基于GP14.3运动学混合震源模型和SPECFEM 3D谱元法的宽频地震动模拟

基于确定性物理模型的全过程地震动模拟是现代地震工程的重要发展方向.然而受限于合理震源模型和计算资源需求,目前模拟的有效频率还多处于低频范围,难以满足工程结构敏感频带(5～10 Hz或更高)需求.本文即借助运动学混合震源模型能激发宽频地震波和谱元法空间高精度及计算收敛快的优势,首先将确定性的凹凸体震源模型与GP14.3随机震源模型结合得到有限断层运动学混合震源模型,进而将上述混合震源模型开发到SPECFEM 3D谱元法开源代码中,实现了基于谱元法和运动学混合震源模型的全过程宽频带地震动模拟.将方法首先应用于一维波速结构模型0～10 Hz地震动模拟,通过与频率波数域(FK)方法结果进行比较,验证了方法的精度;进而应用于2021年5月21日云南漾濞6.4级地震0.1～5 Hz地震动模拟,通过与4个台站的时程记录和相应反应谱的比较,以及与NGA-West2地震动衰减方程在频率0.1～5 Hz的反应谱的比较,检验了方法的适用性;最后给出了漾濞地区的地震动峰值加速度(PGA)和峰值速度(PGV)云图,分析了漾濞地震下近场强地面运动的空间分布特征.结果显示,震中PGA接近400 cm·s^-...     

简化混合域全波形反演多GPU加速策略

全波形反演利用地震记录中的振幅、走时和相位等信息,通过拟合实际地震记录和计算波场来定量提取地下介质的弹性参数,进而为勘探地震成像、速度建模以及大尺度构造演化分析等提供可靠依据.但全波形反演计算量巨大,特别是应用于三维大区块叠前数据时,生产成本仍然很高.本文介绍并比较了时间域和频率域的全波形反演方法,综合两者的优点,最终采用混合域的反演算法,并且在此基础上做了进一步的简化以提高计算效率.针对全波形反演方法应用于大规模叠前数据时易陷入局部极小值的问题,我们提出对模型数据进行分割,同时在数个小模型内进行梯度搜索,然后对比各个局域的梯度,最终找出合适的全局下降方向,以克服局部极小的隐患.该方法能够充分利用GPU的硬件特性.在GPU环境下实现本文所提出的简化混合域全波形反演算法.数值计算实例体现出新方法具有良好的计算效率、反演精度和算法可扩展性.     

