Calculation of the Model of Coesite Inclusions and Analysis of Their Retrometamorphic Paths

The process and path of retrometamorphism of coesite have great significance to our understanding of the P-T tracks of the exhumation of ultrahigh-pressure metamorphic rocks. Most of the coesites in the eclogite from Shima, Anhui Province, the Dabie Mountains, China, are found degraded to quartz partly or wholly, with ruptures occurring in the shells, outside which include the coesite and quartz. According to the microscopic observation, the sample of coesite inclusion is composed of garnet, quartz and coesite, based on which we have built a three-shelled composite sphere model to compute the transition of coesite. Based on the crystal growth formulas and pressure conditions of the ruptures in the garnet, we have calculated the radius of the quartz sphere, which depends on temperature, and eventually drawn the different retrometamorphic paths for different retrometamorphism rates.     

西准噶尔地区造山型金矿床时空分布、 成矿动力学背景及模式

造山型金矿形成于汇聚板块边缘,俯冲增生或碰撞造山体制,是现代矿床学研究的热点之一。西准噶尔地区有几十个造山型金矿,但其究竟形成在洋壳俯冲增生造山过程还是洋盆闭合后的碰撞造山过程,尚不清楚。本文系统总结了西准噶尔地区造山型金矿的时空分布及地质、地球化学特征,发现它们主要赋存于达拉布特断裂西北侧,可分为安齐(包括哈图金矿)和萨尔托海(包括萨Ⅰ金矿)两个成矿带;成矿作用受控于达拉布特走滑断裂引发的区域变质变形事件,矿体主要赋存于中晚石炭世变质火山沉积岩或蛇绿岩中,发育NaCl—H_2O—CO_(2 )±CH_(4 )±N_2流体包裹体体系,成矿温度为170～380℃,成矿流体主要为变质热液,晚期为大气降水热液;成矿同位素年龄为271～300 Ma,已有资料显示西准噶尔地区存在多期次俯冲增生作用,并于晚石炭世—早二叠世消减完毕。而造山型金矿广泛发育的达拉布特西北侧古洋盆闭合于308～328 Ma,此后为大陆碰撞造山体制,因此西准噶尔造山型金矿形成于大陆碰撞造山体制,适合于碰撞造山成岩成矿和流体作用模式。晚石炭世—早二叠世,达拉布特地区陆—陆或弧陆碰撞过程中,大规模的韧脆性剪切变形及区域变质事件导致地层及围岩中不稳定组分发生变质活化,形成含矿变质流体,流体向上运移至韧—脆性转换带内形成了西准噶尔造山型金矿成矿系统。     

竞技型滑雪场赛道雪质及其气候变化风险评价——以河北省万龙滑雪场为例

2022年北京冬奥会将在我国举办,比赛项目以雪上项目为主。赛道雪质是雪务工作的核心问题,而目前国内关于竞技型滑雪场赛道雪质研究少有涉及。通过研究以人造雪为主的河北省万龙滑雪场赛道雪质特性,了解我国竞技型雪场目前赛道现状。通过比较,找出与国际雪联要求标准赛道雪质的差距,依据赛道雪质变化特性,提出雪质保持和提升方案,并对影响雪质的要素进行风险评估,以提升我国赛事雪务工作的科研能力和技术水平,为冬奥会成功举办提供科学依据和服务。     

疏勒河上游径流组分及其变化特征定量模拟

气候变化背景下,西北干旱区内陆河流域的水文过程发生显著变化,制约着地区经济社会和生态建设的稳定发展。定量分析和评估高寒山区径流的变化,有助于加强西北地区水资源的规划管理,实现水资源的可持续利用,保障区域水安全。选取位于青藏高原东北边缘、祁连山西段的疏勒河上游作为研究区,利用包含冰雪消融模块的寒区水文模型分布式SPHY模型（Spatial Processes inHydrology model）对流域的径流过程进行定量模拟,根据模拟结果分析了疏勒河上游近45 a径流组成及径流与各组分的变化特征。结果表明：（1）率定期日径流和月径流模拟的Nash效率系数分别为0.62和0.86,验证期达到0.79和0.95,模拟的月径流与实测月径流过程基本一致;（2）径流由四部分组成,冰川径流占总径流的年平均比例为30.5%,融雪径流的占比为12.9%,降雨径流的占比为13.5%,基流的占比为43.1%;（3）由于气温升高、降水增多,冰川径流与降雨径流均呈增加的趋势,平均增加幅度分别为4.66×10⁶ m³·a^-1和2.46×10⁶ m³·a^-1,融雪径流呈减少的趋势,平均减少幅度为1.01×10⁶ m³·a^-1;（4）近45 a年径流增加了69.6%,冰川融水对流域径流增加的贡献率达到48%,非冰川区降水增加的贡献率达到52%。     

