The long-term stability of a possible aqueous ammonium sulfate ocean inside Titan

We model the thermal evolution of a subsurface ocean of aqueous ammonium sulfate inside Titan using a parameterized convection scheme. The cooling and crystallization of such an ocean depends on its heat flux balance, and is governed by the pressure-dependent melting temperatures at the top and bottom of the ocean. Using recent observations and previous experimental data, we present a nominal model which predicts the thickness of the ocean throughout the evolution of Titan; after 4.5 Ga we expect an aqueous ammonium sulfate ocean 56 km thick, overlain by a thick (176 km) heterogeneous crust of methane clathrate, ice I and ammonium sulfate. Underplating of the crust by ice I will give rise to compositional diapirs that are capable of rising through the crust and providing a mechanism for cryovolcanism at the surface. We have conducted a parameter space survey to account for possible variations in the nominal model, and find that for a wide range of plausible conditions, an ocean of aqueous ammonium sulfate can survive to the present day, which is consistent with the recent observations of Titan's spin state from Cassini radar data [Lorenz, R.D., Stiles, B.W., Kirk, R.L., Allison, M.D., del Marmo, P.P., Iess, L., Lunine, J.I., Ostro, S.J., Hensley, S., 2008. Science 319, 1649-1651].     

直井段偏移对后期定向钻井作业的影响分析

在定向井、水平井钻井过程中,直井段井身质量的控制对后期定向造斜与轨迹控制的影响往往被忽视,国内对定向井、水平井直井段井身质量要求基本是以常规直井的标准为依据,没有重视到直井段位移、井斜和方位对定向施工的影响。对于定向井、水平井来说,直井段偏移不仅对后期轨迹控制、定向施工和完井作业带来危害,同时给油田后续开发中井位的部署带来不利影响,对于平台丛式井直井段偏移可能造成井眼相碰,因此,定向井、水平井直井段控制的好与坏,将会给定向井、水平井的钻（完）井带来很大影响。本文统计分析近年完成的定向井、水平井直井段偏移情况和影响,简述直井段偏移的形成原因,对直井段不同类型偏移造成的影响进行了分析并提出了应对方案。     

煤体静载破坏中低频磁场变化特征及产生机制研究

为了研究煤体静载破坏中低频磁场变化特征及其产生机制,进一步完善煤矿动力灾害监测预警技术,通过室内试验、现场试验研究了煤体静载破坏中低频磁场时、频谱特征,并结合微震信号提出了低频磁信号的产生机制。结果表明：煤体静载破坏中所产生低频磁场信号强度为19～156 nT,信号最大幅值、能量与试样强度、加载速度均呈正相关关系。垂直于裂纹扩展面磁场最强,平行于裂纹扩展面磁场最弱。并结果微震信号提出了低频磁场产生机制。低频磁场与微震信号具有时、频域同步性,带电裂纹面随微震信号同频振荡为低频磁场产生机制。现场放炮破煤低频磁信号由簇状脉冲信号及小幅震荡信号组成,其中簇状脉冲成分产生于炮后振动波带动带电壁面的同频振动,而小幅震荡成分是巷帮煤壁趋向新应力平衡状态时发生的横向拉伸破坏及带电煤碎屑运移、摩擦及转动的结果。     

Sedimentological/Palaeogeographic Data as Fundamental Building Blocks of the DDE Project:Critical Underpinning of Reconstructing Deep-time Earth Systems

正1 Introduction Sedimentary rocks archive important information for understanding how the earth system operates and how life and environments have evolved through earth history.Properly identifying characteristics of sedimentary rocks,along with the subsequent interpretation of depositional processes and sedimentary environments in a basin or locality,are fundamental to inter-basinal correlation of sedimentary successions as well as to understanding and deconvolving regional and global processes     

板块运动的机制与动力来源学术争鸣

目前人类对地球的认识仍很肤浅,无论国外还是国内对于地球动力学问题仍在探索过程中,Science杂志2005年公布的125个重大科学问题中的第10个问题是“地球内部是如何运行的”,提出地球动力来源还尚未解决。 2017年出版的《中国学科发展战略--板块构造与大陆动力学》认为板块构造理论虽然取得了巨大成功,但该学说依然存在其形成以来就存在的难题,即板块动力、板块起源及板块上陆三大问题,驱动板块运动的动力机制是最为重要的问题,也是亟待解决的问题。 研讨会分两个环节,一是主要观点报告环节,二是讨论争鸣环节。 在报告环节,涉及动力机制的主要有5位报告人,分别阐述了他们的主要观点。梁光河提出了新大陆漂移说,通过大量证据分析认为传统的海底扩张驱动大陆漂移的模式存在很多问题,很多地质和地球物理观测事实说明持续推动大陆漂移的动力不是海底的持续扩张,而是大陆板块后下方持续的岩浆上涌推动大陆板块向前漂移,那是一个自发的连锁反应。万天丰认为传统的海底扩张传送带模式很难解释大陆板块漂移速度远远大于地幔对流速度这个问题,提出了陨击说。陨石撞击诱发地幔底劈推动大陆板块运动这个新的驱动模式。唐春安提出了地球龟裂说,认为地球内部热能的积累与释放,使得地质历史上岩石圈地幔具有冷热交替的周期。毛小平分析认为,目前所提出的地球动力中,只有周向应力具有足够数量级的应力,可以推动板块运动;周向应力在岩石圈薄弱处释放从而产生地壳相对运动;长期以来解释不了的“地壳异常压力”其实就是周向应力,而可独立于重力的构造力、碰撞力并不存在。 在讨论争鸣环节,大家针对地壳运动的动力来源自由发言。梁光河指出万天丰提出的陨石撞击可以较好地解释超大陆裂解的初始动力,但不同意陨石撞击可以提供持续的大陆漂移的动力,以印度板块的北漂为例,因为地幔的巨大黏滞阻力,需要无数个陨石定点撞击印度板块后面才可能持续推动印度板块漂移。唐春安提出地球的锅盖效应,因此上地幔具有冷热周期,在热周期地壳才会大规模漂移,按照力学机制,大洋中脊和转换断层不可能是海底扩张产生的,应该是大陆漂移拉开产生的断裂系统。最后杨巍然总结发言,认为陨石撞击是一个重要因素,地球上的构造运动都可以归结为开合运动,海底扩张和大陆漂移都是存在的,地体构造也是科学的。研讨会取得的共识是：大陆的确存在大规模水平运动,传统的地幔对流传送带驱动模式存在很多与观测事实不符的问题,需要重新认识驱动机制和驱动力的问题,对板块俯冲问题多数持怀疑甚至反对的观点。其驱动力应该来自重力和地球内部热力,但它们之间是如何相互作用的,仍需要进行更深入的研究。     

