现代卫星测高重力异常分辨能力分析 及在海洋资源调查中应用

通过卫星测高重力数据与船载重力测量结果进行空间分辨率对比、海陆重力异常接图, 以及我国南黄海海域卫星测高重力对沉积盆地与隐伏构造解释的应用试验, 对现代国内外卫星测高重力数据获取与重力异常分辨能力进行了分析, 指出了现代卫星测高重力异常的精度达到4×10^-5m/s²左右, 可以满足1∶100万比例尺的海洋重力调查与辅助前期资源勘查的需要, 并对卫星测高重力技术的应用提出了建议。     

纳克级铅同位素分析中硅胶-高铼酸发射剂体系的建立

核取证分析中需要实施纳克级（ng）铅的同位素全谱分析,质谱测量中要求铅的电离效率较高（大于10^-3）。传统硅胶-磷酸技术多用于微克级（μg）铅分析,电离效率一般为10^-4~10^-3;尽管后来发展的硅胶-硼酸技术可以得到10^-3以上的发射效率,但是由于铅在电离过程中存在离子流反复升高-衰减的过程,导致离子流发射不稳定,质谱测量条件难以掌握。本文改进了传统的硅胶发射剂,建立了一种新型硅胶加载体系——硅胶-高铼酸体系。与硅胶-硼酸技术相比,采用硅胶-高铼酸体系可显著提高铅的发射效率并获得稳定的离子流。对于1 ng铅的同位素质谱全谱测量,²⁰⁴Pb/²⁰⁶Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb、²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb的相对标准偏差分别为0.4%、0.2%和0.1%,测试精度优于采用其他硅胶技术。通过实验比较了硅胶-高铼酸体系与多种传统硅胶发射剂体系对铅离子流的发射效果,优化了硅胶试剂用量为0.5~3.0 μL,采用“夹心饼干”的涂样顺序,对1~100 ng铅样品的发射效率达到6.0×10^-3~4.6×10^-2,比传统硅胶-磷酸体系的发射效率（10^-4~10^-3）高了近10倍,与硅胶-硼酸技术的发射效率相当（10^-3~10^-2）,但铅离子发射更为稳定。本文建立的硅胶-高铼酸体系在测量精度上可满足核取证研究中铅作为地域指示剂的需求。     

祁连山大雪山地区大气PM2.5细粒子中可溶性离子特征

为了研究祁连山大雪山地区大气PM_2.5细粒子中可溶性无机离子组分的变化特征, 于2010年7月至2011年7月在祁连山冰川与生态环境综合观测站附近采集46个大气PM_2.5的Telfon滤膜样品, 并应用离子色谱对可溶性离子进行了分析.结果显示: 所测样品的阴、 阳离子中, SO₄^2-、 NO^-₃、 Ca²⁺和NH⁺₄的质量浓度分别为1.54μg·m^-3、 0.38μg·m^-3、 0.73μg·m^-3和0.22μg·m^-3, 累计约占到水溶性离子总量的88%.可溶性离子浓度呈现出春夏季节明显高于秋冬季节的特征, 夏季的浓度最高, 其次是春季、 冬季和秋季. Cl^-、 Ca²⁺、 Na⁺和Mg²⁺之间的相关性极高, SO₄^2-和NO^-₃与大部分阳离子的相关性都很高, 说明大部分硫酸盐是来自于中亚沙尘源区的自然源, 而并非是通过人类活动造成的一次污染物通过二次反应过程得到的. NH⁺₄仅与SO₄^2-通过相关性检验说明, 该地区NH₃主要中和了大气中硫酸并生成(NH₄)₂SO₄.该地区的大气环境主要来源于自然源的影响, 但夏季风期间人为污染排放已经不可忽视, 这也得到HYSPLIT后向轨迹模式的计算验证.     

