The equilibrium configuration of rapid rotating compact stars and some gravitational effects

In this paper, the equilibrium configurations of rapid rotating compact stars and some gravitational effects are studied within the general relativity by use of the Harrison-Wheeler equation of state and by the self-consistent field method. Numerical calculations show that the equilibrium configuration of a rotating star is a spheroid. For large spin velocities, say, ω > 3.0 × 10² sec⁻¹ the eccentricity and mass increase very rapidly as the angular velocity increases, for the critical angular velocity of the rotating star, the eccentricity is about 0.7, the increase in mass is about 10–35%. The difference of the gravitational redshifts at the surface of the star caused by rotation, and the difference of the light bending when the beam moves in the direction of rotation or in the opposite direction are obvious.     

Distinct climate change synchronous with Heinrich event one, recorded by stable oxygen and carbon isotopic compositions in stalagmites from China

Uranium-series dating of oxygen and carbon isotope records for stalagmite SJ3 collected in Songjia Cave, central China, shows significant variation in past climate and environment during the period 20-10 ka. Stalagmite SJ3 is located more than 1000 km inland of the coastal Hulu Cave in East China and more than 700 km north of the Dongge Cave in Southwest China and, despite minor differences, displays a clear first-order similarity with the Hulu and Dongge records. The coldest climatic phase since the Last Glacial Maximum, which is associated with the Heinrich Event 1 in the North Atlantic region, was clearly recorded in SJ3 between 17.6 and 14.5 ka, in good agreement in timing, duration and extent with the records from Hulu and Dongge caves and the Greenland ice core. The results indicate that there have been synchronous and significant climatic changes across monsoonal China and strong teleconnections between the North Atlantic and East Asia regions during the period 20-10 ka. This is much different from the Holocene Optimum which shows a time shift of more than several thousands years from southeast coastal to inland China. It is likely that temperature change at northern high latitudes during glacial periods exerts stronger influence on the Asian summer monsoon relative to insolation and appears to be capable of perturbing large-scale atmospheric/oceanic circulation patterns in the Northern Hemisphere and thus monsoonal rainfall and paleovegetation in East Asia. Climatic signals in the North Atlantic region propagate rapidly to East Asia during glacial periods by influencing the winter land-sea temperature contrast in the East Asian monsoon region.     

华北地台东部石炭系—二叠系优质煤储层形成分布控制因素

优质煤储层在此指厚度大、分布广、储集物性好的煤层。沉积相对优质煤储层的形成和分布有重要控制作用。通过浅海和泻湖淤积填平发育起来的潮坪环境和三角洲环境是最有利的优质煤储层形成环境,煤储层厚度大、分布广。沉积环境对煤储层中的灰分含量和镜质组含量有重要影响,而灰分含量和镜质组含量又直接影响煤储层的储集物性。灰分充填了煤储层中的孔隙,其含量越高,储集物性越差;镜质组有利于割理的形成,其含量越高,储集物性越好。由于在灰分含量、煤岩显微组分等方面的差异,潮坪环境沉积的煤储层的储集物性优于三角洲的煤储层,下三角洲平原沉积的煤储层优于上三角洲平原沉积的煤储层。海平面变化对优质煤储层的形成和分布也有重要控制作用。高位体系煤储层富集,单层厚度大,横向分布相当稳定,尤其是高位体系域晚期,是形成优质煤储层最有利的层位。而水进体系域煤储层稀少,单层厚度小,横向分布不稳定,不利于优质煤储层形成。     

邹平王家庄铜矿床成矿地球化学及成因探讨

王家庄铜矿床的矿化脉石英中流体包裹体均一温度介于116 ~ 566 ℃之间,均值为 289 ℃;盐度介于7.2%～63.2% NaCleq,均值为21.1% NaCleq。流体的气相成分主要为H2O和CO2。在均一温度为240 ~ 440 ℃区间内,出现了富气相的两相水溶液包裹体、富液相的两相水溶液包裹体和含子晶的三相水溶液包裹体共存现象,以及加温后富气相包裹体均一到气相和同期富液相包裹体均一到液相的特征,表明成矿流体曾发生过沸腾作用;其中第一次发生于360 ~ 400 ℃,主要形成高温、高盐度含子晶的三相水溶液包裹体和高温、中盐度富液相的两相水溶液包裹体及高温、低盐度富气相的两相水溶液包裹体;第二次发生于240 ~ 320 ℃,主要形成高—中温、高盐度的含子晶的三相水溶液包裹体和高—中温、中盐度富液相的两相水溶液包裹体及高—中温、低盐度富气相的两相水溶液包裹体;之后主要形成富液相的两相水溶液包裹体,具有中低温和中盐度的特征。矿化脉石英中的δ18OH2O介于-1.14‰ ~ 1.79‰之间,均值为0.94‰;δD介于-63.70‰ ~ -56.50‰之间,均值为-59.8‰;说明王家庄铜矿床的成矿流体主要来源于岩浆,后期混入大气降水。矿石矿物的δ34S变化于-8.80‰ ~ -2.80‰之间,均值为-6.33‰。矿石矿物的n(206Pb)/n(204Pb)介于18.1684 ~ 18.3637之间,均值为18.2892;n(207Pb)/n(204Pb)介于155546 ~ 156342之间,均值为155777;n(208Pb)/n(204Pb)介于38.1286 ~ 38.4840之间,均值为38.2780。说明矿石具有贫重硫和富放射性成因铅的特征,硫、铅主要来源于深部,后期可能受到地壳物质或大气降水的混染。     