1960-2013年艾比湖绿洲湿地潜在蒸散量及地表湿润度变化特征分析

基于阿拉山口、精河、博乐、温泉4个气象站点1960-2013年地面观测气象数据,采用Penman-Monteith公式、Mann-Kendall检验、小波分析、主成分相关分析等方法分析艾比湖绿洲湿地年及季节潜在蒸散量及地表湿润度的特征变化及定量化成因,以期为艾比湖绿洲湿地区域的水资源科学配置提供科学依据。结果表明：（1）1960-2013年,艾比湖绿洲湿地年平均潜在蒸散量为1 063.52mm,夏季值最大为552.3 mm,冬季最小为25.3 mm,年平均潜在蒸散量以12.68 mm·（10a）^-1的速率递减,各季节潜在蒸散变化趋势与年变化一致,夏季表现最明显;（2）Mann-Kendall检验表明,年均和春、夏、秋潜在蒸散量显著性突变时间分别是1991年、1994年、1994年和1993年,冬季不存在突变,显著性突变均发生在21世纪90年代,地表湿润度年突变时间为1985年;（3）艾比湖绿洲湿地潜在蒸散量及地表湿润度存在明显的周期变化,主震荡周期分别为29 a和21 a,以多、少交替发生,具有全域性;（4）风速是年及季节潜在蒸散量的主导因素,地表湿润度变化的主导因素是降水量和相对湿度。     

同源岩浆不同期次之间混合产生的暗色包体——以北拉萨地块中部晚白垩世桑心日岩体为例

本文在研究西藏北拉萨块体中段桑心日岩体中的暗色包体时发现了一种具有特殊岩石成因的暗色包体。暗色包体呈椭球状,在暗色包体和寄主岩的接触面上通常形成一个明显的可能由风化作用造成的间隙面。暗色包体为二长玢岩-花岗闪长玢岩,寄主岩为花岗岩,暗色包体明显较寄主岩更基性,更富Na_2O、CaO、MgO和Fe_2O_3~T。暗色包体和寄主岩具有明显不同的稀土元素特征,暗色包体的稀土元素含量变化较大,最基性样品具有最高的稀土含量,随着基性程度的降低稀土元素含量明显下降。随着岩浆的进一步演化,岩浆向花岗岩方向演化,稀土含量又逐步升高。寄主岩和暗色包体具有基本一致的微量元素组成,具有典型的弧岩浆岩的特征,富集Rb、Cs、K等大离子亲石元素和Th、U,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素。此外,暗色包体和寄主岩具有明显的Ba、Sr的负异常。暗色包体成岩年龄为75. 6±1. 2Ma,寄主岩的成岩年龄为71. 8±0. 6Ma,暗色包体成岩年龄较寄主岩早约4Myr。两者具有一致的锆石原位Lu-Hf同位素特征。综合以上岩相学、年代学、元素地球化学和同位素地球化学证据,我们认为桑心日暗色包体和寄主岩来源于同源母岩浆,初始岩浆在母岩浆房中经历了不同程度的含钾角闪石结晶分离作用,并沿早期较弱的构造裂隙侵入到地壳的某一层位,随着构造活动进一步加剧,经过进一步分异母岩浆大规模上侵,并将早先侵位处于半塑性状态的暗色包体侵吞、裹挟至近地表。桑心日暗色包体最可能的成因模式可以解释为同源岩浆不同期次间的物理混合。     

