冻结砂土体积变形影响因素的敏感性分析

为了分析三轴试验中冻土体积变形影响因素的敏感性,选定包括内因和外因在内的6种影响因素,选用青海省德令哈的砂土按照正交试验方案进行常规三轴试验,并采用灰色关联分析法对试验结果进行分析,给出各影响因素的敏感性排序。结果表明,在选定的6种影响因素中,含水率、加载速率及温度的敏感性超过70%,需重点考虑。在较小含水率条件下,冻结砂土先体缩再体胀,且应力峰值点和应变峰值点所对应的轴向应变基本一致,而在饱和条件下仅发生体积膨胀。加载速率对冻土的影响主要表现为对其力学特性和破坏形态的改变,随着加载速率的增加冻土的体缩量、切线模量和峰值强度增加,但峰值应变却表现为减小趋势,冻结砂土性质趋近脆性。土样温度降低,土颗粒间的黏结力增加,孔隙压力转变为有效应力,从而导致冻结砂土的强度增加、体积膨胀量增加。分析结果可为相关试验及工程优化设计提供一定的参考。     

利用精密水准数据分析晋冀蒙交界区垂直形变特征

在水准复测数据分析过程中,针对水准点遭到破坏导致数据连续性不佳、利用率降低等情况,利用相邻年份同名水准点数据求解垂直形变量,以距离、待内插点与观测点所处断层信息进行确权,构建多项式内插模型,对研究区范围内的垂直形变量进行内插,丰富研究区范围内的数据量,提高数据的连续性及利用率。以每个内插值的垂直形变量、形变速率、形变加速率组成的状态向量构建卡尔曼滤波模型,对研究区范围进行滤波,利用滤波结果对1984年以来晋冀蒙交界区的垂直形变特征进行分析,并与前人研究结果进行对比。实验证明本文方法有效,对地震预测的研究有一定的参考意义。     

北京市潜在风道的数值模拟与综合识别

过去从局地尺度和微尺度优化规划和建筑设计的角度,城市规划与建筑学科的研究者提出了构建城市区域通风廊道的思想。但对目前的特大城市和城市群而言,无论城市热岛还是污染物输送都可能涉及更大尺度范围的区域影响。结合自然地理资源条件,对城市外围待发展区域的风道识别和规划,可能更具有现实意义。本文基于空气动力学粗糙长度计算通风指数,从动力学角度初步识别出北京不同区域的通风潜力：① 利用数值模拟输出的1月和7月平均水平风场发现,在背景风较强的冬季,水平风速的分布与下垫面的粗糙度保持高度一致,在北京城区东北方向存在一条明显的风道,在通过城区时受城市下垫面的拖曳影响出现显著的风速下降,在城市下风方向风速又有所回升;② 与热力分析对比发现,夏季城市外的低温区域与盛行风向相悖,偏南方向上的补偿空间面积比冬季小且与作用空间的温差也小,流向城市的可利用风资源匮乏;③ 基于近地面温度和粗糙长度加权计算后得到通风指数,冬季为0~0.25,夏季为0~0.60,数值越小通风能力越强,受季节热力差异影响,冬季通风能力显著优于夏季。④ 进一步结合数值模拟的风速分布,将通风评价结果划分为4个等级,从北京市全域尺度分冬、夏两季识别了北京市的潜在风道,冬季贯穿南北的风道全长约200 km,从城市外围引入风资源,可有效提高城市自净能力,而在背景风较弱的夏季,风道贯通性较差,气流疏导能力弱,亟待区域联动优化城市群发展规划。     

基于数字天顶摄影仪的地球自转参数测定方法研究

为研究利用数字天顶摄影定位方法测定地球自转参数的可行性,结合数字天顶摄影定位原理及时空基准转换差异,详细分析多台站地球自转参数测定及单台站UT1-UTC测定原理,并推导给出相关数学模型。模拟仿真及实测验证结果表明,采用目前高精度天顶摄影定位系统(精度0.05″),通过全国范围内的合理布站,可实现UT1-UTC参数±5 ms、极移参数±0.06″的测量精度。单台站UT1-UTC实测精度为5~8 ms,可满足特定军事工程需求,同时可为多台站联合解算ERP参数提供数据支撑。研究成果可为我国开展地球自转参数测定提供理论参考。     

基于Chebyshev多项式的非对称走时Kirchhoff叠前时间偏移角道集求取

地震射线走时的求取方法是叠前时间偏移研究的核心问题之一,也是影响计算时间域角道集角度精确性的关键因素之一.本文基于Kirchhoff叠前时间偏移,应用第一类切比雪夫多项式,对弯曲射线对称走时加以改进,引进非对称项,优化后得到切比雪夫非对称走时方程,与高精度走时进行比较和误差分析,再将该走时求取方法应用于时间域角道集的求取中,得到地下较真实的入射角.通过模型计算和实际地震资料处理证明,此种非对称走时及其角道集的求取方法具有精度高、计算量少的优点.     

