超声波无损探伤检测在现代出土石质文物保护中的应用

以超声波法对保护和复原近日在北京出土的乾隆御碑所做的无损探伤试验为例,介绍了用超声波定量检测石质文物内部裂纹缺陷及其风化程度的一种新的方法.对于不同年代的石质文物(如石佛像雕、石碑、石柱等),采用该方法不但能够探测其内部裂隙的走向和发育程度,而且能根据声波的特征判断其风化程度和强度,为文物的保护和复原提供可靠的资料.      

磁法考古探测应用机制及其应用效果

对地下文物的磁性通过模拟实验和实际应用研究,系统地阐明了应用磁法探测地下文物的机制、方法、特点和效果.从野外测量、资料处理到成果解释循序渐进地探索了磁法考古的工作方法、技术特点、异常规律和推断解释方法等.通过实例介绍,阐述了可操作性强,宜于推广应用的工作系统;并侧重论述了磁探考古应用的优越性及其应用前景,指出了进一步研究的内容和方向.     

衢州古城墙通仙门不同岩性岩石砌块相对风化速度研究

岩石的长期风化作用会造成岩石表面的剥落,这将导致石质文物产生无可挽回的破坏。为了更好地保护它们,需要开展在相同风化环境下岩石风化剥落深度和相对风化速度及其与不同岩性关系的研究。本文以衢州古城墙通仙门的多块岩石砌块为研究对象,利用自制的测量仪器,对不同岩性岩石砌块风化剥落深度和风化速度进行了研究; 通过分析量测结果得出凝灰岩、砂岩、砾岩、含砾砂岩和粉砂岩相对灰岩的风化速度分别为0.005～0.059mm a-1、0.032～0.097mm a-1、0.004～0.058mm a-1、0.021～0.033mm a-1 和0.015mm a-1。研究结果表明:在相同的风化环境之中不同岩石砌块的风化速度从大到小排序为V砂岩V凝灰岩V含砾砂岩 V砾岩V粉砂岩V灰岩,即岩石抗风化能力从强到弱为:灰岩粉砂岩砾岩含砾砂岩凝灰岩砂岩。由此,为石质文物的长期保护以及制定相关的保护措施提供了重要的理论依据。     

海底冷泉在旁扫声纳图像上的识别

海底冷泉是指来自海底沉积地层(或更深)的气体以喷涌或渗漏的方式注入海洋中的一种海洋地质现象,它普遍发育于主动大陆边缘和被动大陆边缘。海底冷泉研究在天然气水合物、全球气候变化、极端生物群落等研究方面都具有重要意义。利用实测的海上资料,通过分析水体声学剖面上的冷泉气柱、旁扫声纳图像上的亮斑异常以及柱状沉积物样品中天然气水合物等的对应关系,指出旁扫声纳图像上出现的亮斑异常是海底冷泉喷逸的指示。海底冷泉逸出的大量气泡遮蔽海底,从而形成一个强波阻抗界面,这个强波阻抗界面在旁扫声纳图像上形成亮斑异常。通过亮斑异常,可以判定海底冷泉的存在。旁扫声纳可以成为海底冷泉探测的有力方法。     

Formation mechanism of diapirs of relict lagoonal sediments on the underwater slope of the Curonian Spit

Geological-geophysical methods were applied to provide deeper insight into the nature of unique relict lagoonal sediments exposed on the underwater slope of the Curonian Spit. The study of textural features and morphology of the deformed lagoonal sediments indicates a similarity of their formation mechanism with clay diapirism. Analysis of seismoacoustic data and side scan sonar survey allowed us to establish the configuration of paleolagoon and to determine the direction of dune migration in the past.     

侧扫声呐在富钴结壳探测中的应用前景

随着富钴结壳勘查工作的深入和我国深水调查设备的快速发展,侧扫声呐将会广泛应用于结壳区的调查中。介绍了声学遥测方法侧扫声呐的工作原理,分析了已经在结壳区获取的侧扫声呐数据,列举了在将来的勘查中可能用到的新的侧扫声呐技术和数据解释技术。认为传统的调查手段存在一定的局限性,侧扫声呐的使用将会丰富结壳区的勘查手段,促进富钴结壳区的资源评价和圈矿工作。     

