造带北段构造变形特征 ——来自汶川科钻四号孔(WFSD-4)的证据

2008年MW7.9汶川地震在青藏高原东缘龙门山构造带内毫无征兆的情况下发生,并沿灌县—安县断裂和映秀—北川断裂分别产生了约80 km和275 km的不同性质的地表破裂带,在世界地震史上实属罕见,表明龙门山构造带在以往经历了极为复杂的构造演化和运动变形。地震后迅速启动的汶川地震断裂带科学钻探项目,为我们认识龙门山构造带以往运动和变形本质提供了全新的素材和视角。本文以位于龙门山构造带北段的汶川地震断裂带科学钻探四号孔(WFSD-4)岩心作为主要研究对象,并结合地表构造变形研究,对WFSD-4的岩心变形特征和龙门山构造带北段的构造变形序列进行了分析与探讨,认为:D1变形期以岩心和地表早期面理S1顺成份层发育为特征,多被同时期长英质脉体填充,显示伸展机制下的韧性变形,推测为轿子顶穹隆构造的形成时期; D2变形期为区域主导性面理S2的形成时期,岩心中劈理面上可见绢云母等矿物,石香肠构造指示NW–SE的韧性挤压变形特征。岩心和地表均可见S2切割早期面理S1,错断早期顺S1贯入的长英质脉体; D3变形期以NW–SE向挤压冲断为主,岩心中面理S2发生褶皱变形,局部生成间隔劈理S3。地表可见区域主导面理S2变形,形成平行褶皱,轴面走向北东,发育同时期的NW向陡倾的活动断裂,部分成为汶川地震的发震断裂,该期对应于龙门山构造带北段的喜山期构造运动,褶皱强化,推覆强烈,也是唐王寨向斜的最终成型时期;岩心和地表均可见面理S2膝折的构造现象,为局部地表抬升过程中的重力成因,构成D4期变形。     

北极航道地缘政治格局圈层结构及其竞合关系分析

北极航道的开通具有重大的地缘战略意义。北极航道地缘区域可从北极地区、航线影响范围内缓冲区、航线延伸区域三个维度考虑。本文以北极航道地缘影响区域作为空间依托,总结北极航道地缘政治格局的全球化和集团化特征,并以地缘距离和航运收益组合为依据,探索以国家为单位的政治行为体组合方式,提出北极航道地缘政治格局的立体式圈层结构：以北冰洋为中心的不同利益不同立场的由内向外依次排列的五层结构。根据对各圈层结构的航运利益、观念主张和政策制度分析,探讨各圈层内外部竞合关系,提出最内层的北极航道沿海国“内水化”主张和制度化管辖与其他圈层的“航行自由”如何平衡将是未来博弈的焦点,各圈层间和内部的竞合关系也将随资源、利益的诉求变化和进程的推动而变化。     

龙门山汶川地震断裂带北川段岩石与地球化学特征及其变形行为

断裂带的岩石组成、内部结构和地球化学特征是认识断裂活动性质和变形行为的关键,而断层泥作为断裂带核部的重要物质,不仅影响断裂带强度,而且控制断裂的滑移机制。本文以汶川地震的发震断裂龙门山映秀-北川断裂带北川段沙坝探槽中的断层泥为研究对象,通过对断层泥进行宏观与显微构造观察、粉末X射线衍射分析（XRD）、矿物自动化定量分析（TIMA）和薄片微区X射线荧光光谱分析（μXRF）等多种分析,探讨了其所蕴含的断裂变形行为和滑移机制。研究表明：北川段断裂带NW盘主要为寒武纪碳质泥页岩和板岩,SE盘由半固结的黄色砂质黏土层组成。断裂带核部由面理发育的黑色断层角砾岩和面理化的断层泥组成,断层泥厚约25cm,分为黄色断层泥、灰色断层泥和黑色断层泥,汶川地震滑移带沿灰色断层泥和黑色断层泥边界分布,在滑移带附近可见明显的拖曳构造与R1次级剪切破裂,指示了逆冲滑动的性质。断层泥中的碎块呈棱角状大小不均一,显示出地震快速滑动特征,表现为粘滑行为。黄色和灰色断层泥中黏土矿物含量（42%~52%）远高于黑色断层泥（19%~29%）,前者石英（36%~47%）、伊利石（18%~32%）和绿泥石（7%~15%）含量整体略高于后者中的含量,而长石含量整体低于后者,表明黄色和灰色断层泥中水-岩作用较强于黑色断层泥,推测前者断层泥的孔隙度高于后者;断层泥中含有较多的伊蒙混层,靠近滑移带Fe元素呈明显增加趋势,暗示了摩擦产生了大量的热,同时,黑色断层泥中发育有石墨,说明断层滑移具有热增压弱化机制。龙门山映秀-北川断裂带北段北川断裂在岩石组成和规模上与南段映秀断裂虹口段断裂带有着明显差异,但均存在断裂滑移的石墨化作用,这些研究对认识映秀-北川断裂带南北段的滑移行为具有重要的指示意义。     

CaF2/hBN自润滑Fe基孕镶金刚石钻头性能研究

针对地矿、油气行业面临的钻探新挑战,将材料科学领域的自润滑技术引入热压烧结孕镶金刚石钻头领域,以期实现钻头在高温井底工作环境中的自润滑功能,从而降低摩擦放热,防止金刚石热损伤,提高钻头使用寿命。本文作为自润滑孕镶金刚石钻头设计的初步尝试,通过对固体润滑添加剂的优选与试验,首先确定了氟化钙（CaF2）、六方氮化硼（hBN）两种固体润滑添加剂,以Fe基胎体为基体,通过热压烧结制备了具有不同浓度的固体润滑添加剂的自润滑孕镶金刚石钻头胎体试样,利用一系列仪器测定了其物理力学性能和摩擦学特性;制备了微型自润滑孕镶金刚石钻头,在微钻实验台上进行了钻进试验。试验结果表明：随着固体润滑剂含量的增加,两组自润滑钻头胎体试样的物理力学性能均有所降低,但幅度不同,CaF2组明显小于hBN组;两组胎体试样摩擦系数均显著降低;CaF2组胎体试样的磨损率先增后减,hBN组试样磨损率大幅增加;钻头进尺CaF2组有所提高,hBN组逐渐减小。