Prospects of Carboniferous Shale Gas Exploitation in the Eastern Qaidam Basin

Shale gas is a resource of emerging importance in the energy field. Many countries in the world have been making big financial investments in this area. Carboniferous shale in the eastern Qaidam Basin shows good exploration prospects, but limited research and exploration work for shale oil and gas resources has been undertaken. Geochemical analyses were performed on shale derived from the Upper Carboniferous Hurleg Formation in the eastern Qaidam Basin, Qinghai Province, and secondary electron imaging capability of a Field Emission scanning electron microscope(FE-SEM) was used to characterize the microstructure of the shale. The reservoir and exploitation potential of the studied shale was assessed by comparison with research results obtained from the Barnett Formation shale in Fort Worth Basin, North America and the Basin shale of Sichuan province. The results indicate that the eastern Qaidam Basin Carboniferous shale is high-quality source rock. There are four major microstructural types in the study area: matrix intergranular pores, dissolution pores, intergranular pores, and micro-fractures. The size of the micropores varies from 6–633 nm, the majority of which is between 39–200 nm, with a relatively small number of micro-scale pores ranging from 0.13–1 μm. The pore characteristics of the studied shales are similar to the North American and Sichuanese shales, indicating that they have good reservoir potential. No micropores are present in the organic matter, which is induced by its composition; instead we found an important lamellar structure in the organic matter. These micropores and microfractures are abundant, and are connected to natural visible cracks that form the network pore system, which controls the storage and migration of shale gas. This connectivity is favorable for shale gas exploitation, providing great scientific potential and practical value.     

应用X射线衍射-激光拉曼光谱-电子探针等分析测试技术研究旬阳朱砂玉的矿物学特征

近年来外观形似鸡血石的红色朱砂玉备受关注,其中吉林、贵州、青海等地这种红色岩石已有矿物成分、岩性等相关方面的研究。本文利用常规宝石常数测定手段、偏光显微镜、X射线粉晶衍射仪、激光拉曼光谱仪、电子探针等分析测试技术,对陕西旬阳朱砂玉的矿物学和宝石学特征进行了研究。结果表明,该产地朱砂玉的矿物成分以石英、辰砂为主,含有少量的方解石、白云石、重晶石、黄铁矿;其中主要矿物成分辰砂的颜色随铁含量的增加而逐渐加深;矿物结构以碎屑结构、粒状变晶结构、穿插交代结构为主。根据矿物成分以及矿床成因的研究分析,初步认为陕西旬阳朱砂玉属于沉积-热液-强烈改造型矿床。该地区的朱砂玉与鸡血石的相似之处在于矿物的主要成分都含有辰砂,致使外观品质上具有一定的相似性,但具体矿床成因以及矿物成分有着明显的差别:旬阳朱砂玉产于沉积-热液-强烈改造型矿床中,其“地”主要矿物成分为石英岩,“血”为辰砂;而浙江昌化和内蒙古巴林鸡血石均产于中生代交代蚀变酸性火山岩的次级断裂小构造中,其“地”主要为地开石、高岭石、叶腊石,“血”为辰砂。此次研究采用多种分析测试手段为旬阳朱砂玉与鸡血石的鉴别提供了可靠的依据。     

内蒙古1017高地银多金属矿床流体包裹体特征与同位素地球化学

1017高地银多金属矿床位于内蒙古自治区东乌珠穆沁旗,矿区大地构造位置处于西伯利亚板块东南缘查干敖包-奥尤特-朝不楞早古生代构造-岩浆岩带东段。银多金属矿体主要赋存于上泥盆统安格尔音乌拉组砂岩和华力西中期二长花岗岩中,矿石工业类型主要为石英脉型和蚀变黑云二长花岗岩型。石英脉型矿石中流体包裹体比较发育,相态组合简单,完全均一温度介于175~225℃区间,属于中低温度,盐度平均值为4.42%~11.46%,属于中低盐度。矿石硫同位素组成相对均一,δ34S值介于3.4‰~8.0‰之间,均值5.35‰,与幔源硫的δ34S值(-3‰~3.0‰)比较,有向沉积硫的明显漂移,表明矿石中硫来源于沉积硫与岩浆硫的混合、平衡作用。矿石硫化物铅同位素比值没有明显的差别,206Pb/204Pb值为18.274 0~18.399 6,207Pb/204Pb值为15.539 9~15.561 6,208Pb/204Pb值为38.036 3~38.177 2,具有Th、Pb微弱亏损特征,指示矿石中硫化物的铅源主要来自于亏损U的上地幔和下地壳相互作用的产物,且成矿流体在上升的过程中又混入了部分富集放射性铀铅的地壳物质。矿石氢氧同位素组成为:δDV-SMOW值介于-103‰~-125‰之间,δ18OV-SMOW值在6.9‰~13.9‰之间,显示成矿流体中的水来源于岩浆水与大气降水的混合水。结合1017高地银多金属矿床的区域成矿地质背景和矿床地球化学特征,认为1017银多金属矿床成矿物质来源于深源岩浆和上地壳的混合,成矿流体主要来自于岩浆期后热液和大气降水,其成因类型可归于中低温度、中低盐度的花岗质岩浆热液型银多金属矿床。     

海洋微生物Paenisporosarcina quisquiliarum对Fe的生物矿化过程

为了解海洋微生物的生物矿化作用在大洋铁锰结核形成过程中的意义,选取芽孢八叠球菌作为实验菌株,通过实验室模拟中性有氧环境下的生物矿化实验,测定了Fe生物矿化过程中Fe离子浓度与价态的变化、细菌表面形态与矿物成分的变化。反应过程中,通过与死菌对照组和空白对照组的对比研究,有菌实验组的总Fe浓度、Fe²⁺浓度和Fe³⁺浓度下降最快,尤其是在前24 h。TEM照片显示细菌表面有明显的矿物颗粒生成,对这些矿物颗粒进行EDS分析测定,推测为Fe的氧化物或氢氧化物。实验结果表明,以芽孢八叠球菌为代表的海洋微生物在中性有氧条件下,通过主被动相结合的过程,对Fe产生了明显的矿化作用,揭示了微生物矿化作用对大洋铁锰结核形成的贡献。