新疆卡鲁安硬岩型锂矿床花岗岩与伟晶岩成因关系：锆石U- Pb定年、Hf- O同位素和全岩地球化学证据

卡鲁安锂矿床位于新疆阿尔泰造山带,是中国主要的稀有金属矿床产地之一,但前人工作程度较低、研究工作较少,其岩石成因和成矿机制有待于深入系统研究。文章系统研究了新疆卡鲁安含矿伟晶岩、无矿伟晶岩、外围花岗岩、外围伟晶岩、角岩、片岩、板岩等全岩样品的主量元素、稀土微量元素、Pb- Sr- Nd同位素以及锆石U- Pb定年和Hf- O同位素,旨在揭示卡鲁安矿区花岗岩与伟晶岩形成时代、岩浆起源及其演化过程,进而探讨两者之间的成因联系。年代学数据显示,卡鲁安矿区外围黑云母花岗岩、含矿伟晶岩和外围伟晶岩锆石SIMS U- Pb年龄分别为407. 9±2. 3Ma（ n =25,MSWD=1. 4)、205. 0±12. 0Ma（ n =6,MSWD=2. 2)和205. 0 Ma。外围黑云母花岗岩以高SiO2（71. 16%~75. 39%)、高CaO（1. 15%~1. 85%)、低Fe2O3/FeO (＜0. 4)、过铝质(A/CNK=1. 04~1. 09) 和富碱性暗色矿物（＞8%)等为特征。在稀土微量元素组成方面,具有弱分异的Zr/Hf（25~55)和Nb/Ta（5. 4~8. 8)比值,相对富集Rb、Th、U、Pb、Hf和LREEs,亏损Ba、Nb、Sr、P、Ti等元素,为典型的弱分异S型花岗岩,其源岩可能为一套变质沉积岩。在Hf- O同位素组成方面,含矿伟晶岩（ ε Hf( t )=-0. 2~2. 0, δ 18O=7. 88‰~10. 87‰)和外围伟晶岩（ ε Hf( t )=-0. 7~8. 1, δ 18O=6. 87‰~9. 48‰)与外围黑云母花岗岩（ ε Hf( t )=1. 3~7. 4, δ 18O=8. 62‰~10. 08‰)具有一致性,指示含矿伟晶岩和外围伟晶岩与外围黑云母花岗岩可能具有相同的物质源区。黑云母花岗岩与片岩、板岩具有类似的稀土微量元素配分模式、类似的Pb- Sr- Nd同位素组成和Nd同位素模式年龄,指示由片岩、板岩部分熔融产生的;同时,含矿伟晶岩和无矿伟晶岩也展现出类似的稀土元素和微量元素配分模式,但其∑REE含量明显低于外围黑云母花岗岩,表明这些伟晶岩可能与外围黑云母花岗岩具有成因关系。但黑云母花岗岩比伟晶岩成岩时代早近200 Ma,所以伟晶岩不是外围黑云母花岗岩结晶分异的产物。值得关注的是2件含矿伟晶岩与片岩、板岩具有类似的稀土微量元素配分模式、类似的Pb- Sr- Nd同位素组成和Nd同位素模式年龄,表明伟晶岩也与片岩、板岩部分熔融有关。外围伟晶岩、含矿伟晶岩和无矿伟晶岩的CaO/Na2O比值（0. 01~0. 19)指示其物源是以泥质岩为主;而黑云母花岗岩CaO/Na2O比值（0. 36~0. 51)指示源区以砂屑岩为主。综上所述,本文认为黑云母花岗岩与伟晶岩是由相同源岩的不同岩性（贫黏土的碎屑岩与富黏土的泥质岩)经不同时代构造演化的产物,其源岩均来自库鲁木提群(S2- 3 KL )的片岩和板岩,具有密切的亲缘关系。     

黏性土基于扰动状态概念的应力应变关系及压缩变形分析

通过引入扰动状态概念(disturbed state concept,DSC)对黏性土的应力应变关系及其压缩变形进行定量分析研究。选取相应土的重塑状态作为土体材料的完全调整状态,土的初始响应为相对完整状态下的行为。建立一个新的扰动模型,反映土在外力作用下微结构的动态变化过程。并通过黏性土的高压固结试验对模型的合理性进行验证,为工程提供更为准确的力学参数。     

基于S-58标准的ENC数据检核研究与实现

针对当前电子海图生产现状和与国际接轨的要求，海图产品执行“ENC有效性检核”标准，采取机器自检、自动识别、格网分割、点点对照和人机交互等多种检核手段。研制出一套自主知识产权的国际标准电子海图检核平台，对数据进行合法性、合理性、充分性与完备性检核，解决了当前ENC产品完全依靠人工和国外软件质检的问题。     

基于有限断层震源模型的北京地区强地震动模拟——以1679年三河—平谷8级地震为例

采用谱元法在国家超算中心“天河一号”上模拟了1679年三河—平谷8级地震北京地区强地面运动,开发了适用于谱元法模拟的运动学有限断层震源程序,并依据地面GIS高程数据和地下勘探资料建立了含地表起伏的北京地区精细三维速度结构模型,实现了最高频率为2Hz的确定性物理模拟。对比双侧破裂和2种单侧破裂情况的模拟结果,重点讨论了破...     