枣木高速公路下伏采空区综合物探方法

为了解决在未能掌握详细资料的情况下,能够准确测出采空区具体位置及情况。以山东省枣木高速公路下伏的采空区为研究对象,采用高密度电阻率映像法、高分辨率地震声纳法及声波探测法来综合确定其位置,并用探测结果与钻孔资料相对比分析推出采空区位置。结果表明：高速公路中轴线南北两侧50m范围内,探测区的K3＋580～K3＋830区段,深度75～90m区间采空区广泛分布。根据采空区和冒落带的相对尺度对应关系,可推断采空区的空间高度3～8m。并针对采空区的探测位置及其特点,提出了相应的治理措施。该联合测定方法准确、可靠,可为今后类似工程提供借鉴。     

基于CT影像的砂岩文物结构特征分析

对于砂岩文物,成分不同、结构不同,表面变化过程和变化结果也不同。以中国三处(石门山、云冈石窟、乐山大佛)砂岩文物为例,联合使用肉眼鉴定与灰度阈值法得到了砂岩文物CT图像中不同矿物成分的实际分布,分析了不同位置切片图像的成分特点与结构特点,研究了砂岩内部结构数字图像特征参数的变化规律,探讨了三处砂岩文物数字图像特征参数的区别及其与岩样外观表现的关系。结果表明,三处砂岩文物样品主要成分均为石英和长石,石英含量大小顺序是石门山砂岩>云冈石窟砂岩>乐山大佛砂岩;乐山大佛砂岩形状变化最小,云冈石窟砂岩次之,石门山砂岩形状最不规则;石门山砂岩纹理最复杂,乐山大佛砂岩最为简单;乐山大佛砂岩表面风化严重、但随深度增加变化不明显,云冈石窟砂岩距表面越深、风化越弱,石门山砂岩风化变化比较复杂。研究结果对石质文物保护具有重要的参考价值。     

辽宁古生物化石特征与保护利用模式分析

辽宁拥有丰富的古生物化石资源,它们在中国乃至世界范围内具有较高知名度,具有非常高的科研、科普和社会经济价值。根据近年来辽宁古生物化石资源的调查成果资料,对辽宁古生物化石的类型、时空分布规律等进行总结研究,并分析了辽宁古生物地质遗迹的保护利用现状,对其保护和利用模式进行分析探讨。提出了化石保护与利用多元化发展模式,并挖掘化石的最大优势,对化石资源研学旅行开发进行探讨和设计,以化石文化为依托打造化石衍生文创产品。对古生物化石特征的总结以及对保护利用模式的探讨,能够为辽宁古生物化石的深入研究工作提供基础材料,为辽宁的古生物化石产业发展提供思路。     

玉龙雪山国家地质公园地质遗迹资源类型划分及其综合评价

通过文献综述和多次野外考察,依据国土资源部针对地质遗迹印发的最新分类标准,对玉龙雪山地质公园内地质遗迹资源进行分类,并运用层次分析法与综合评估方法对地质遗迹资源亚类进行评价。结果表明：地质公园内地质遗迹资源可分为地质剖面、地质构造、地貌景观、环境地质遗迹景观、水体景观5个大类、9个类、15个亚类;评价因子权重文化属性>自然属性,科研价值=科普价值>美学价值>经济社会价值>典型性>稀有性>系统性>历史文化价值>自然性;地质遗迹资源亚类划分为三级,其中有I级地质遗迹亚类4个、Ⅱ级8个、Ⅲ级3个。总体上,玉龙雪山国家地质公园内地质遗迹类型多样且保存完整,以河流地貌和构造地质遗迹为主要代表,以冰川地质遗迹为主要特色。地质遗迹资源丰富、普遍品质高,有极高的科研、科普价值,尤其是地学方面的研究意义重大。通过对玉龙雪山国家地质公园地质遗迹评价,为地质公园内地质遗迹资源保护和可持续发展提供基础资料和科学参考。     

辽宁古生物化石特征与保护利用模式分析

辽宁拥有丰富的古生物化石资源,它们在中国乃至世界范围内具有较高知名度,具有非常高的科研、科普和社会经济价值。根据近年来辽宁古生物化石资源的调查成果资料,对辽宁古生物化石的类型、时空分布规律等进行总结研究,并分析了辽宁古生物地质遗迹的保护利用现状,对其保护和利用模式进行分析探讨。提出了化石保护与利用多元化发展模式,并挖掘化石的最大优势,对化石资源研学旅行开发进行探讨和设计,以化石文化为依托打造化石衍生文创产品。对古生物化石特征的总结以及对保护利用模式的探讨,能够为辽宁古生物化石的深入研究工作提供基础材料,为辽宁的古生物化石产业发展提供思路。     

