几种地表微波比辐射率变化特征的地面观测

基于地表微波比辐射率观测试验,我们探讨了不同下垫面的地表微波比辐射率的变化特征以及降雨前后地表比辐射率的昼夜变化特征.同时,通过比较红外扫描仪和温度计同步测量的地表温度,发现将温度计浅埋土里比半埋土里测量的更为合理,后者测量的地表温度在中午时不合理偏高15～20℃.对于四种地表,草地比辐射率最高(～0.94),其次是裸土地比辐射率(～0.86),然后是沙地比辐射率(～0.82),水面比辐射率最小(～0.4).在微波辐射计观测入射角 > 60°时,土地和沙地比辐射率都随入射角度增加而减小,尤其前者更为敏感;草地和水面比辐射率随入射角度变化较小.不同地表比辐射率都呈现出昼夜差异,尤其土地、沙地和水面比辐射率在降雨之后的昼夜差异较为显著,夜里普遍偏高白天0.02～0.04;草地比辐射率昼夜差异较小,基本是白天略微高于晚上.降水后,草地微波比辐射率变化较小,裸土地和沙地比辐射率则显著降低.沙地和草地比辐射率随频率变化较小,裸土地比辐射率在降雨之后随频率明显增加.     

陆面微波比辐射率的卫星观测研究进展

复杂多变的陆地表微波比辐射率,造成陆面上星载微波观测反演大气参数较为困难,也使得许多卫星微波资料不易同化应用到数值模式,因此迫切需要提供准确可靠的陆面微波地表比辐射率信息.随着卫星观测技术的迅速发展,利用丰富的星载被动微波观测直接反演陆面微波比辐射率成为一种主要手段.国外针对星载微波成像仪和微波垂直探测器开展较为系统的陆面微波比辐射率研究,建立不同类型的地表比辐射率反演方法,开发地表比辐射率参数化方法并应用于辐射资料同化.对于卫星观测反演陆面微波比辐射率存在的问题,开展了评估分析和方法订正.国内利用卫星观测也开展了一些陆面微波比辐射率研究工作,尚需要系统、综合的提炼.对于地表特征复杂的中国地区,还需要评估认识不同陆面微波比辐射率反演方法在我国适用情况,需要增强陆面微波比辐射率数据质量的认识以及业务应用.

     

陆面微波比辐射率的卫星观测研究进展

复杂多变的陆地表微波比辐射率,造成陆面上星载微波观测反演大气参数较为困难,也使得许多卫星微波资料不易同化应用到数值模式,因此迫切需要提供准确可靠的陆面微波地表比辐射率信息.随着卫星观测技术的迅速发展,利用丰富的星载被动微波观测直接反演陆面微波比辐射率成为一种主要手段.国外针对星载微波成像仪和微波垂直探测器开展较为系统的陆面微波比辐射率研究,建立不同类型的地表比辐射率反演方法,开发地表比辐射率参数化方法并应用于辐射资料同化.对于卫星观测反演陆面微波比辐射率存在的问题,开展了评估分析和方法订正.国内利用卫星观测也开展了一些陆面微波比辐射率研究工作,尚需要系统、综合的提炼.对于地表特征复杂的中国地区,还需要评估认识不同陆面微波比辐射率反演方法在我国适用情况,需要增强陆面微波比辐射率数据质量的认识以及业务应用.     

地震预测的加卸载响应比岩石实验模拟

我们在中科院力学所非线性连续介质力放实验室材料试验机上做了岩石压缩破坏的加卸载实验,得到了以应变为尖的加卸载响应比。     

岩石蠕变破裂过程及其响应比变化的实验研究

对花岗岩样品进行逐次加载的蠕变实验,得到了加载过程中的蠕变曲线和蠕变破裂的全过程曲线.对加载过程中的杨氏模量、蠕变量、蠕变速率等参数用加卸载响应比方法进行了分析,认为有二种不同形态的响应曲线.在中低应力的弹性阶段其响应比都近似为1,而在高应力的膨胀阶段其响应比都随应力而增加.对应力不变时的蠕变破裂全过程曲线进行了分解,在蠕变破裂过程中,瞬态、稳态和加速3个阶段的持续时间分别为全部时间的18%,75%和7%;在加速蠕变阶段蠕变速率及其响应比明显增加.这一结果是预测蠕变破裂的明显指标.     

