自适应网格在复杂地形浅水方程求解中的应用

计算域内地形的概化精度对模拟结果有较大影响,针对实际地形中同时存在狭长河谷与广阔泛洪区的问题,在层次自适应网格模型的基础上,研究了网格快速加密与合并的步骤,并以水位梯度与局部弗劳德数为基础设计了网格自适应准则,当水流运动情势变化时网格密度自动调整,实现计算精度与效率的平衡。在此网格模型基础上,采用有限体积法求解二维浅水方程,利用梯度限制器技术及龙格-库塔法提高模型的空间、时间计算精度。算例表明,层次自适应网格模型既能实现随水流运动动态变化并捕获水位计算敏感区,也能对局部区域进行静态固定加密,自适应性良好,具有较好的推广应用价值。     

早期热河生物群时代的磁性地层学约束

早期热河生物群保存于冀北的中生代地层大北沟组—大店子组,层位时代的磁性地层学研究对限定热河生物群的演化、鸟类的起源与进化以及被子植物的起源等重大科学问题的年代框架具有重要的科学意义。同时,将为中国陆相侏罗系—白垩系界线及早白垩系地层划分提供可以进行全球对比的磁性地层学证据。此外,还将为限定华北克拉通破坏提供可靠"深时(Deep-time)"约束。基于1 100余块样品的测试与分析结果,建立了冀北滦平盆地大北沟组—大店子组高精度的磁极性序列。磁性地层对比分析方案表明,大北沟组、大店子组和西瓜园组的磁极性序列对应于标准磁极性柱的M12—M9,属于Valanginian中期至Hauterivian中期。从磁性地层学的综合研究认为早期热河生物群的时代归属于早白垩世的Valanginian期。本文的研究结果不支持中国陆相侏罗—白垩系界线位于大北沟组与大店子组之间的划分方案。     

河北围场天然沸石的矿物学特征及吸附性研究

河北承德围场地区含有储量丰富的天然沸石资源,然而目前关于该地区天然沸石的研究较少。本文利用X射线衍射仪、X射线荧光光谱仪、红外光谱仪、比表面积及孔隙度分析仪和扫描电镜及能谱分析仪等对围场天然沸石的矿物学特征进行了研究,并分析了围场天然沸石对苯、甲苯和水蒸气等的吸附性。结果发现,该地区天然沸石主要含斜发沸石和石英,硅铝比为5. 3,样品中含有少量微孔和大量介孔,具有相对较高的比表面积;样品对苯、甲苯和水蒸气均具有良好的吸附效果。     

昆仑-黄河运动的时代下限:来自塔里木盆地南缘西域砾岩顶部火山岩~(40)Ar/~(39)Ar定年的约束

"昆仑-黄河运动"是发生在早、中更新世之交的一次强烈的构造运动,它使青藏高原现代构造地貌格局基本定型。以往对昆仑-黄河运动时限的研究,主要由黄河干流发育的阶地、昆仑山垭口地区羌塘组与望昆冰碛层等古地磁、ESR、TL等分析测试得出,缺少其他年代学约束。在塔里木盆地,昆仑-黄河运动表现为西域砾岩与乌苏群之间的角度不整合接触。本文通过对塔里木盆地南缘西域砾岩顶部的普鲁上层火山岩4个样品的全岩~(40)Ar/~(39)Ar定年,获得~(40)Ar/~(39)Ar坪年龄为1.03±0.05 Ma~1.20±0.05 Ma,加权平均年龄为1.1±0.1 Ma(n=4,MSWD=2.3)。这是首次应用~(40)Ar/~(39)Ar定年方法,获得昆仑-黄河运动的时代下限为1.1±0.1 Ma,与前人确定的昆仑-黄河运动时代下限在误差范围内一致,为我国西部新构造运动提供了重要的年代学约束。     

塔里木盆地新生代海相沉积问题

基于前人文献,对塔里木盆地新生代海相沉积问题进行梳理,进而探讨该盆地新生代海侵的次数和范围以及海退的时限、原因。研究表明,新生代,塔里木盆地至少经历古近纪的阿尔塔什晚期至齐姆根早期(古新世早期至古新世晚期)、卡拉塔尔期—乌拉根期(始新世中期)、巴什布拉克中期(始新世晚期至早渐新世)等三期海侵;塔里木盆地中新世仍有海相地层这一认识获得广泛认可仍需更多的地质证据来支持。塔里木盆地海侵范围在卡拉塔尔—乌拉根组沉积时期达到最大,向东可达玛扎塔格地区,在盆地北缘和南缘分别可以到达库尔勒以东地区和洛浦县阿其克以东地区。由于受到全球海平面变化和构造运动的共同影响,副特提斯海新生代从塔里木盆地退却的沉积记录包括齐姆根组顶部、乌拉根组顶部、巴什布拉克组第四段和第五段,时间上分别对应于古新世晚期、始新世中晚期和早渐新世。     

西南极南设得兰群岛地层对比与划分

对南设得兰群岛基岩区进行地质调查和研究,恢复其地层层序与演化过程.通过野外考察和资料收集,对比分析了前人年代学、地球化学、古地磁学、古生物学、地层学等方面的研究成果,将南设得兰群岛地层划分为24个岩石地层单元,建立了南设得兰群岛中—新生代火山-沉积地层层序和年代学格架.研究表明;南设得兰群岛火山活动早白垩世—早中新世总...     