离子交换水钠锰矿矿物学特征及高温相变研究

以MnSO₄为原料,以空气为氧化剂在碱性条件下合成K型水钠锰矿,并进行离子交换实验。能谱结果显示:Ba²⁺、Pb²⁺、NH⁺₄和Ag⁺能够全部置换层间的K;而Li⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Na⁺和Cd²⁺离子交换样品仍残留1%～3%的K。XRD和红外光谱结果显示,除Ag离子交换样品外,其它样品均保留了水钠锰矿的层状结构,但是离子交换过程中,矿物结晶度以及锰氧八面体的有序度均有一定程度的变化。差热-热重结果显示,离子交换样品在150～250℃和500～700℃有显著的物相变化和结构调整。层间离子半径和性质决定了高温相变产物。在650℃煅烧后,K⁺、Ba²⁺、Na⁺、Pb²⁺和Ag⁺等大半径离子交换样品生成具有(2×2)型或(3×3)型孔道矿物;而小半径离子不足以支撑水钠锰矿的层状结构,高温时发生分解生成低价态锰氧化物,其中Mg²⁺、Ca²⁺、Cd²⁺和Zn²⁺离子交换样品分解生成黑锰矿,Cu²⁺、Ni²⁺、Li⁺和NH⁺₄离子交换样品则分解生成方铁锰矿。     

热处理对黝帘石颜色的影响及其致色成因探讨——以坦桑尼亚黄色和蓝色黝帘石为例

坦桑尼亚的天然蓝紫色黝帘石(也被称为坦桑石)产量稀少,储量较低。然而,通过热处理优化改色后,黝帘石的经济价值会得到显著提升。但多年来,关于热处理后黝帘石的蓝紫色成因一直存在争议。本文选取天然的坦桑尼亚黄色及蓝色黝帘石为研究对象,通过设置300℃、400℃和500℃3个不同的温度条件,并利用L^*a^*b^*颜色参数对样品的颜色变化进行了量化分析。热处理前不同颜色黝帘石的宝石学特征具有一致性,热处理后结果表明,500℃左右的温度是浅蓝-蓝色黝帘石的最佳改色条件。经过热处理黝帘石的蓝紫色调明显增强,通过调整温度可有效调控样品中的黄色或褐色调。黄色黝帘石在热处理后展现出从黄褐色到蓝紫色的独特变色效应,而400~500℃是这一颜色变化的临界温度范围。结合EDXRF、LA-ICP-MS及UV-VIS等多种分析手段,认为天然黝帘石的蓝色主要由V³⁺和Ti³⁺导致,黄色则主要由Ti³⁺引起,V/Ti值在天然黝帘石的成因机制中起辅助作用。此外,热处理后黝帘石蓝紫色调的产生与增加以及黄色→蓝-蓝紫色的转变与Ti³⁺+V⁴⁺→Ti⁴⁺+V³⁺的电荷迁移密切相关。     

东北四海龙湾玛珥湖沉积物纹层计年与137Cs、210Pb测年

对东北四海龙湾玛珥湖SHLF6孔纹层沉积物的¹³⁷Cs放射性测量表明:¹³⁷Cs比活度的最大值出现在55cm处,对应于1963年世界原子弹试爆高峰期。纹层计年表明0～6cm共有35个纹层层偶。从75cm到65cm,¹³⁷Cs比活度从256±009dpm/g急剧增加到1868±017dpm/g,可能65cm对应于1954年。通过测量²²⁶Ra子核²¹⁴Pb和²¹⁴Bi（能量为295keV,352keV和609keV）放射的光子数获得²²⁶Ra比活度数据,然后求得过剩²¹⁰Pb_{比活度（²¹⁰Pbuns）。²¹⁰Pbuns比活度随深度增加而呈指数衰减,其异常波动可能与人类活动以及沉积速率变化有关,例如55cm处²¹⁰Pb比活度较高,与¹³⁷Cs的峰值对应,这可能与1963年前后人工核实验的高峰有关,因为核试验不仅产生¹³⁷Cs,而且可以产生208Pb和²¹⁰Pb;45cm处²¹⁰Pb比活度较低,而²²⁶Ra较高,可能与人类活动加剧,导致沉积速率增加有关。根据²¹⁰PbunsCRS模式,SHLF6孔0～19cm的平均沉积速率为20mg/cm²·a,或约为011cm/a。²¹⁰Pb测年数据与¹³⁷Cs时标及纹层计年均有很好的一致性。四海龙湾玛珥湖发育的纹层为年纹层,可以建立高分辨率时间序列。}     