岩石的等效孔隙纵横比反演及其应用

通过融合Gassmann方程和由微分等效介质理论建立的干岩石骨架模型——DEM解析模型,本文提出根据纵波(和横波)速度反演岩石等效孔隙纵横比进行储层孔隙结构评价和横波速度预测的方法.首先,利用Gassmann方程和DEM解析模型建立岩石的纵、横波速度与密度、孔隙度、饱和度和矿物组分等各参数之间的关系;其次,将岩石孔隙等效为具有单一纵横比的理想椭球孔,应用非线性全局寻优算法来寻找最佳的等效孔隙纵横比使得理论预测与实际测量的弹性模量之间的误差最小;最后,将反演得到的等效孔隙纵横比代入到Gassmann方程和DEM解析模型中构建横波速度.实验室和井孔测量数据应用表明,反演得到的等效孔隙纵横比可准确反映储层的孔隙结构,对于裂缝型储层如花岗岩,其孔隙纵横比通常小于0.025,而对于孔隙型储层如砂岩,其孔隙纵横比通常大于0.08.只利用纵波与同时利用纵、横波反演得到的孔隙纵横比结果几乎完全一致,而且由纵波构建的横波与实测横波吻合良好,说明本文提出的等效孔隙纵横比反演及其横波速度预测方法是有效的.     

用潮汐体应变加卸载响应比研究岩石弹性性质的变化

本文在岩石试验的基础上，分析了加载和卸载响应在线性段和非线性段之间的差异，将引潮力作为加卸载的力源，定义了潮汐加卸载响应比，并着重研究了潮汐体应变加卸载响应比的计算方法，推导了计算潮汐加卸载响应比的实用计算公式，最后用体应变观测资料作了实例计算，计算结果表明，约７０％的地震前均发现有潮汐响应比的变化，说明地震前岩石的弹性性质是有变化的。     

高压下岩石弹性波速度几种测量方法的比较实验研究

在高压高温条件下测量岩石弹性波速是获得岩石在地球内部的各种力学和热力学数据的主要途径, 也是研究地球内部物质结构和组成的重要手段. 近年来, 用固体作为传压介质的高压高温岩石弹性波速测量方法发展较快, 然而目前各个实验室在高温高压条件下所测量出的岩石弹性波数据, 还没有进行过严格的对比. 为了对比各实验室的实验测量结果, 对3种测量方法进行了比较实验研究, 并与流体传压介质透射法的测量结果进行了对比. 实验表明, 3种测量方法在其适用压力范围内的测量结果都能相互对比. 其中Kern所使用的六面体样品脉冲透射法适用于压力温度较低的地壳类岩石样品的测量. 柱状样品脉冲反射-透射法在适用压力范围、加热温度和测量精度方面均有一定优势. 柱状样品脉冲透射法虽然在压力较低时测量精度较低, 但样品长度大, 组装简便, 适用于样品量大, 要求压力较高的实验. 因此在实际应用中, 后两种方法可进行相互校正和相互补充.     