青藏高原中、东部局地因素对地温的双重影响(Ⅰ): 植被和雪盖

青藏高原冻土区地温既受海拔、纬度和经度(干燥度)区域地带性规律控制, 同时它又受植被、雪盖、砂层、 水被和地质构造等局地因素的显著影响. 局地因素对地温的影响具有双重性: 在不同域值条件下, 它可增高或降低地温. 地温随植被覆盖度减小而逐渐增高, 但覆盖度减到0～20%时, 地温反而降低. 在青藏高原东部、南部和腹部的高山区, 冷季降雪多, 很多地段为稳定积雪区, 雪盖厚, 持续时间长, 对浅层地温起保温作用;而高原腹部的高平原、河谷和盆地冷季降雪较少, 雪盖薄, 持续时间较短, 一般保温作用微弱. 当雪盖厚度超过20 cm以后, 保温作用即开始增强;在暖季因积雪存在时间短, 雪盖薄, 短期内对浅层地温起冷却作用. 总之, 每种局地因素迫使地温向相反方向转化阶段是一个区间值, 为渐变过程. 随时空尺度变化, 局地因素的影响变化很大. 有些地段, 几种局地因素共同作用, 加上活动构造和地形、地貌等的影响, 使地温的时空分布和局地因素对其影响或控制变得错综复杂. 因此, 研究和预测地温特征和变化趋势, 需要在监测植被和积雪作用的基础上进行参数选择、 验证和优化.     

寒区线性工程沿线冻土区的植被恢复

寒区油气管道、公路、铁路等线性工程占地、建设和开挖对沿线寒区生态环境是一个切割、破碎的过程, 对自然植被和下伏冻土造成了很大的扰动. 管道泄露引发的油污还可引起植被的退化和死亡. 植被覆盖层破坏后改变了原有的地气界面之间的水、热交换条件和力学性质, 反过来又可加速引发下伏冻土和线性工程地基的退化. 基于保护线性工程地基及下伏冻土的目的, 同时顺应环境保护的要求, 目前就寒区线性工程的植被恢复问题已经有许多探索和实践. 当前, 寒区植被恢复注重最低限度的人为介入干预下的自然恢复, 根据线性工程沿线土壤、湿度、营养条件、物种分布和丰度, 视具体情况选择物种, 确定建植方法. 阿拉斯加管道和青藏铁路植被恢复上的经验和方法, 可为拟建的冻土区中俄输油管道项目沿线的植被恢复问题提供科学的参考和借鉴.     

祁连山不同植被类型对积雪消融的影响

为研究祁连山植被对积雪消融的影响, 利用人工调查积雪深度逐日变化量和积雪盖度变化, 并结合空气雪面感热通量(SH)观测, 对祁连山水源林生态站排露沟流域海拔2 600～2 700 m青海云杉林、灌丛林、林缘、阳坡草地在2003-2007年的积雪消融进行了研究, 每年的观测从10月降雪开始到翌年5月积雪消融完结束, 共获取数据134 400个. 结果表明: 当SH<0时, 积雪消融停止;当SH>0时, 积雪消融开始;植被可以减缓积雪消融速率, 有植被的地方消融速率减慢, 反之则加快;不同植被消融速率大小顺序为草地>林缘>灌木林>乔木林;同一植被、不同坡向消融速率不同, 半阳坡云杉林＞半阴坡云杉林＞阴坡云杉林. 积雪含水率随气温升高而增大, 1月融化积雪占整个积雪的5%, 2月增大到28%, 大量积雪在3月消融, 占55%. 从坡位看, 下坡消融速率最大;在一个垂直带上, 低海拔消融速率大于高海拔. 温度是影响积雪消融的主要因子, 积雪消融速率随温度升高而增大, 反之则减小.     

东北多年冻土区埋地输油管道周围温度场特征非线性分析

为解决冻土区输油管道周围土壤的温度计算问题,根据考虑相变瞬态温度场的控制微分方程,应用Galerkin法推导出了二维温度场的有限元计算公式.以东北多年冻土区中俄原油管道工程为背景,根据该工程区的冻土条件和气候条件,应用该方法对温热型输油管道土壤温度场进行了计算预报与对比分析.结果表明:对于输送油温为15 ℃、直径为0.914 m以及管顶埋深为2.0 m的管道,在没有铺设保温材料情况下,管顶之上的土壤在管道运行的第1年就达到热平衡状态,同时土壤融化速率在第1年达到最大,随后4a时间里迅速减小,第5年后融化速率变化趋于稳定;管道运行一段时间后,管道周围的融化圈随冷暖季节的变化呈交替式的扩展;在管道运行30 a后,融深＞10 m,即管底下的融化层厚＞7 m,而在铺设5～8 cm的聚氨酯保温材料后,融深控制在3.08～3.88 m,即管底下融化层厚为0.2～1.0 m.因此,合理使用保温方法能有效防止冻土区管道冻害的发生,同时达到保护冻土环境的目的.     

中俄原油管道沿线典型土样冻胀性试验研究

中俄输油管道穿越约500 km的多年冻土区,管道沿途地形起伏,水系和沼泽发育,使得管道工程地质条件复杂.沿线地貌单元主要可分为沼泽湿地、阶地、河漫滩、坡地以及基岩山脊等5种,不同地貌单元的岩性和冻土赋存条件均不相同.选取各地貌单元的典型土样进行颗粒分析、冻胀率等试验,分析了土样冻胀率与天然含水率、干容重、粘粒含量之间的关系.结果表明:全-强风化花岗岩冻胀率最小,冻土工程地质条件最好;含有机质粉质粘土冻胀率最大,管基需要进行特殊处理;粘土和粉土冻胀率介于二者之间,对管基进行常规处理即可.该试验定量评价了中俄输油管道沿线不同地貌单元的冻胀性,为管道在确保工程长期稳定性的基础上,选择经济、环保的施工方式提供了试验依据.