南海东北部海底沉积物波的形态、粒度特征及物源、成因分析

在南海东北部广泛发育沉积物波。通过高分辨率多波束数据、地震剖面以及重力柱状样,对沉积物波的形态特征、粒度特征、物源以及形成机制进行了分析。研究表明大致以台湾浅滩南海底峡谷为界,北侧为近北东向展布,南侧为近南北向展布。对其分布规律、地貌和形态特征及重力柱状样粒度分析表明这些沉积物波为浊流成因。沉积物波的发育与新生代晚期研究区的构造活动密切相关,自距今6.5 Ma以来台湾造山运动使台湾岛强烈抬升剥蚀,这些剥蚀物为研究区提供了大量的陆源物质,而在南海东北部陆坡区大量发育的峡谷-冲沟系统为陆缘物质向下陆坡的输送提供了良好的通道。研究区西侧的东沙隆起长期处于抬升剥蚀状态,这种抬升剥蚀也为研究区沉积物波的发育提供了部分物源。随着坡度的减缓,浊流沉积物开始堆积,在台湾浅滩南海底峡谷的北侧形成了展布方向与冲沟垂直的沉积物波,而在南侧由于台湾浅滩南海底峡谷发生转向,浊流从水道中漫溢出来,沉积物堆积下来,形成了与原先水道近于垂直的近南北向的沉积物波。     

袭港热带气旋持续时间长期频率分析

香港经常受到西北太平洋热带气旋的影响,对该地区热带气旋持续时间的研究有助于经济社会的稳定发展。按照气象和天文台警告信号,热带气旋分为不同的强度等级。建立热带气旋持续时间的Poisson-Weibull复合分布模型,相应获得持续时间重现值的求解公式,分别用于不同热带气旋分类下持续时间多年一遇重现值的计算中。基于1987-2016年袭港热带气旋数据的分析结果表明,Poisson-Weibull分布适用于不同的持续时间分类样本;强的热带气旋经常会伴随较长的持续时间,这将会对该地区造成更为严重的破坏,这可为防灾减灾提供参考。     

基于LSTM的海洋表面短期风速预测研究

为实现对海面风速精确的短期预测,提出了一种基于长短期记忆(LSTM,longshort-termmemory)神经网络的短期风速预测模型,选取OceanSITES数据库中单个浮标站点采集的风速历史数据作为模型输入,经过训练设置最佳参数等步骤,实现了以LSTM方法,对该站点所在海区海面风速在各季节性代表月份海面风速的24 h短期预测。同时通过不同预测时长的实验以及与BP(back propagation)神经网络神经网络和径向基函数神经网络(radialbasisfunctionneuralnetwork,RBF)的预测效果对比实验,证明了LSTM预测方法相比上述两种神经网络预测方法,在海表面风速预测应用中的优越性。最后通过多个海域对应的站点风速数据预测实验,证明了LSTM神经网络模型的普遍适用性,由相关系数和预测误差的分析可知该方法具备应对急剧变化数据的预测稳定性,可以作为海洋表面风速短期预测的一种可靠方法。     

An Improved Time Domain Approach for Analysis of Floating Bridges Based on Dynamic Finite Element Method and State-Space Model

The floating bridge bears the dead weight and live load with buoyancy, and has wide application prospect in deep-water transportation infrastructure. The structural analysis of floating bridge is challenging due to the complicated fluid-solid coupling effects of wind and wave. In this research, a novel time domain approach combining dynamic finite element method and state-space model (SSM) is established for the refined analysis of floating bridges. The dynamic coupled effects induced by wave excitation load, radiation load and buffeting load are carefully simulated. High-precision fitted SSMs for pontoons are established to enhance the calculation efficiency of hydrodynamic radiation forces in time domain. The dispersion relation is also introduced in the analysis model to appropriately consider the phase differences of wave loads on pontoons. The proposed approach is then employed to simulate the dynamic responses of a scaled floating bridge model which has been tested under real wind and wave loads in laboratory. The numerical results are found to agree well with the test data regarding the structural responses of floating bridge under the considered environmental conditions. The proposed time domain approach is considered to be accurate and effective in simulating the structural behaviors of floating bridge under typical environmental conditions.