岩石变形实验热红外观测系统

岩石变形导致的温度变化极其微弱 ,对观测系统与环境有严格要求。正确选择红外观测系统的参数 ,配备高灵敏度的温度场观测设备 ,以及有效地控制环境热背景决定了变形热红外实验结果的可靠性。在对噪声与干扰源进行详细分析的基础上 ,提出了进行热红外实验所需要的各主要设备的关键技术指标 ,并建立了一套相应的实验系统。典型材料样品实验表明 ,在考虑到变形热红外实验的各种特殊要求 ,认真选择观测设备 ,并进行了严格的误差校正之后 ,可以获得可靠的变形热过程信息     

地表岩石变形引起热红外辐射的实验研究

对地表常见的 5种岩石样品和应力变温特性进行了详细研究。实验结果与理论分析表明 ,岩石弹性变形的压力温度关系均表现为加压升温 ,减压降温 ,同经典热力学理论完全一致。在常温常压的地表环境下 ,开放观测系统记录到的岩石材料弹性变形所引起的最高温升在 0 .2K左右 ,升温率一般在 3mK/MPa左右。破裂或摩擦瞬间岩石有显著升温 ,温度变化量从几至十几摄氏度不等。弹性变形导致的温度变化量极其微小 ,不但远远小于气候影响的幅度 ,而且超出了卫星红外的直接探测能力。因此 ,需要探索新的红外图像分析方法 ,考察其它的热异常物理机制     

毛毛山断裂带断层岩的特征及其意义

对毛毛山断裂带断层岩进行了宏观及微观的观察和分析，特别是对断层岩中石英颗粒的形貌特征、溶蚀类型及断层岩的组分进行了研究。结果表明该断裂是一条具有多期活动的全新世活动断裂．滑动性质以粘滑为主，断裂的东段较西段更为明显。     

MAGNETIC SUSCEPTIBILITY ANISOTROPY OF VARIOUS ROCK TYPES AND ITS SIGNIFICANCE FOR GEOPHYSICS AND GEOLOGY*

In the interpretation of magnetic anomalies and in paleomagnetism, the anisotropy of magnetic susceptibility is commonly neglected. Nevertheless, this property has basic significance, because, owing to susceptibility anisotropy, the directions of the vectors of induced and remanent magnetization are deflected from the direction of the Earth's magnetic field. Almost all rock types investigated possess higher or lower degree of the susceptibility anisotropy. Effusive and sedimentary rocks have the lowest degree of anisotropy. For the latter, the “masking effect” of the paramagnetic mineral components has some influence on the anisotropy degree due to the low mean susceptibility of sedimentary rocks. Metamorphic and plutonic rocks usually exhibit a considerable degree of anisotropy. The highest degree of anisotropy has been found in the rocks containing ferromagnetic minerals with mimetic fabric. The dependence of the degree of the susceptibility anisotropy on the degree of metamorphism proved to be very complicated; of the rock sequence from slates to gneisses, the transient rocks (roofing slates and mica-schist-gneisses) showed the highest degree of anisotropy. This result can be used in geology for reliable determination of these rock types.     

岩石细观破裂的实验观测研究及其对认识地震活动性的启示

对合一条预制中心割缝的大理岩六边形试件进行了对边均匀加压实验,在扫描电镜下实时观测了细观裂纹的起裂、扩展过程,研究了它们与外载大小和方向之间的关系．用实验过程中拍摄的显微照片测量与计算了裂端距（割缝周围次级裂纹开裂点至割缝端点的距离）与外载方向之间的关系,并分析了当加载方向变化时裂纹扩展的特征及变化规律．最后将实验结果与滇西北洱源－鹤庆断裂尾端张性盆地的发育过程做了对比,发现两者在受力方向改变时,次级断层的发育过程具有相似之处．     

岩石细观破裂的实验观测研究及其对认识地震活动性的启示

对合一条预制中心割缝的大理岩六边形试件进行了对边均匀加压实验，在扫描电镜下实时观测了细观裂纹的起裂、扩展过程，研究了它们与外载大小和方向之间的关系．用实验过程中拍摄的显微照片测量与计算了裂端距（割缝周围次级裂纹开裂点至割缝端点的距离）与外载方向之间的关系，并分析了当加载方向变化时裂纹扩展的特征及变化规律．最后将实验结果与滇西北洱源－鹤庆断裂尾端张性盆地的发育过程做了对比，发现两者在受力方向改变时，次级断层的发育过程具有相似之处．     

岩石稳定平板热导仪

制成了一种岩石稳定平板热导仪, 通过与已知热参数的标准样品比较, 可测定导热系数.测试中消除标本界面热阻的影响, 保证精度要求, 并减少岩石样品加工的时间.     