北京房山大理岩的岩石学微观特征及风化机理讨论

北京地区许多石质古建筑都使用了房山大石窝的大理岩来建造的。本文以汉白玉(白色大理岩)和青白石(青色大理岩)为例,通过薄片镜下观察、X射线衍射(XRD)、X射线荧光(XRF)、扫描电镜(SEM)和电子探针等测试手段,对房山大理岩的岩石学微观特征进行了研究。研究对象为取自房山大石窝的新鲜岩样和取自北京古代石质建筑的风化剥落物。结果证实北京大理岩主要矿物成分是白云石,部分大理岩还含有一定量的石英。基于图像处理软件,对汉白玉和青白石矿物晶体的粒径进行了统计分析。在此基础上,从温度变化、酸雨的溶解、水的溶蚀、微裂隙的盐类充填的角度分析了大理岩的风化机理。相关研究可为北京大理岩石质文物的修复保护提供科学参考。     

从南水北调中线文物与地貌关系看全新世以来沿线人聚居条件变化

早期先民聚居和活动遗址及古墓分布受地貌类型及其与河流关系影响,在跨流域不同地区表现关系如何?本文以沿伏牛山和太行山山前地带线性展布的南水北调中线干渠两侧各3 km宽度带为个案,研究干渠沿线唐白河、淮河、黄河北、滏阳河和海河等5个区段的362处文物分布随水系及地貌单元的变化。结果发现,干渠沿线先人多聚居在缓坡地和岗地,其次是冲洪积扇和微倾斜平原。石器时代遗址基本在大河二级支流、河流二级阶地上,高出河床10~20 m左右。文物总数与调查干渠线路长度大致成正比,沿线路分布密度约0.5处/km。淮河-黄河北区段文物较集中且新石器遗址数量与线路长度大致成正比,沿线路分布密度约0.2处/km;海河区段文物密度相对较低。不同时代(7个时期)文物占比表现出一些共性特征,如战国至南北朝文物占比最高的在黄河北和滏阳河区段,分别为30%和41%,而明清文物占比较高的为海河和唐白河区段,分别为32%和44%。战国后太行山山麓带渐变干旱,黄河以北海河以南的华北平原西部湖区与山麓之间聚居遗址增多。上述结果为南水北调中线干渠规划设计中合理避让、科学保护和适量发掘文物供了一定依据.     

基于多频钻孔声呐的溶洞探测方法研究

地下溶洞的形态及大小特征对该区域地质结构的稳定性计算和评价具有重要意义,而目前所使用的钻孔声呐法通用性低,很难同时满足探测精度和探测广度的需求。为此,在传统钻孔声呐法的基础上,提出了一种基于多频钻孔声呐的溶洞探测方法。该方法在考虑了不同频率对实际探测对象贡献大小的基础上,合成了多种频率的探测数据,有效解决了探测尺度和探测精度之间对立的问题。首先,推导了探测系统的最佳频率表达式,为优先和更大程度上体现不同频率对探测结果分析的影响提供基本参数,并构建了频率影响因子参数来描述固有频率与最佳频率之间的偏离程度;然后,在叠加了频率影响因子的基础上,综合合成了多种探测频率的探测数据,采用改进的频谱测距法完成了探测对象的精确测定;最后,在附加深度以及方位信息之后,实现了溶洞腔体形态的立体重建;并将该方法应用到了实际工程中,验证了方法的可行性和准确性。     

海洋地球物理技术的发展

海洋地球物理的海底探测技术在20世纪里的迅猛发展推动了地球科学的进展。高精度的导航定位技术是实现海底高精度探测的基础。高精度的导航定位包括水面船只和水下探测系统的精确定位。现代水面船只定位依赖以全球卫星定位技术为主的导航定位系统；水下定位系统主要发展有超短基线定位系统(USBL)、短基线定位系统(SBL)和长基线定位系统(LBL)等。海洋重力测量系统的主体技术得到改进，陀螺稳定平台广泛采用光纤陀螺技术，开发出改正交又耦合效应的新技术，系统实现数字化控制，卫星测高技术引入海洋重力测量领域。海洋地磁测量发展出光泵式测量技术、多分量测量技术和梯度测量技术，近数十年快速发展起来的海底声学探测技术有多波束测深技术、声纳侧扫技术和浅层剖面测量技术等，这些技术已经在当代海底科学研究、海底资源勘查、海洋工程和海洋开发等方面发挥出极其重要的作用。在新的世纪里，海洋地球物理仍然保持着前沿科学的地住。     