     

粤中早白垩世亚髻山正长质杂岩体的成分分异及岩石成因

华南的碱性岩浆往往以小岩株形式侵位于早期花岗岩中,指示了伸展拉张的大地构造背景。本文通过对华南代表性的碱性岩体——粤中亚髻山正长质杂岩体不同相带岩石的研究,发现它们可按照岩性和成分的差异划分三组,其成因与岩浆过程和岩浆期后流体作用密切相关。化学成分上,三组的差异体现在:1)Group 1显示最低的Si O2(59.37%~64.10%)、K2O/Na2O(0.70~1.11)、I Sr值(0.70741~0.710032)、t2DM模式年龄(1.0~1.1Ga),最高的Al2O3(17.30%~19.18%)、全碱(K2O+Na2O:11.13%~13.76%)、εNd(t)值(-1.6~-0.9)和碱性-过碱性、准铝质特征;稀土配分曲线呈明显右倾,在原始地幔标准化蛛网图上,表现出Ba、Ti、Sr和P负异常;具有球粒陨石质Nb/Ta比值(平均为19.6)和超球粒陨石值Zr/Hf比值(平均为47.1);2)Group 2显示最高的Ti O2(0.47%~0.49%)、Mg O(0.98%~1.07%)、P2O5(0.15%~0.16%)、K2O/Na2O(2.57~6.69)和中等低的I Sr(0.70845)、εNd(t)值(-7.9~-7.8),具有强过铝质且碱性-钙碱性过渡的特征;稀土配分曲线呈明显右倾,在原始地幔标准化蛛网图上,表现出Nb-Ta、LREE、P和Ti负异常;其Nb/Ta和Zr/Hf比值均近似于平均陆壳(平均值分别为11.6和36.3);3)Group 3具有最低的镁铁质含量、Al2O3(13.00%~13.16%)、εNd(t)值(-8.3)和最高的Si O2(77.50%~76.54%)、I Sr(0.72563)以及与过渡带相似的t2DM模式年龄(1.6Ga),总体显示碱性、强过铝质的特征;稀土配分曲线近似于"海鸥形",Eu异常明显,在原始地幔标准化蛛网图上,显示Ba、Nb、LREE、Sr、P、Ti负异常和Rb、Th、U、Ta、Pb正异常。其Nb/Ta和Zr/Hf比值均远低于平均陆壳(平均值分别为3.0和18.5)。Group 3中锆石的LA-ICP-MS U-Pb定年获得了2个加权平均年龄,即140.9±1.4Ma(MSWD=2.0)和141.4±0.9Ma(MSWD=1.6),与之前报道的Group 1的形成时代一致,表明它们都是早白垩世同一次岩浆作用的产物。这些成分的差异也体现在岩石成因类型判别上,结果显示Group 1属于A型岩套中典型的A1型亚类,而Group 2和Group 3显示似是而非的类型,比如,Group 2具有A型向I型过渡的特征,Group 3则既具有高演化花岗岩的特征,又类似于铝质A型花岗岩。基于Sr-Nd同位素和主、微量元素成分特征,我们认为亚髻山正长质杂岩体中的Group 1形成自富集的上地幔分异的硅不饱和碱性岩浆,较少陆壳物质混染;Group 2岩石则是硅不饱和碱性岩浆在侵位过程中大比例同化混染了外围的佛冈花岗岩而成;而Group 3岩石则是Group 2岩浆发生长石、钛铁矿、磷灰石等矿物分离结晶后再与富氟流体发生显著的相互作用而形成。因此,杂岩体各组岩石成分的明显差异,是碱性岩浆与围岩同化混染及后期流体改造、分异的结果。这进一步暗示诸多似是而非岩石类型的花岗岩,其岩浆过程及其后的流体交代对于其源区岩浆的地球化学特征的影响不容忽视;而这些过程很可能对于一些碱性火成岩及中酸性岩岩体的成分环带的形成及成矿作用具有至关重要的意义。     

