地球内部物质电学性质原位测量的影响因素和导电机制——以地壳矿物为例

高温高压下矿物岩石电导率的实验研究数据,不仅是人们了解地球内部物质组成及其演化过程的重要窗口,而且可以为野外大地电磁测深和地磁测深反演提供重要约束.重点介绍了温度、压力、水含量、铁含量、氧逸度、熔融等矿物岩石电导率的影响因素,深入阐述了存在于矿物岩石的4种主要导电机制,即离子、质子、小极化子和大极化子.回顾近年来地壳主要造岩矿物(长石、石英和辉石)的电导率实验研究取得的新成果,讨论了它们的导电机制和地球物理意义,并对其目前存在的问题及尚需进一步展开的工作进行了探讨.     

导电、导磁聚苯胺纳米复合物的合成与表征

在纳米Fe₃O₄晶体粒子存在的情况下, 用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作乳化剂及分散剂, 通过HCl调节体系的酸度, 合成了导电、导磁的Fe₃O₄-聚苯胺(Fe₃O₄-PANI)纳米复合物, 用X-衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅立叶红外(FT-IR)等对该复合物进行了表征, 结果显示: SDBS与HCl发生竞争掺杂行为, 复合物的组成为Fe₃O₄-PANI-DBSA, Fe₃O₄平均粒径约13 nm, 且均匀分布在聚苯胺基体中, 该复合物具有较好的导电性及导磁性, 随着纳米Fe₃O₄含量由7.79%增加到35.34%, 复合物的电导率由1.71 S/m下降至0.41 S/m, 复合物的比饱和磁化强度σ_s则由6.14 A·m2/kg增加到18.11 A· m2/kg, 其矫顽力在0.52~0.73 A/m之间.      

均匀导电半空间中频率域和时间域三维电张量格林函数及应用

从电张量格林函数的物理意义出发,在频率域和时间域研究了均匀导电半空间中的电张量格林函数,并基于Ｆｒｅｄｈｏｌｍ方程分析了三维电磁散射的数值模拟方法。作者还根据实际情况,首次模拟出三维瞬变电磁激电异常的相位剖面图,其结果与直流情况类似并与实际资料相吻合。     

高温高压下石英砂岩的电导率实验研究

利用交流阻抗谱实验技术,在0.5~2.0 GPa、573~873 K和10-1~106 Hz条件下,借助YJ-3000t紧装式六面顶高压设备和Solartron-1260阻抗/增益-相位分析仪测定了石英砂岩的电导率。实验结果表明:在测定的频率范围,样品的复阻抗的实部、虚部、模和相角对频率有很强的依赖性。随着温度升高,电导率增大,lgσT与1/T之间符合Arrhenius线性关系。通过拟合计算,获得了表征样品电学性质的指前因子、活化焓、活化能、活化体积等物性参数。杂质离子导电机制对高温高压下石英砂岩的导电行为提供了合理的解释。     

高分五号热红外传感器多通道SST反演

2018-05高分五号（GF-5）卫星发射升空,其上搭载的全谱段成像仪在热红外8—13 μm谱段范围内具有4个温度反演通道（B09,B10,B11,B12）,空间分辨率设计优于40 m,在国内民用传感器领域实现了由单通道向多通道、中空间分辨率向高空间分辨率的跨越式突破,使得GF-5卫星热红外数据在地表热环境遥感领域具有极其重要应用价值。本研究基于GF-5的4个热红外通道的通道响应函数,利用全球742条TIGR（Thermodynamic Initial Guess Retrieval）探空廓线数据,进行不同观测角度、水汽含量和海表发射率条件下的MODTRAN4.0（Moderate resolution atmospheric Transmittance and Radiance code4.0)辐射传输过程模拟,基于模拟结果分别对两通道、三通道和四通道劈窗算法海表温度SST（ Sea Surface Temperature）反演系数进行修订,并分析观测角度、水汽含量和海表发射率对不同通道组合的精度影响,并通过GF-5卫星实际反演的SST结果进行验证。GF-5全谱段成像仪SST反演两通道劈窗算法组合共有6种,即B09-B10、B09-B11、B09-B12、B10-B11、B10-B12、B11-B12;三通道劈窗算法组合共有4种,即B09-B10-B11、B09-B10-B12、B09-B11-B12、B10-B11-B12;四通道劈窗算法组合1种,即B09-B10-B11-B12。通过对不同通道组合形式研究发现,水汽含量对SST反演精度有较大的影响,且温度反演的精度随着水汽含量的增加而降低;其次是观测角度,SST反演精度随着观测天顶角的增大而降低;最后是发射率的影响,两通道、三通道和四通道劈窗算法SST反演精度随着发射率的变化总体在0.1 K以内变化。最后以大亚湾核电站周围海域为验证区,用GF-5热红外遥感影像进行SST的反演并做误差分析,结果表明B09-B10通道SST反演实际误差为0.57 K,反演精度较高,实际误差与理论模拟误差相差0.24 K,差异的来源主要包括辐射定标和传感器噪声等要素影响,其他通道形式反演精度有待于传感器响应稳定后进一步验证。     