青海治多县多彩地区巴塘群英安岩锆石U-Pb年代学及其地质意义

多彩地区位于甘孜-理塘缝合带的北西缘,区内与甘孜-理塘缝合带演化有关的镁铁质岩、中酸性火山岩、中酸性侵入岩等岩浆岩出露较好。选取区内相关中酸性火山岩—巴塘群英安岩为研究对象,对其进行了LA-ICP-MS 锆石U-Pb同位素测试,以探讨其构造背景及成岩年代学意义。测试结果表明,巴塘群英安岩的锆石U-Pb年龄为(220±1) Ma,喷出时限为晚三叠世。结合区内已有研究成果分析,得出:①巴塘群火山岩的形成表明多彩地区处于甘孜-理塘古特提斯洋向羌塘地块南西向俯冲的陆缘弧构造背景,甘孜-理塘古特提斯洋在晚三叠世时期可能仍处于俯冲消减阶段;②多彩地区与甘孜-理塘缝合带演化有关的镁铁质岩、中酸性侵入岩、中酸性火山岩的时代表现为逐渐变新的趋势。      

两次长寿命孤立超级单体风暴结构差异性分析

利用山东济南和河北石家庄的多普勒天气雷达资料,并结合天气实况和探空观测资料,对2013年9月15日和2018年5月12日分别发生在鲁中山区南部及河北邢台地区的两次严重致灾超级单体风暴(分别简称0915风暴和0512风暴)演变特征、环境参数及气流结构进行了分析。结果表明:0915和0512风暴均产生于较强西北气流环境背景下,具有强的不稳定和中等强度以上垂直风切变。旺盛阶段风暴参数存在明显差异,0915风暴的风暴参数基于单体的垂直累积液态水含量(Cells-Vertical Integrated Liquid,C-VIL)、最大反射率因子(M aximum Reflectivity,用DBZM表示)和强中心高度(Height Top,HT)平均值明显大于0512风暴。旺盛阶段0915风暴中气旋旋转强度明显大于0512风暴。对流有效位能(Convective Available Potential Energy,CAPE)和垂直风切变的差异性是导致风暴参数和气流旋转强度差异性的关键因素,0915风暴过程CAPE大于0512风暴,决定了其风暴内部最大上升气流速度大于0512风暴,0915风暴过程具有的更强的垂直风切变,使其上升气流旋转强度明显大于0512风暴,强的旋转上升气流利于风暴核的悬垂与维持,从而产生较强的冰雹天气。     

江苏阜宁龙卷超级单体风暴的雷达资料分析

2016年6月23下午,江苏阜宁发生罕见的冰雹、龙卷特大自然灾害,造成了巨大的经济损失和人员伤亡。本文利用盐城SA新一代雷达资料分析此次过程的风暴特征,并与2018年5月12日邢台的冰雹大风天气过程进行简单对比。结果表明:阜宁龙卷发生于200 hPa高空急流出口区右侧,为500 hPa槽前强盛的西南暖湿气流控制,中层存在干冷空气,低层有明显的切变,环境场具有高对流有效位能(CAPE)、较强的垂直风切变(WSR)和较低的抬升凝结高度(LCL);阜宁龙卷产生前,风暴的最大反射率因子强度(Zmax)、强回波中心高度(HT)、回波顶高(TOP)持续增加,垂直累积液态含水量(VIL)激增,龙卷发生前2个体扫,HT和VIL出现骤降;阜宁龙卷过程出现明显的三体散射现象,对大冰雹预警具有指示意义;阜宁龙卷风暴具有经典超级单体的钩状回波和强中气旋特征,并伴有TVS,是一例由庞大的超级单体风暴形成龙卷的特大灾害,相比于邢台冰雹大风过程,其旺盛阶段的风暴参数明显大于后者。     

基于气温订正的北京山桃花花期预测改进

基于北京市丰台区气象站2009—2018年地面观测资料和2020、2021年3月丰台区预报资料,配合气温精细化订正,应用SW物候模型,对2020年、2021年北京丰台区北宫森林公园、千灵山风景区山桃花始花期进行了预测试验。试验结果表明:提前10 d预测的结果和自然条件下的实况值偏差为1~2 d,提前一周左右可较为准确地预测山桃花始花期。结合气象因子对前期气温预报值进行精细化订正,可提高SW物候模型用于观赏植物观赏期预测的适用性,得到较为准确的花期预测值,并可在花期观赏相关的旅游气象服务业务中进行推广应用。