南水北调中线工程沿线文物分布特征及其受渠道工程影响的模糊评价

水资源开发利用必须与文物保护紧密结合。南水北调中线工程的设计和建设中必须考虑其对沿线数量多、分布广的文物的影响评价 ,以便通过调查和评价来保护这些文物。工作中我们从对水系分布、地层岩性、地貌类型划分 ,文物级别、保护状况及同引水渠道空间关系等调查入手 ,一方面在输水渠道两侧各 3km宽的影响范围内 ,对不同时代的文物地貌分布特征进行了统计 ,另一方面 ,用影响指数E对沿线文物受影响的程度及保护等级进行了模糊定量评价。     

颐和园万寿山岩石物理力学试验与岩矿分析

颐和园是世界文化遗产,其万寿山山体既是文物本体,也是建筑、题刻等文物和草木的载体,保护万寿山及其承载的文物,首先需要对万寿山山体的特征和岩体特性进行调查和研究。本文在查阅万寿山地质成因的基础上,测量了岩层的产状和多处裸露岩石的回弹值。对现场散落岩块进行了密度、抗拉强度、抗压强度、抗剪强度等物理力学指标测试。选取典型岩块,开展薄片、光片和电镜扫描等测试分析其矿物成分,获得了万寿山岩石矿物组成与含量比例。以上试验和测试成果是后期万寿山山体工程地质研究和石质文物保护的理论依据,具有重要的理论意义和广泛的应用价值。     

我国古代两种珍稀宝玉石文物分析

为了科学辨别易混淆文物的材质,以蓝绿色和蓝紫色宝玉石文物为例,利用外束质子激发X射线荧光、便携式能量色散X射线荧光、激光拉曼光谱和X射线衍射分析等现代无损科技手段,从安徽蚌埠双墩一号春秋墓、河南洛阳烧沟东汉墓和新疆和田皮山古城唐代墓葬中甄别与鉴定出被误认为是绿松石和琉璃（玻璃）器的天河石串珠和青金石耳？及青金石管饰。简要阐述了这两种彩色宝玉石的矿物学特征及应用历史。这三件彩色宝玉石文物的发现,丰富了中国宝玉石史的研究内容,拓宽了对我国古代先民开采、引进及应用宝玉石的认识。     

杭州湾北岸水下岸坡微地貌特征及其海床侵蚀指示意义

旁侧声纳图像和多波束水下地形测量清晰地揭示了杭州湾北岸水下岸坡4种微地貌形态,分别为冲沟、凹坑、沙波、光滑海底。金山深槽内海底扰动、切割十分强烈,微地貌以冲沟、凹坑为主,局部成沙波片发育。深槽外缘的水下平地微地貌特征主要表现为光滑海底和冲沟交替出现,局部也有沙波分布。旁侧声纳图像和底质综合分析表明杭州湾北岸水下地貌面貌是水动力和泥沙来源共同作用的结果：一方面,冲沟、凹坑和沙波代表的水流方向与涨潮流方向一致,指示了强劲的潮流对海床的侵蚀和改造;另一方面,由于底流水动力较强、底质沉积物粒径较细,冲沟得以普遍发育,而沙波仅在局部的砂质海床中出现。水下岸坡微地貌分布显示了海床侵蚀与地貌格局和水深条件密切相关,表现为主槽内冲刷和改造后再沉积作用较强,主槽外缘的水下平地冲刷作用明显变弱,出现弱能条件下的光滑海底;水下平地中,浅水区冲沟较为发育,深水区则以光滑海底为主。总体而言,杭州湾北岸水下岸坡侵蚀性微地貌广泛分布,海床处于侵蚀状态。     

Acoustic-hydrophysical experiments in the coastal zone of the Korean Peninsula

This paper presents the results of a pilot experiment on determination of the possibility for effective application of the navigational systems of autonomous robots and remote tools of water structure and dynamics monitoring in shallow water areas. The experiment was based on investigation of the regularities of formation and interaction between hydroacoustic and hydrophysical fields when sounded by complex phase-shift keyed signals with the central frequency of 2500 Hz. The possibility of monitoring of temperature and current fields by acoustic tomography methods in the water area of several square kilometers in size and no more than 10 m in depth, at depth changes up to several meters due to tidal effects, was studied. Additionally, the possibility and precision of solution of navigational problems for underwater objects at such shallow depths was studied. For this purpose a hardware-software complex, equipped with two sources of navigational signals and an imitator of the submersible receiver path, was used.