瞬变电磁法探测浅海掩埋未爆物的三维仿真研究

浅海掩埋的未爆物对近岸海洋环境保护、资源开发、工程建设及人民生活等将造成极大隐患,准确探测、识别并清除这些未爆物对于人类社会发展具有重要的现实意义.本文基于中心回线装置瞬变电磁方法,采用时间域矢量有限单元方法对浅海三维瞬变电磁响应进行了正演模拟,设计多个典型三维模型算例考察浅海瞬变电磁响应特征.不同浅海三维地电模型的仿真结果显示目标电磁响应幅值明显、异常清晰,与模型设计一致.本文研究成果初步验证了瞬变电磁方法探测浅海掩埋未爆物的可行性,对于海洋工程勘察与军事防备提供了有价值的理论依据.     

地下磁共振响应特征与超前探测

地下（矿井和隧道内）超前探测灾害水源是磁共振测深（Magnetic Resonance Sounding,MRS）方法应用的新领域,在地球物理方法中是一个难题.本文在地面磁共振探测理论的基础上,建立地下全空间模型,推导直立线圈的磁共振响应信号表达式,对比国际标准模型验证了数值计算的准确性.引入旋转系数矩阵,计算任意地磁场方向和线圈方向的激发场垂直分量.研究了磁共振响应信号与线圈法向偏角和倾角的关系,指出当线圈法向方向垂直于地磁场方向时,磁共振响应信号最大.同时,研究表明磁共振超前探测距离与激发脉冲矩和接收灵敏度紧密相关,激发脉冲矩越大,接收灵敏度越高,则超前探测距离越大,但存在极限距离.在地下线圈尺寸受限的情况下,为使检测信号灵敏度为5 nV时,超前探测距离达到30 m,提出了边长2 m线圈的匝数优化方案,共圈模式最少需要100匝,分离线圈模式最少需要10匝发射线圈和160匝接收线圈.仿真模型试验结果证明,随着噪声水平增大,磁共振超前探测距离和反演分辨率均减小.泽雅隧道探测实践表明,本文提出的地下空间磁共振理论在矿井和隧道环境中进行超前探测是可行的.     

与大型走滑断裂相关的旋转

与大型走滑断裂有关的旋转一方面起因于断裂带的大规模走滑,另一方面也与大断裂带内部及外围次级断裂系的水平运动密切相关.尽管前人提出了一些有关断裂带走滑与旋转的动力学模式,但由于不同走滑断裂系变形环境及边界条件的差异,断裂走滑导致块体旋转的机制是非常复杂的,很难用统一的动力学模式来解释.对美国西海岸圣安德列斯断裂、美国盆岭区Lake Mead断裂系、中国西南哀牢山-红河走滑断裂系以及新西兰Alpine断裂带、土耳其北安那托利亚断裂等的研究结果均表明,在断裂带走滑过程中,相关构造及块体的旋转非常明显.运用古地磁学、磁组构、构造分析、高精度GPS监测及构造模拟等方法,可以对这些构造及块体的旋转方向和幅度进行研究.由于大规模旋转会导致构造格局及地质地貌特征的改变,因此在走滑断裂带的研究中必须加以重视.     

东南极拉斯曼丘陵斯图尔内斯半岛及邻区片麻岩变质作用:相平衡模拟与锆石年代学

东南极拉斯曼丘陵斯图尔内斯半岛及邻区发育不同类型的片麻岩。本文结合岩相学、相平衡模拟以及年代学分析等方法对该地区石榴石斜方辉石片麻岩(样品LSM178-2)和石榴石夕线尖晶石片麻岩(样品LSM302-10)进行综合研究,结果显示片麻岩经历了中低压高温麻粒岩相变质作用。样品LSM178-2峰期温压条件为T=830～870℃,P=6.1～8.9kbar,后期退变至T 705℃,P=3.6～5.4kbar。石榴石夕线尖晶石片麻岩(LSM302-10)保存的峰期温压范围为T=860～1050℃,P=4.8～10.2kbar,之后退变至T=820～840℃,P=4.7～5kbar。样品LSM178-2主要矿物组合对应的变质年龄为～543±5.7Ma。样品LSM302-10中锆石暗灰色边年龄为531±5.7Ma,浅灰色边年龄为509±5.9Ma,这些变质年龄可能反映了持续较长时间的泛非期构造热事件(ca. 540～510Ma)。结合相关区域已有资料分析,拉斯曼丘陵西部斯图尔内斯半岛及邻区片麻岩记录的中低压高温麻粒岩相变质作用可能反映了造山作用后期的抬升与伸展。