变形岩石磁性各向异性及其应变相关性的模拟

本文介绍处于弱磁场中的磁性砂岩人工样品,在三种应变作用下磁化率各向异性特征的研究结果.结果表明,磁化率椭球与应变椭球之间,显示了密切的相关性.文中并对上述情况下,磁化率各向异性特征及剩磁特征,从机理上进行了分析.     

岩石磁化率各向异性的频散现象

在磁化磁场为恒定磁场（无定向磁力仪─—Ａ）与１０ｋＨｚ交变磁场（ＭｉｎｉｓｅＰ旋转磁力仪─—Ｍ）的两种情况下,作岩样比测时发现,后者测得的主磁化率值кＭ较小,而且沿磁性叶理面方向ｆ的主磁化率值кｍａｘ与кｉｎｔ比沿其法线方向ｎ上的кｉｎｔ减少得更多．作者以涡流磁滞机构对磁性载体材料的“磁屏蔽”作用发生了各向异性的影响来解释此现象;并推测磁化率各向异性存在频散现象．     

岩石磁化率各向异性的频散现象

在磁化磁场为恒定磁场（无定向磁力仪─-Ａ）与１０ｋＨｚ交变磁场（ＭｉｎｉｓｅＰ旋转磁力仪─-Ｍ）的两种情况下，作岩样比测时发现，后者测得的主磁化率值к^Ｍ较小，而且沿磁性叶理面方向ｆ的主磁化率值к_ｍａｘ与к_ｉｎｔ比沿其法线方向ｎ上的к_ｉｎｔ减少得更多．作者以涡流磁滞机构对磁性载体材料的“磁屏蔽”作用发生了各向异性的影响来解释此现象；并推测磁化率各向异性存在频散现象．     

磁组构的分离与岩石构造变形分析

目前实验条件下获得的AMS（磁化率各向异性）是岩石内所有磁性矿物磁化率各向异性叠加的综合响应,详细的岩石磁学和构造地质学的综合分析表明常规AMS测试结果通常无法揭示岩石复杂的构造变形过程.本文综述了运用非磁滞剩磁各向异性（AARM）、低温AMS（LT-AMS）和高场AMS（HF-AMS）等实验方法对岩石AMS组分进行分离,可以定量获取不同磁性矿物的磁组构贡献,进而解释其不同的变形特征.在此基础上阐述了近年来针对不同磁性矿物组合的AMS分离方法的理论技术创新和进展及其在岩石构造变形特征分析中的应用前景,讨论了常见磁性矿物单晶的岩石磁学性质及各向异性度（P_j）与形状因子（T）在揭示岩石变形特征中的复杂性与局限性,最后举例并分析了磁组构分离技术在造山带岩石构造变形分析中的应用.

     

磁化率各向异性在火成岩中的应用

磁化率各向异性(AMS)表征岩石及其组成矿物的低场磁化率在不同方向上的变化.AMS以其高精度、经济省时和无损测量等优点,广泛应用于地学各个领域.火成岩原生的磁组构可用于分析岩石结构,指示熔岩流、火山碎屑流、浅成侵入岩以及深成岩体的岩浆流动方向、侵位方式和岩浆来源,研究岩石在侵位期间经历的构造事件,从而进行火成岩同构造侵位过程的研究;而利用次生磁组构则可分析岩石在侵位期后经历的改造作用.AMS结合传统岩石学、构造学方法,能有效解决特定的地质问题.     

空间波数混合域三维各向异性强磁性介质磁场数值模拟

各向异性普遍存在于强磁性体矿物中,为研究各向异性强磁性体磁场响应特征,本文提出一种空间波数混合域三维各向异性磁场数值模拟方法.该方法首先将各向异性强磁性体磁位满足的三维偏微分方程进行水平方向二维傅里叶变换,将其降为不同波数之间相互独立的一维常微分方程;然后加载准确的上下边界条件,采用二次插值有限单元法计算一维常微分方程,得到五对角方程,采用追赶法进行高效求解;最后采用迭代法求解场分量,引入紧算子保证迭代稳定收敛;综合傅里叶变换的高效性、一维方程求解的快速性和迭代算法的稳定性,实现各向异性强磁性体磁场的三维高效、高精度数值模拟.设计各向异性椭球模型验证算法的正确性,并分析紧算子对不同各向异性磁化率模型的迭代收敛性;与COMSOL Multiphysics软件对比计算效率,表明相同节点下本文算法效率优于常规三维有限元方法,且计算节点总数越多优势越明显.重点研究各向异性参数改变对VTI、HTI、TTI强磁介质异常场响应的影响.最后采用某磁铁矿DEM高程数据模拟起伏地形对各向异性强磁性体磁异常场幅值和形态的影响,体现出本文算法对各向异性强磁性体大规模复杂地形的适应性.

