地下实验室与深地环境下的地球物理观测

地下实验室具有良好的低本底环境条件,为许多前沿学科研究提供了重要的实验场所,已经成为一个国家关键性的科学研究平台.目前国际上很多国家利用山体中的隧道空腔或地下矿井建立起众多的地下实验室,其中大多数进行天体物理和粒子物理实验与研究,部分同时进行着地球科学、岩体力学、地下生物等学科的相关实验.本文在介绍国际上一些重要地下实验室的基础上,着重对其在地球物理方面的观测与实验研究成果进行介绍;针对深部地下实验室所具有的"超静"与"超净"环境,阐述深部地下环境多种物理场观测所能达到的测量指标;针对深部地下实验室可实现的超高精度观测,讨论深地地球物理观测对目前仪器科学、装备与观测技术提出的挑战,及其将应对解决的诸多地球物理领域关键基础性科学问题.     

Verhulst反函数滑坡预测预报模型的改进

由于位移时间曲线不一定通过第一个数据点,原始Verhulst反函数模型将第一个数据点作为已知条件来求取模型参数的理论依据不充分,可能导致预报误差较大.为了解决该问题,本文基于误差最小原则,将非线性拟合的方法应用到Verhulst反函数模型的参数求取中.两个实例预报结果表明:经非线性拟合确定模型参数后,Verhulst反函数模型在滑坡时间预报上能取得较准确的预报结果,且预报的时间多稍早于滑坡实际发生时间,这说明经非线性拟合确定模型参数后,用Verhulst反函数模型进行滑坡时间预报是可行的,其预报结果可能能起到提前预报的作用.     

东昆仑造山带海德乌拉铀矿床沥青铀矿年代学特征及成因

海德乌拉铀矿床位于东昆仑造山带东段,是西北地区最近发现的与火山岩有关的独立铀矿床,对其研究有助于揭示青藏高原热液铀成矿机制. 利用扫描电镜、电子探针和激光原位分析等对海德乌拉铀矿床沥青铀矿开展了化学成分分析和同位素定年等工作. 结果显示海德乌拉铀矿床沥青铀矿具有较高的Ca和REE含量,较低的LREE/HREE比值. 沥青铀矿电子探针U?Th?Pb化学年龄为226~350 Ma,峰值为289 Ma;U?Pb同位素年龄为234.6±1.2 Ma（MSWD=0.99,n=17）. 两组年龄的差异可能与海德乌拉铀矿床沥青铀矿中存在普通铅而导致电子探针U?Th?Pb化学定年失准有关. 研究认为海德乌拉铀矿床沥青铀矿形成于岩浆期后富Ca的中温热液,矿床的形成可能与古特提斯构造域布青山-阿尼玛卿洋北向俯冲-碰撞后的伸展环境有关.      

基于反馈迭代模型的多次波压制方法综述

在油气勘探中,多次波通常被视为影响地震数据处理和解释结果准确性的相干噪声,因此,多次波压制方法研究一直是地球物理勘探领域中的重要研究方向。鉴于自由表面多次波是地震勘探尤其是海上地震勘探资料中最为发育的多次波类型,因此,对自由表面多次波压制方法的研究是十分必要的。目前国内外精度较高且应用广泛的自由表面多次波压制方法即为基于波动方程的反馈迭代法,该方法以地震原始数据为预测因子,不需要其他先验条件,可以在数据驱动下实现高精度的自由表面多次波压制。在该方法理论基础上,近年来发展了一系列更为先进的方法技术。本文首先简要介绍了反馈迭代法的理论基础——反馈迭代模型;然后阐述了基于反馈迭代模型发展的SRME、反数据域法、EPSI、CL-SRME四种方法压制自由表面多次波的机理;最后对比了四种方法各自的优缺点,展望了基于反馈迭代模型的多次波压制方法的研究前景。     

洞庭湖流域夏季旱涝与降水同位素丰度的关系

稳定同位素在自然界中含量稀少,对环境变化极为敏感并能够记录环境变化。水稳定同位素技术被广泛地应用于水文气象、气象诊断和古气候恢复等领域。目前关于中国南方降水中氧稳定同位素的代表性问题一直存在争议,实测同位素数据的时间跨度短、取样不连续以及各站点的空间分布不均匀都对研究产生不利影响。文章利用实测的和isoGSM2模拟的水稳定同位素数据,分析了在月、季节和年时间尺度下洞庭湖流域夏季降水量与降水稳定同位素（δ¹⁸O_p）丰度的关系以及它们可能的影响因素,并利用多元线性逐步回归的方法计算了各影响因素的相对贡献。结果表明,洞庭湖流域夏季加权平均δ¹⁸O_p与年加权平均δ¹⁸O_p的波动趋势基本一致,均与夏季降水量存在显著负相关,流域在夏旱（涝）年时,夏季加权平均δ¹⁸O_p显著偏正（负）0.48 ‰（0.66 ‰）,说明流域夏季存在显著的降水量效应。湘江河水中氧同位素（δ¹⁸O_r）在一定程度上也存在降水量效应,在夏涝年时,δ¹⁸O_r波动幅度较大并显著偏负。在逐年夏季的统计关系上,西太副高位置偏南偏西（偏北偏东）利于降水中氧同位素偏正（负）,说明流域存在环流效应。在年代际时间尺度上（9年滑动平均）,夏季降水量是年加权平均δ¹⁸O_p最主要的影响因素,可以解释年加权平均δ¹⁸O_p变化的75%左右。Lianhua洞石笋中δ¹⁸O与龙山站夏季降水量也表现出反向变化,雨除强度为-0.30 ‰/100 mm。可以认为,氧同位素在洞庭湖流域可以作为降水量的代用指标。以上研究结果对东亚季风区古气候重建具有积极意义,还需要更多的研究去确定局地影响因素与大尺度影响因素对降水中氧同位素比率的相对贡献。