温度、浓度对流体中氟钛络合物水解的影响:对深部地质过程中钛元素活动的制约

Ti是自然界中丰度最高的高场强元素(HFSE),其主要赋存矿物——金红石的溶解度决定了俯冲带HFSE的活动与循环。而富氟流体被认为是影响Ti等HFSE能否活化、迁移的重要因素。本文对不同浓度的氟钛络合物(K2Ti F6)在100MPa压力和200~500℃温度下的稳定性进行了研究,结果显示其在热液条件下发生显著水解,水解程度与温度和初始浓度密切相关,即温度越高、初始浓度越低,则水解程度越剧烈。对实验数据进行拟合,首次获得了K2Ti F6的表观水解常数与温度的关系式:-ln K=(8972±788)/T-(4.16428±1.40362),其中获得的热力学参数为:ΔrHΘ=74.59±6.55k J/mol,ΔrSΘ=34.62±11.67J/(mol·K)。同时,运用上述获得的关系式将温度推广到俯冲带条件,计算了金红石溶解度和流体中Ti的最大迁移量之间的关系。结果显示,当金红石的溶解度大于1000μg/m L时,富F流体能有效迁移的Ti大于1μg/m L;随着金红石溶解度的增加,Ti的有效迁移百分比也逐渐增大,但俯冲流体中Ti的最大迁移量可能不超过6700μg/m L,比之前的预计要低得多。本文的研究证实了富F流体能最大程度活化并迁移Ti等HFSE。其中,对于岩浆-热液体系而言,F主要通过在岩浆中预富集,然后再大量分配进入晚期流体中而形成富F流体;对于俯冲带而言,多硅白云母的脱水或热解是形成富F流体/超临界流体的有效途径。     

沉淀-陈化-返溶作用和压力对热液中氟钛络合物高温水解的影响及地质意义

钛是自然界中最不活泼的金属元素之一,然而越来越多的证据显示钛可以在特定条件下能进入热液流体中发生迁移,其中氟可能在其中扮演着重要的角色。本文研究了300℃和50~400MPa压力条件下氟钛络合物(K2Ti F6)的稳定性以及沉淀-陈化-返溶作用和压力对氟钛络合物水解行为的影响。研究结果显示,氟钛络合物水解的过程中,由于Ti O2沉淀物的陈化作用,在稳定的温度和压力条件下,沉淀物的返溶很难发生;但在缓慢降温和机械性振荡过程中,沉淀物的返溶会明显发生。而且,在温度不变的情况下,压力的改变对K2Ti F6水解并没有显著的影响,显示氟钛络合物不管在高压还是低压环境下均遵循近似的水解规律。本文认为主要的原因在于压力的增高会促进水解反应沉淀物的陈化,进而抑制沉淀物的返溶,但并不破坏水解反应的平衡。最后,本文提出金属络合物的形成-水解-沉淀/返溶-陈化过程是水-岩作用或热液成矿过程中高场强元素活化、迁移和成矿的主要机制。     

龙潭隧道围岩收敛变形灰色系统预测模型

基于龙潭隧道开挖过程中的围岩收敛变形资料,通过对具有一定随机离散性和波动性的位移-时间顺序的数据列进行累加处理,建立了GM(1,1)灰色预报模型,预测了围岩收敛变形的未来趋势,并对预测位移进行一次累减,得到位移速率预测公式,预测围岩收敛趋于稳定的时间。两个断面的预测值和实测值的比较结果表明所建预测模型可取得比较好的效果。     

多源数据融合技术在矿产开发动态监测中的应用——以天津北部山区为例

在把遥感数据融合技术引入到地学数据的处理中,尝试将不同分辨率的遥感影像、采矿登记数据、地球化学数据等进行融合,取得了较好的效果。通过对比分析天津北部山区数十年来资源开采情况,评价其对环境所产生的影响,指出工作区存在部分违规采矿行为,很好地实现了对本区采矿行为及影响的动态监测,为地方的资源管理提供了科学依据。     

核磁共振测深方法在多年冻土区找水中的应用

通过核磁共振测深( MRS)方法在多年冻土区找水实例的分析、解释,并结合钻孔资料的综合研究,对在多年冻土区利用MRS方法探测地下含水层埋深、厚度及地下水涌水量的计算进行了详细的解析,并取得了良好的应用效果。阐明了该方法在多年冻土区找水具有含水信号反映明显、信噪比高和具唯一性解析结果等的独特技术优势,也指出了该方法在判断含水层岩性、涌水量计算等方面存在的不足,揭示了MRS方法在多年冻土区寻找地下水的良好应用前景,为在多年冻土区寻找地下水提供了一定的借鉴经验。