岩石蠕变破坏实验研究及其对地震预报的意义

通过对不同温度和围压条件下济南辉长岩的蠕变破坏实验结果和声发射特征分析,本文提出以岩石蠕变破坏应变做为岩石蠕变破坏判据。建立了岩石蠕变破坏应变的经验关系式。依据实验结果得到相应的济南辉长岩蠕变破坏应变参数,进一步探讨了预报岩石蠕变破坏和地震的方法     

盐用做高温高压实验传压介质一种新方法

固体传压高温高压岩石三轴实验中，固体传压介质是影响实验结果的重要因素，ＮａＣｌ介质以它流动性好，围压均匀等特点，八十年代以来越来越受到人们青睐。本文用ＮａＣｌ介质在〈３ＧＰａ固体传压三轴流变仪〉上进行了高温高压岩石流变特性的实验研究，并达到了较高的压力（〉２ＧＰａ）和温度（〉１２００℃）；本文同时利用ＮａＣｌ介质对样品装样方式及温度、压力等相关测定方面进行了研究。     

油藏条件下孔隙岩样毛管和电学性质研究

本文系统总结了国内外关于油藏条件下岩石物理基础实验研究的成果、现状及发展方向。油藏条件主要是指油藏实际的温度、压力、毛管及电性平衡、饱和顺序和润湿性质等。实验研究及现场资料均表明，油藏条件和地面实际室条件下饱和流体孔隙岩样毛管及电学性质有很大差惜同藏条件下毛管及电学性质实际研究对准确评价油气储量及促进岩石物理学基础理论发展具有重要意义。     

岩体缺陷对岩洞的影响分析

基于岩体的实际特点，将半解析法发展用于岩洞三维地震反应分析，通过数值计算取得了有多种形式断裂构造带的岩层中的洞室以及矿柱在地震与地表脉冲荷载作用下应力与运动的特征。     

RESEARCH PROGRESS ON LUMINESCENCE DATING OF ROCK SURFACES AND ITS APPLICATION

There are many examples of exposed or buried rock surfaces whose age is of interest to geologists and archaeologists. Luminescence dating is a well-established method of absolute chronology which has been successfully applied to a wide range of fine-grained sediments from hundreds of years to several hundred thousand years. Optical stimulated luminescence (OSL) has been recently proposed as a new method to date these rock surfaces (Laskariset al., 2011; Sohbatiet al., 2012a; Chapotet al., 2012; Pedersonet al., 2014; Sohbatiet al., 2015; Freieslebenet al., 2015). The basic principle is that luminescence signal of rock surface will soon decay when the rock is exposed to sunlight. When the rock surface is turned to be buried side, the OSL signal begins to accumulate again. With the variation of residual luminescence with depth, it is possible to estimate exposure and burial history of the rock. This article describes briefly the different luminescence dating methods for rock surfaces, its progress, application examples and present problems. For instance, Sohbatiet al. (2011) studied the depth dependence of the bleaching of the IRSL signal from granitic rocks, Laskaris and Liritzis (2011) proposed a mathematical function to describe the attenuation of daylight into rock surfaces, Sohbatiet al. (2012a) developed their model to include the environmental dose rate, Sohbatiet al. (2012b) overcame the problem of parameter estimation by using a known-age road-cut sample for calibration, Sohbatiet al. (2012c) further developed the OSL surface exposure dating model by including the simultaneous effect of daylight bleaching and environmental dose rate, and so on. These studies indicate that OSL dating method for rock surface can be applied widely to studies of geological and geomorphological evolution, archeology and Quaternary tectonic activity.