煤层气压裂返排过程中煤粉产出规律实验研究

煤层气压裂返排过程中产出的煤粉影响煤层气解吸运移,易造成煤层渗透率的永久伤害,降低气井产气量。采用自主研发的压裂液裂缝返排实验装置,模拟一定煤粉粒径配比关系下,采用不同的排采制度和不同外加液体,研究裂缝中煤粉的运移规律,测定煤粉和支撑剂被携带出的临界流量和煤粉返排效率,揭示煤粉运移与流体流速、外加液体关系的变化规律。研究表明:清水不能润湿煤粉,煤粉悬浮剂能较好润湿煤粉;煤粉含量越大,流出率越低;煤粉流出量随时间变化满足幂函数递减规律;变排量排采可以增大煤粉的返排效率。      

输水隧道的减震措施研究

隔震技术是近几十年发展起来的新技术,对地面结构减震效果显著。本文运用Newmark隐式时间积分有限元法并采用粘-弹性人工边界,分析了在输水隧道施工中设置减震层和注浆加固一定范围内围岩这2种方法的减震效果、适用条件及其减震机理。计算结果表明：减震层或加固层的设置均使隧道衬砌应力减小,起到保护隧道衬砌的作用;在较大的范围内注浆加固围岩的办法,对软土中的输水隧道的减震更加有效,它能充分发挥围岩的承载能力;而在围岩与衬砌间设置减震层的办法,对稳定性极好的坚硬围岩中的输水隧道的减震效果更加有效。计算结果可为地震区的输水隧道抗震设计提供依据。     

基于NGA数据的震源模型全局参数定标律的统计

依据美国NGA两个版本的数据库,修正、补充了文献[3]的震源全局参数基础数据,形成分别包含189个地震的数据1和204个地震的数据2,分别在三种破裂类型、五(三)个震级段,统计得出矩震级与破裂面的面积、宽度、长度以及破裂面上平均错动量四个震源全局参数之间的经验关系和半经验关系。与文献[3]的结果比较表明,数据量增加后系数值的差异不明显,最大相对差分别为12.4%和8.4%,且统计结果离散减小,稳定性增加。采用本文结果建立震源模型,对一个7.0级走滑地震合成的近场4个地表点的高频地震动,得到的平均反应谱幅值、峰值总体上略大于用文献[3]参数合成的,平均值的相对差在4.6%~23.0%间,随距离增加差别有所减小。     

有限断层震源全局参数定标律的稳定性

根据eQuake-RC网站及相关文献,建立了383个地震全局参数的数据集,与二十多年中3篇参考文献先后发表的震源全局参数及其定标律统计结果比较,讨论了定标律的稳定性。虽然数据量大大增加,尤其是高震级数据增加更显著,震级范围扩大,不同年代的全局参数与矩震级域数据点的分布大多重叠,新补充的数据往往分布在以往数据分布的延伸方向上。区分两类地震、三种破裂类型、五(三)个震级段统计全局参数定标律,与3篇参考文献的结果比较,期望值两两相对差别的特征相近,统计标准差有所减小,说明随数据增加全局参数定标律结果变化不大,总体趋于稳定。分4组比较、分析数据分布的区域特征,没有发现系统性差别,说明全球数据是可以一起统计的。板内地震和俯冲带地震分组的结果表明,震级范围不同,高震级段数据分布存在明显差异,宜分开统计。     

珊瑚礁区海底地下水排泄的环境效应及其珊瑚记录研究进展

海底地下水排泄(SGD)是近岸海洋化学和生态系统演化的重要驱动因素,其携带的大量物质对珊瑚礁发育和退化具有非常重要的影响。本文综述了珊瑚礁区的SGD特征及其对珊瑚礁发育和退化的潜在生态环境效应,SGD的珊瑚替代指标以及全球各海域SGD的高分辨率珊瑚记录研究进展,并以南海北部为例探讨珊瑚礁退化的主导因素及SGD的潜在影响。研究发现,目前珊瑚礁区,尤其是岸礁区长时间序列的SGD动态变化记录的研究极为薄弱;利用珊瑚骨骼的地球化学指标来重建局部海域的SGD通量的动态历史变化具有较强的可操作性;虽然SGD极有可能是以南海北部为代表的珊瑚礁区珊瑚礁退化的重要因素,但目前无论是政府机构还是公众对SGD的关注和重视相当有限。未来的研究应该聚焦于珊瑚礁区SGD及其携带物质通量的高分辨率珊瑚记录,进而探讨SGD对珊瑚礁发育和退化影响的关键过程与机制,并提出科学合理的应对建议。     