氡的多参数测量用于非铀矿地质问题

在非铀矿地质问题中,常存在着一种或几种氡的弱异常(如²²²Rn、²²⁰Rn等).在选用测氡方法来解决这类问题时,要求它具有高灵敏度、高测量精度和多测量参数的特点。选用静电α卡法、α杯法的多参数测量技术,在圈定岩脉边界、区分岩脉性质、找寻蓄水构造、确定油田范围的应用中取得了明显的效果,     

青岛市天然放射性环境地质调查

对青岛地区进行了大规模的天然放射性环境地质调查和评价中发现,青岛地区陆地伽马辐射剂量率虽然略高于全国和山东省的平均水平,但仍属于天然辐射安全区域.测区的伽马辐射剂量率值总体上决定于岩性.伽马辐射剂量率都来自于²³⁸U、²³²Th、⁴⁰K的贡献,但是与其他地区不同,⁴⁰K和²³²Th对剂量率的贡献要大于²³⁸U.此外,一些公路、建筑等建造材料中的放射性核素的含量直接影响着这些工程的放射剂量,主要是在建造这些工程时所选用的石材、石料和水泥等,都会对当地的放射剂量有着重大的影响.     

Chebyshev逼近滤波器在位场分离中的应用

在对经典FIR数字滤波器的设计方法进行研究的基础上,提出了一种可以用于位场分离的基于Chebyshev最佳一致逼近原理的FIR滤波器的设计方法。在理论模型实验中,采用基于Hanning窗的低通滤波器计算出的区域异常最大误差为6.266×10^-6 m/s² ,均方差为2.115×10^-6 m/s² ,最大百分比误差为22.2%,而且计算点在±9 km以外的误差均大于10.1%。而利用最佳一致逼近原理分离出的区域场和局部场与理论异常值拟合得较好,曲线基本重合。分离出的区域异常最大误差为3.101×10^-6 m/s² ,均方差为0.989×10^-6 m/s² ,最大百分比误差仅在边部的几个数据上,为7.76%,其余各点的误差均小于4.1%。实例检验中将该方法用于孙吴—嘉荫剖面布格重力异常场的分离,分离出的区域场中局部场残留少,分离彻底,效果较为理想。     

东天山哈尔里克山区二叠纪高钾钙碱性花岗岩成因及地质意义

本文从岩石学、地球化学和同位素等方面讨论东天山克拉麦里-哈尔里克岛弧东段八大石和小铺东两个岩体的特征和成因。八大石岩体和小铺东岩体主要为二长花岗岩,SiO₂含量分别为61.92%~74.40%和69.17%~74.92%,K₂O+Na₂O的含量分别为6.50%~8.32%和7.74%~8.14%,绝大部分岩石具有高钾钙碱性花岗岩特征;∑REE分别为105×10^-6~210×10^-6和100×10^-6~172×10^-6,(La/Yb)_CN分别为4.1~8.9和9.1~15.3,配分模式右倾,δEu分别为0.40~0.93和0.59~0.80,为中-低负异常;两个岩体均富Rb、Ba等大离子亲石元素和Th、U、Hf、Zr等高场强元素,而贫Ta、Nb、Sr、Ti等。通过LA-ICP-MS分析得到八大石岩体中锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为298±2Ma,表明岩体形成于早二叠纪,计算得到八大石和小铺东岩体的模式年龄t_DM分别为944Ma和648Ma;八大石和小铺东岩体的ε_Nd(t)u分别为+3.06和+4.47,(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr) _i分别为0.70475和0.70384,表现出高ε_Nd(t)u 低(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr) _i。综上所述,认为哈尔里克高钾钙碱性花岗岩可能为碰撞后挤压-伸展转折阶段的产物,主要由来自新生地壳的中钾钙碱性岩浆经过结晶分异作用而成。     