     

磁化率各向异性对剩磁偏离效应的影响

本文回顾对该课题研究的历史进展,并作了评述.研究表明:对单磁畴颗粒而言,强磁性颗粒可能具形体各向异性,且总是小于颗粒追磁因子各向异性.对弱磁性颗粒而言,形体各向异性可被忽略,但应注意其固有磁晶各向异性的存在,且总是大于所观察到的视磁化率各向异性.在理想情况下,含强(弱)磁性颗粒的集合体的AMS反映了(远小于)这些强(弱)磁性颗粒的AMS.剩磁偏离的简单和复杂模型分别适用于岩矿石具磁晶和形体各向异性的情况.对这两个模型,当P<1.11及P>1.05时,剩磁相对于外磁场的偏离均小于3°     

分量钻孔应变潮汐因子各向异性研究

运用多分量的应变固体潮观测结果,可以计算出固体潮的主应变方向、主应力大小数值或剪切应变值,这些参数对研究地震触发、短临信息、断层活动和断层破裂等有重要意义.     

固体潮应变各向异性研究

钻孔应变仪的观测过程中发现潮汐应变响应存在方向各向异性, 推测是受到台站附近断层影响导致的。 我们对此展开数值模拟研究, 讨论软弱断层对潮汐变形传播的影响。 我们的研究结果证实了软弱断层的存在确实能够产生能够观测到的各向异性现象。 同时我们还发现其各向异性变化对断层弹性参数较为敏感。 观测到的部分地震震前反映固体潮应变各向异性的潮汐因子"玫瑰图"变化有可能是由于台站附近断层在震前的性质变化引起的。     

磁铁矿岩的流变与磁化率各向异性

在高温高压及慢应变率下使磁铁矿岩样品发生了流变。对此过程前后的磁性测试表明,产生了与流变过程相关的磁化率各向异性。进一步研究说明,这种“流变磁效应”,主要是由于岩样内磁性矿物颗粒在流变过程中,由大致等粒形且方向性不明显而转变为扁椭球形且具有了一定优选方位而造成的。地震孕育是在高温、高压及缓慢的时间过程中进行的,因此研究流变带来的物性变化对于地震前兆的认识至关重要。本实验结果从一个新的角度探索地震磁效应,具有理论和实际意义。     

乌鲁木齐台钻孔应变与水位相关性的初步研究

1999年 7月 11日乌鲁木齐台钻孔应变观测井的水位突然变化 ,通过计算该台应变与水位的相关系数和回归系数 ,研究了水位与应变的关系 ,认为利用此关系可以排除水位对观测值的影响     

弹性地球负荷潮汐应变的理论及计算

本文概述了弹性地球负荷潮汐应变的理论,研究了计算负荷勒甫数的递推算法,并对处理褶积积分的基本方法及过程作了讨论,给出了有关的工作公式。     

现代风成沉积物磁化率各向异性与风向关系的研究

通过对风洞及室内模拟定向风条件下的风成沉积物磁化率各向异性与风向之间关系的研究,发现风成沉积物磁化率各向异性的长轴方向的偏角不仅与风向有关,而且与粉尘沉积量有关。风成沉积物磁化率各向异性的长轴方向的偏角在α95（α95≤20°）的区间范围内与粉尘沉积量大的风向一致．在干旱、半干旱区,现代风成沉积物（沙丘、黄土的表层土）的磁化率各向异性的长轴方向的偏角在此范围区间内与常年盛行风向一致,尤其与沉积物沉降时的盛行风向一致．     

现代风成沉积物磁化率各向异性与风向关系的研究

通过对风洞及室内模拟定向风条件下的风成沉积物磁化率各向异性与风向之间关系的研究,发现风成沉积物磁化率各向异性的长轴方向的偏角不仅与风向有关,而且与粉尘沉积量有关。风成沉积物磁化率各向异性的长轴方向的偏角在α95（α95≤20°）的区间范围内与粉尘沉积量大的风向一致．在干旱、半干旱区,现代风成沉积物（沙丘、黄土的表层土）的磁化率各向异性的长轴方向的偏角在此范围区间内与常年盛行风向一致,尤其与沉积物沉降时的盛行风向一致．     

电离层突发E层与太阳活动的相关性

通过对195-1990年3个太阳黑子周期期间不同纬度台站的ES层的临界频率f0ES的观测数据进行统计分析,研究了太阳活动对ES层的强度与出现率的影响,主要结果为:f0ES的年平均值在白天与太阳活动呈强正相关,在夜间呈负相关. 同样,ES的出现率的年变化与太阳活动的关系也是白天呈正相关,夜间呈负相关. 进一步分析表明,上述白天ES层临界频率与太阳活动的正相关性的主要贡献来自于常规E层与太阳活动的强烈相关性. 消除了背景E层电子密度的作用后,ES层的强度在白天与太阳活动呈微弱的正相关,在夜间呈负相关,其相关系数有比较规则的周日变化或半日变化.     

岩石变形实验中的微破裂与地震的联想

根据室内岩石变形实验中岩石的微破裂和应变能释放等情况，联想到地震发生的几种相似现象：（１）岩体在较低的状态下亦有可能发生地震；（２）小震的发生预示岩体内应变和应变能的释放，但应力却未必释放；（３）主震时就变能大量释放，但仍有相当多的应变能残留在岩体中，这应是老震区发生地震的原因之一。