南海北部珊瑚生长率对4.2 ka气候事件的记录

The 4.2 ka event that occurred during the period from 4 500–3 900 a BP was characterized by cold and dry climates and resulted in the collapse of civilizations around the world. The cause of this climatic event, however, has been under debate. We collected four corals(Porites lutea) from Yongxing Island, Xisha Islands, South China Sea, dated them with the U-series method, and measured the annual coral growth rates using X-ray technology. The dating results showed that the coral growth ages were from 4 500–3 900 a BP, which coincide well with the period of the4.2 ka event. We then reconstructed annual sea surface temperature anomaly(SSTA) variations based on the coral growth rates. The growth rate-based SSTA results showed that the interdecadal SSTA from 4 500–3 900 a BP was lower than that during modern times(1961–2008 AD). A spectral analysis showed that the SSTA variations from4 500–3 900 a BP were under the influence of El Ni?o-Southern Oscillation(ENSO) activities. From 4 500–4 100 a BP, the climate exhibited La Ni?a-like conditions with weak ENSO intensity and relatively stable and lower SSTA amplitudes. From 4 100–3 900 a BP, the climate underwent a complicated period of ENSO variability and showed alternating El Ni?o-or La Ni?a-like conditions at interdecadal time scales and large SSTA amplitudes. We speculate that during the early and middle stages of the 4.2 ka event, the cold climate caused by weak ENSO activities largely weakened social productivity. Then, during the end stages of the 4.2 ka event, the repeated fluctuations in the ENSO intensity caused frequent extreme weather events, resulting in the collapse of civilizations worldwide. Thus, the new evidence obtained from our coral records suggests that the 4.2 ka event as well as the related collapse of civilizations were very likely driven by ENSO variability.     

西沙群岛琛航岛全新世珊瑚礁的起始发育时间及其海平面指示意义

以西沙群岛琛航岛珊瑚礁钻孔为材料,通过高精度铀系测年技术测定了全新世底界的年代;同时利用MAT-253同位素质谱仪和电感耦合等离子体质谱仪测定了0~20 m层段δ¹³C、δ¹⁸O和锶元素的质量分数,以U-Th年龄为基础,结合δ¹³C、δ¹⁸O和锶元素的质量分数均在16~17 m之间明显降低这一特点,得到琛航岛全新世珊瑚礁的起始发育时间为距今7 900 a前,不整合于晚更新世的珊瑚礁体（年代老于110 ka）之上,全新世礁体的厚度为16.7 m。考虑研究区域新构造活动相对稳定,以及南海现代珊瑚礁的礁坪面与大潮低潮面基本一致,琛科2井的钻孔井位高于现代礁坪约2.9 m,推测其起始发育时的位置在现代海平面大潮低潮面之下约13.8 m,即西沙群岛海域7 900 a前的海平面在现代海平面以下约13.8 m,近7 900 a以来海平面上升了至少13.8 m。这一结果为理解全新世南海珊瑚礁的发育历史及海平面变化提供了新的信息。     

我国地震区划图的初步检验

借助GIS的空间操作和空间分析的功能对我国四张地震区划图（1957年发表的中国地震区域划分图、1977年颁布的中国地震烈度区划图、1990年颁布的中国地震烈度区划图和2001年颁布的中国地震动参数区划图）分别用发表以后大陆地区发生的、经震害调查的5级以上浅源地震的等震线与之叠合,统计出相应时段中实际发生的不同烈度区超过区划图上烈度1度、2度或更多的总面积及相应的百分比;根据各个区划图表达的地震危险性定义制定标准检验了相应的可靠程度。通过与相应时段地震人员伤亡、经济损失的对比分析,指出了地震区划方法的进一步改进要把重点放在提高对7级以上大地震可能发生部位的识别上。     

温室气体CO2与钠长石相互作用实验研究

为寻求减缓全球变暖的途径,利用高压釜,开展不同温度下(75、100、125、150和175℃)CO₂与钠长石的水热实验研究,以探讨CO₂在长石砂岩中地质封存的可能性。结果表明,随着温度的升高,钠长石溶蚀强度逐渐增强,在150℃左右开始有菱镁矿、菱铁矿等碳酸盐矿物生成,175℃新矿物生成量增加,这表明CO₂能够以碳酸盐矿物的形式在含钠长石的长石砂岩中以矿物的形式被“固定”,其被“固定”的温度在150℃左右。     

钾长石—CO_2相互作用水热实验研究

利用高压釜在不同温度下(100℃、125℃、150℃和175℃)开展了CO2-钾长石水热实验。通过扫描电镜、X--衍射技术及紫外分光光度计等对反应前后样品及溶液进行观察或测试,结果表明,随着温度的升高,钾长石溶蚀程度增加,150℃时在钾长石表面识别出新生的碳酸盐等矿物。这说明温度达到150℃时,CO2就能够以新生矿物的形式稳定固结在地层中,为CO2的地下封存提供了实验依据。