冈底斯岩浆弧东端石榴斜长角闪岩的晚白垩世岩浆与变质作用记录及构造意义

冈底斯岩浆弧位于青藏高原拉萨地体南部,形成在新特提斯洋向北俯冲的安第斯型造山和印度与欧亚大陆碰撞的喜马拉雅型造山过程中,是研究青藏高原中-新生代构造演化的理想地区。本文对冈底斯岩浆弧东端石榴斜长角闪岩进行了岩石学、相平衡模拟以及锆石U-Pb年代学研究。石榴斜长角闪岩主要由石榴石、角闪石、斜长石、绿帘石、白云母和石英组成,含少量金红石和钛铁矿,具有基性岩浆岩的化学成分。相平衡模拟结果表明,石榴斜长角闪岩经历了高压麻粒岩相变质作用和部分熔融,峰期变质作用的温度和压力条件为～820℃和～1.67GPa,形成深度相当于55km。石榴斜长角闪岩中的锆石具有继承的岩浆核和变质边。锆石岩浆核具有条带状环带,相对高的HREE含量(平均值为1150×10~(-6))和高的Th/U比值(0.51～0.95),给出了90.4±1.7Ma(MSWD=0.32)的原岩结晶年龄。锆石的变质边不具环带,具有较低的HREE含量(平均值为58.5×10~(-6))和低的Th/U比值(0.29～0.40),给出了86.7±5.7Ma(MSWD=0.15)的变质年龄。本文研究结果表明,冈底斯岩浆弧东端晚白垩世辉长岩经历了近侵入同期的高压高温变质作用和部分熔融,大体积幔源岩浆的底垫和增生导致岩浆弧发生了显著的新生地壳生长和加厚。     

天然硫化物矿物对地球深部热能的热电转化效应研究

金属硫化物半导体矿物在地壳中分布广泛,其中一些禁带宽度较窄的硫化物矿物,如黄铁矿、黄铜矿和斑铜矿等,在地热梯度下产生的天然热电势可将地球内部热能转化为电能。本文选取黄铁矿、磁黄铁矿、方铅矿、黄铜矿、斑铜矿以及斑铜矿-赤铁矿-辉铜矿集合体等天然硫化物矿物样品,研究了其热电特性。研究结果表明,300～700K下,除磁黄铁矿具有低塞贝克系数和超高电导率而表现出金属导体的电输运行为外,黄铁矿和黄铜矿为n型半导体,斑铜矿和斑铜矿-赤铁矿-辉铜矿集合体为p型半导体,具有150～500μV/K的显著塞贝克系数和5～95 S/cm的电导率,说明样品在地热梯度下具有产生显著热电效应的能力。根据激光闪射法测得的热扩散率以及样品的理论比热、密度计算热导率,斑铜矿及硫化物矿物集合体样品表现出小于1 W/(m·K)的低热导率,说明样品在局部热源影响下可形成较大温差。根据热电基本理论和地热梯度构建天然热电效应模型,对硫化物半导体矿物集合体产生的天然热电势、额外地表电流密度及热电转换效率进行了模拟计算得出经验公式,发现硫化物半导体矿物在300～650 K条件下能产生100 m V左右的天然热电势,产生的最大热电转化率可达4‰,且可以通过偶极电流源模型计算矿物体产生的额外地表电流密度。研究认为硫化物半导体矿物可能作为天然热电转换介质深刻影响地球内部能量的转化与传递过程。     

饱和土地下源u-P形式解答动力响应计算

一直以来,由Biot孔隙弹性动力方程得到的饱和土地下源Green函数都是u-w形式（u为固相介质位移,w为流相相对于固相的平均位移）。应用两相介质纵波解耦理论,得到了饱和土半空间地下点源荷载的u-P形式（P为孔压）Green函数频域解答;克服了u-w形式Green函数在边界元（BEM）积分时的增根影响。再由Hankel反演,结合Somigliana表象积分,完成BEM计算。并以计算结果分析了地下集中力作用时,饱和土位移、孔压、排水量等动力特性,这对地铁等交通工程、地震工程、土-结构动力相互作用（SSI）的响应计算都具有较重要应用价值。     

基于粒子群算法优化小波支持向量机的岩土力学参数反演

常用的确定岩土力学参数的方法有原位测试和室内试验两种,但都存在一定的局限性,参数选择的合理与否,对设计计算及数值模拟分析结果的有效性影响很大。支持向量机法在理论基础和求解算法方面都具有明显优势,为确保岩土力学参数取值的合理性,采用支持向量机法对岩土力学参数进行反演。先通过小波分析理论构造出支持向量机的核函数,再用粒子群算法(PSO)分别优化Morlet小波、Mexico小波和RBF函数的支持向量机模型参数,通过小波支持向量机模型建立反演参数与沉降值间的非线性映射关系。根据正交试验和均匀试验对需反演的岩土力学参数进行设计,结合有限元软件进行计算分析,得到学习样本和测试样本。分别采用Morlet小波、Mexico小波和RBF函数得出的预测结果和原始数据进行对比分析,发现采用Morlet小波核函数预测效果更佳。使用Morlet小波核函数预测的参数输入到Midas模型中计算建筑物最终沉降量,比较计算值与实际监测值,其相对误差不超过8.1%。研究结果表明,该方法在岩土工程参数的反演中具有良好的应用价值,对今后岩土力学参数的确定及校核提供了一种新方法。