基于双精度与四精度的重力场解算精度分析

基于动力学方法比较分析了双精度与四精度模式下重力场模型的解算精度,主要包括缔合勒让德函数计算、数值积分器及重力场反演结果。结果显示,在勒让德函数计算方面,部分角度在双精度模式下计算至1 900阶以后会出现溢出问题,而在四精度模式下任何角度都满足精度要求,并且计算结果比双精度模式高8个量级。数值积分器Adams预测校正法积分1 d的位置和速度误差,在四精度模式下比在双精度模式下高4个量级。在精密轨道反演重力场计算方面,动力学方法在双精度及四精度模式下反演结果一致,统计其计算至60阶的累计大地水准面误差为1.29×10~(-5 )m,这是因为动力学方法的线性误差相对计算误差而言是主要误差;非线性动力学方法在四精度模式下比在双精度模式下高7个量级,其大地水准面误差分别为8.92×10~(-15) m和8.16×10~(-8) m。     

Another Year of Record Heat for the Oceans

Changes in ocean heat content(OHC), salinity, and stratification provide critical indicators for changes in Earth’s energy and water cycles. These cycles have been profoundly altered due to the emission of greenhouse gasses and other anthropogenic substances by human activities, driving pervasive changes in Earth’s climate system. In 2022, the world’s oceans, as given by OHC, were again the hottest in the historical record and exceeded the previous 2021 record maximum.According to IAP/CAS data, ...     

GNSS-R土壤水分遥感的适宜性分析

利用GNSS-R(Global Navigation Satellite System-Reflectometry)技术探测土壤水分是近年来一个新兴的研究方向。目前GNSS-R遥感观测中反射信号的接收与处理方式包括单天线与多天线两种模式,面向实际应用需求,GNSS-R遥感正在实现从最初的地基观测向空基、星载观测的转变。在推进GNSS-R土壤水分遥感技术业务化应用的过程中,必须首先进行适宜性分析,确定该技术探测的地理位置、空间分辨率与探测深度,然而目前对此尚未有系统、全面、定量的论述。本文针对适宜性分析中的3个关键因子分别进行理论分析与公式推导,明确相关概念的定义,并实现定量化描述,最终通过实际应用分析进一步诠释其应用价值。对于单天线模式地基观测,以美国板块边界观测计划PBO(Plate Boundary Observatory)土壤水分产品为例,分析镜面反射点的相对位置、第一级Fresnel反射椭圆簇的面积与时间序列土壤水分所代表的探测深度;对于多天线模式,以郑州上街区农田空基观测试验为例,得到基于航迹的栅格土壤水分空间分布并探讨其探测深度。本文能够为未来两种观测模式下地基、空基和星载GNSS-R遥感观测、北斗反射信号遥感,以及GNSS-R在农业、水文、生态等领域的实际应用提供理论指导。     

Impact of ambient temperature on spring-based relative gravimeter measurements

In this paper, we investigate the impact of ambient temperature changes on the gravity reading of spring-based relative gravimeters. Controlled heating experiments using two Scintrex CG5 gravimeters allowed us to determine a linear correlation (R \(^{2}>\) 0.9) between ambient temperature and gravity variations. The relation is stable and constant for the two CG5 we used: ?5 nm/s\(^{2}/^\circ \)C. A linear relation is also seen between gravity and residual sensor temperature variations (R \(^{2}>\) 0.75), but contrary to ambient temperature, this relation is neither constant over time nor similar between the two instruments. The linear correction of ambient temperature on the controlled heating time series reduced the standard deviation at least by a factor of 2, to less than 10 nm/s\(^{2}\). The laboratory results allowed for reprocessing the data gathered on a field survey that originally aimed to characterize local hydrological heterogeneities on a karstic area. The correction of two years of monthly CG5 measurements from ambient temperature variations halved the standard deviation (from 62 to 32 nm/s\(^{2}\)) and led us to a better hydrological interpretation. Although the origin of this effect is uncertain, we suggest that an imperfect control of the sensor temperature may be involved, as well as a change of the properties of an electronic component.