划分重磁区域异常与局部异常的一种方法泛克立格法

在重（磁）资料的分析处理中,经常需要划分区域异常与局部异常。本文对用于矿床品位预测的方法—泛克立格法加以改进、完善,使其适合于求重（磁）资料的区域异常与局部异常。根据某点周围若干个信息点上的重（磁）观测数据估计出该点处的区域异常值,而且这种估计是在满足线性、无偏、最小估计方差条件下求得的。从重（磁）观测数据中减去区域异常就可得到局部异常,这就是泛克立格法。它比经常用来划分区域异常与局部异常的方法—趋势分析方法有许多优点。趋势分析方法只是泛克立格法的一个特例。在本文中,作者还提出在小范围内,重力区域异常适合于用一次多项式拟合;而磁法区域异常适合于用二次多项式拟合的观点     

重力近区地形改正精度探讨

在大比例尺重力勘探工作中,近区、中区地形改正误差对重力总精度影响较大。在实际工作中,近区域地形改正一般采用实测或用地形图读图计算;中区地形改正一般采用地形图读图计算,《大比例尺重力勘查规范》只考虑地形图高程精度对重力总精度的影响,忽略了地形图平面坐标精度对重力总精度影响。这里从锥形、扇形基本地形改正公式推导出发,探讨不同比例尺,不同高程,平面精度对重力总精度的影响,并提出了不同地形改正精度对地形图比例尺及高程,平面精度要求建议。     

地面重力数据结合GPS/水准数据精化兴城物探实验区大地水准面

区域大地水准面的确定是GPS测量常需解决的问题。目前确定大地水准面的方法主要包括重力法、GPS水准几何法及组合法,其中组合法因其精度和可靠性都较高,常用于计算高精度区域大地水准面。高精度的大地水准面模型是组合法确定区域大地水准面的关键。在我国,EGM2008全球重力场模型精度和分辨率均高于此前的所有模型,研究基于该模型的组合法大地水准面精化具有重要的实践意义。笔者以吉林大学兴城教学实习基地物探实验区为例,基于实测重力数据、EGM2008重力场模型和GPS水准数据,采用组合法精化了区域大地水准面,比较了组合法大地水准面模型和无重力实测数据的几何法大地水准面模型的精度差异,分析了该方法在物探测量中的适用性。结果表明,实验区组合法大地水准面模型精度最高达到1.2 cm,并且误差分布区间较小,总体上精度和可靠性高于对比的几何方法,并且组合法和几何法获取的两种大地水准面模型均能满足大比例尺物探测量要求。EGM2008模型精度较高,故平坦地区使用组合法时,高密度的实测重力数据可能带来高频扰动,有可能降低EGM2008重力场模型本身的精度,所以重力数据采集过程中要顾及重力点的密度和空间分布。本文方法更适用于地形复杂的地区。     

月球质量瘤成因及研究方法综述

月球重力探测一直是国际深空探测的重要目标之一。计算月球重力发现,月球表面存在重力异常区域——质量瘤。通过对质量瘤的特征、成因以及研究方法进行概述总结,认为质量瘤是月幔隆升、高密度物质聚集所致,后期的玄武岩充填可能会增加重力异常,但作用微弱。尽管可以利用月震波分析和月球内部三维密度分布反演新技术,但是基于重力数据和地形资料的研究方法更能高效地对月球的重力场及其特征进行详细研究,高精度的重力场模型可以揭示月球深部构造及层圈形态,进而探索早期月球起源、内部物质演化与运动过程等。该研究方法可为月球和其他类地行星的重力研究提供参考。     