     

加速器质谱129 I分析及其在环境、地质研究中的应用

文章简要介绍了我们研究组近3年在129 I加速器质谱应用和分析方法方面的部分研究结果。测定了核前黄土样品中129 I水平,为地质定年的探索奠定了一定的基础; 通过抽样分析检测了我国某核电站核环境安全的状况,结果表明当前它与大气沉降的本底水平一致,环境是安全可靠的; 建立了水样、土壤、植物等不同类型样品中碘的分离、制备以及129 I加速器质谱测试方法,尤其对无载体微量碘分离、制备和其中129 I测量进行了探索,解决了超痕量碘样品的制备难题; 此外,对实验用的试剂以及食用碘盐等进行了检验,示踪了不同来源的碘,为数据的可靠和问题的分析提供了保障。结果显示,129 I既是一个地质、环境示踪的有效工具,又具有定年的潜力和广阔的应用前景。     

杭州地铁一号线闸弄口站监测分析

结合工程实例介绍监测技术在杭州地铁一号线闸弄口站中的应用,重点阐述该监测技术的设计、实施及效果。本工程主要实施了水平位移、支撑轴力、地下水位监测和周围地表及建筑物的沉降监测等,并对监测点的布置、监测频率及警戒值的设置都作了科学合理的规定,达到指导施工和优化设计的目的。     

南海北部近岸春季海雾的年际变化

利用ICOADS(International Comprehensive Ocean-Atmosphere Data Set)资料对南海北部春季海雾的年际变化特征进行研究.春季南海北部的海雾多集中在近岸海区,远离岸线的海区海雾较少发生.南海北部近岸春季海雾日数偏多年份有4个(1969、1983、1986、1987年);雾日数偏少年份有5个(1971、1999-2002年).利用NCEP/NCAR月平均再分析资料,对海雾日数偏多、偏少年份的850hPa等压面上各要素分别进行合成分析.850hPa等压面上,华南沿海上空常年存在一个由南向北的暖平流.南海上空的空气湿度较大,在海雾日数偏多年份大气湿度减小,偏少年份湿度增大.南海上空850-1 000hPa等压面之间存在一股来自西太平洋的水汽输送.在海雾日数偏多年份水汽输送增强,海雾日数偏少年份水汽输送减弱.     

Prophet-Elman残差改正电离层TEC短期预报模型

针对电离层TEC非线性、非平稳的特点,建立一种基于Prophet与Elman神经网络相结合的残差改正电离层短期预报模型.利用该模型对IGS提供的不同太阳活动程度期间的电离层TEC时间序列进行建模预报.结果显示,改正模型能够反映电离层TEC的变化特征,在太阳活动低年和太阳活动高年预报的平均相对精度分别为92.9％和92....     

云南剑湖水体及表层沉积物氮、磷空间分布特征及对湖泊环境的影响

基于2019年5月在云南剑湖进行50个点位的野外调查和采样,分析了其水体与沉积物总氮（TN）、总磷（TP）、总有机碳（TOC）、有机质（OM）含量及C/N等指标的空间分布特征及其污染状况。结果表明：剑湖水体TN、TP平均含量分别为0.64 mg/L、78.65 μg/L,在空间分布特征上均表现为西部>中部≥东部。利用内梅罗污染指数法分析表明,水污染评价指数均大于1,水体处于Ⅳ类。沉积物TN含量介于2148~9550 mg/kg,平均值为4609 mg/kg,其空间分布特征表现为西部>东部≥中部。沉积物中TP含量变化范围在757~1744 mg/kg,平均值为1223 mg/kg,其空间分布特征与TN类似。相关性分析结果表明,沉积物TN与TOC（r=0.929,p < 0.01）、OM（r=0.945,p < 0.01）之间显著正相关。综合污染指数表明,剑湖不同湖区沉积物富营养物质含量均达到重度污染程度,是潜在的N、P释放源,剑湖水体存在较大污染和富营养化风险。