卫星重力发展及应用

卫星重力资料在恢复地球重力场方面具有全球高覆盖率、高空间分辨率、高精度和高时间重复率等优点,为大地测量和地球物理学科的发展开辟了新的途径。本文简要回顾了卫星重力的发展历程,介绍了四种卫星重力探测技术的原理和发展状况,并分析了三颗重力卫星的优点和不足,最后对卫星重力在地球科学中的的应用情况进行了简要总结。     

高精度重力方法在“大塘坡式”锰矿找矿中的应用

随着1∶20万区域重力调查工作的深入开展,圈定了一大批具有找矿意义的重力异常。如何对这些异常进一步研究,并详细探讨与成矿密切相关的岩株、岩墙、岩脉及控矿断裂构造、含矿建造等地下赋存形态,已经成为深部找矿工程中需要突破的瓶颈,解决这些问题迫在眉睫。但国内一些地形复杂的地区,高精度重力测量工作起步较晚,如贵州省高精度重力测量工作基本为空白。贵州省地质调查院为了开展并实施好成矿带区域地球物理调查和高精度重力调查工作,优选省内优势矿种,在贵州省松桃县道坨多金属矿产普查区内开展试验工作,证明了高精度重力测量方法对“大塘坡式”锰矿找矿简单有效,为在该地区开展高精度重力调查工作提供了实践依据。     

Factors affecting FFT gravimetric geoid determination precision

The Fast Fourier Transformation (FFT) has become a routine mathematical tool for the refinement of the Earth's gravity field, such as the computation of precise gravimetric geoid and terrain corrections, particularly over a large area. This paper presents ideas and methodologies to evaluate the accuracy of geoid undulation computations using FFT. A global geopotential model is used as a ‘ground truth’ gravity field model to assess the geoid determination precision by using FFT technique. It is demonstrated that special considerations must be given for a high precision FFT gravimetric geoid determination. A maximum of a few decimetres error could be introduced by the FFT algorithm if the gravity anomalies are not long wavelength filtered and/or no zero padding is applied.     

在波数域计算一维重磁异常导数的Matlab语言算法

利用Matlab内建的快速傅氏变换函数可以方便地在波数域计算重磁异常导数。介绍了基于Matlab语言的波数域求导的算法,给出了程序源代码,讨论了一些有助于提高计算精度的编程技巧。通过模型试验和数据分析,发现在计算垂向导数时波数域求导算法的精度比傅氏级数的精度有明显改善;而水平导数的计算,2种方法的精度相当。在某区钾盐勘探中,用该方法处理高精度重力剖面数据,取得了较好效果。     

地球重力场的球面小波分析研究

高精度高分辨率地球重力场模型是地球科学、空间科学以及海洋科学发展的需要。目前的全球重力场模型的阶数已达 36 0阶、50km× 50km的分辨率。调和展开分析是当前高精度全球重力场模型的基础 ,由于全球外调和展开存在只有频域的局部性而缺乏空间域的局部性的缺陷 ,使得地球重力场模型向高频逼近时不可能在外调和框架下有效地进行。利用球面小波分析和多尺度分析理论可克服该缺陷。通过发展球面小波理论 ,来对地球重力场进行球面小波展开 ,获得地球重力场的多尺度结构 ,建立局部或全球重力场的多尺度模型 ,揭示地球重力场的多尺度结构与场源密度分布之间的响应 ,恢复重力场的空间域与频率域的精细结构 ,提高重力场的精度和分辨率 ,以推进地球重力场在相关学科的基础、战略作用。     

国家重力基准控制测量的发展及所面临的两个问题

文章简述了建国后国家重力基准所经历的两个发展阶段,即1957年系统和1985年系统。文中分析了这两系统各自的精度和主要技术特点;讨论了当前国家重力基准系统使用中所面临的两个迫切和重要的实践问题;1)对旧系统的精度评价及其向新系统的转换;2)受新网控制的各类高精度附加重力测量,如国家重力一等网的数据处理方法。