论辽河群层序的有序性

从排列顺序、基本地层单位、稳定的岩性变化面或标志层、相变、层控矿床、褶皱构造六个方面分析,表明辽河群层序是有序的。辽河群遭受三次变形,即:下降阶段的下部构造层次的变形,有压扁作用和重结晶作用,形成广域流劈理和区域变质岩;上升阶段的中间构造层次(A)的变形,有重力滑动形成的不协调褶皱、顺层剪切形成的韧性剪切带与层内(片内)褶皱和水平拉张形成的拉伸线理与线状构造;褶皱阶段的中间构造层次(B)的变形,有局部出现劈理的平行褶皱与相似褶皱并存,伴生有逆冲型韧性剪切带和逆冲-推覆构造。这种两次垂直运动变形和一次水平挤压运动变形的构造模式是决定辽河群层序有序性的构造基础。流劈理不是拉伸、轴面片理、多期构造作用的构造置换等成因机制形成的,而是在垂直压扁下化学成因的产物,可称顺层片理或构造层理。流劈理的成因机制是讨论辽河群层序有序性的核心问题。     

Himawari 8 AHI数据地表温度反演的实用劈窗算法

地表温度是水文、气象、气候和环境等研究领域中的关键参数,利用热红外遥感可快速获取区域和全球高精度的地表温度数据。Himawari 8号是日本发射的新一代地球静止轨道气象卫星,星上搭载AHI(Advanced Himawari Imager)成像仪,具有更高的时空分辨率。利用AHI第14(11.2μm)和15(12.35μm)通道星上亮温数据,提出反演地表温度的实用劈窗算法,其中输入的发射率数据利用ASTER GED(Global Emissivity Dataset)v4计算得到。劈窗算法的系数由观测角度和大气水汽含量分区决定,其中大气水汽含量由两个劈窗通道直接估算得到。利用黑河流域生态—水文过程综合遥感观测联合试验(Hi WATER)4个站点的实测数据和中国7个湖泊中心点的MODIS地表温度产品对反演结果进行验证,结果表明,算法的均方根误差(RMSE)在3 K以内,达到目前常用遥感地表温度产品的精度。同时与利用MOD11C3 C6产品估算的发射率和温度反演结果进行对比分析,发现ASTER GED反演的结果具有更高的精度,适合用来生产高精度的地表温度产品。     

折劈发育条件的分析——以鞍山附近元古宙地体之折劈(S2)为例

本文以辽宁省鞍山附近元古宙千枚岩和片岩中的折劈S₂为论述的基础。按照简单剪切原理计算出发育折劈的岩石中的γ(剪应变)值。通过γ等值线图及断面图、T_M/T_QF-α相关图和变形标志(石英)形态比的研究,初步认为,折劈岩石中矿物组成、结构、微构造和α角等的明显“分异”现象,主要由剪应变和伴随发生的物质迁移所造成。有限应变状态的特点是:剪应变高的带(M)和剪应变较低的带(QF)相间排列。相邻带剪应变差异控制着扩散物质迁移机制,对微构造(如微褶皱)的生成,有重要作用。折劈生成于T低于500℃,P 约为5kb 左右的绿片岩相变质环境,它标志着地壳处于区域性抬升状态,相继产生的共轭折劈和膝折带(属于 D,构造),则表明已抬升到足以引起岩石总体体积扩张的高度。     

云南地磁短周期变化异常及地下导电率结构

横跨云南省红河断裂布设两条测线,每条测线由8个测点组成.在两条测线上进行了三分量地磁短周期变化的同步连续观测,计算了8——60min 周期成份的感应矢量.其实感应矢量在洱源、下关、巍山、墨江和永平、云县、临沧、思茅之间存在一反向轴线,轴线两侧实感应矢量反向,并随离该轴线距离的增加而衰减.东北侧实感应矢量随距离的衰减小于西南侧的衰减.在大部份测点上短周期成份的实感应矢量小于长周期成份的实感应矢量.根据这些特点,利用导电结构模型的数值计算探讨了该区导电率结构的某些特征.这一探讨指出,在该区地下红河断裂西和西南侧存在一高导带,这一高导带向东北倾斜,大部份测点地下在此高导带上有高导覆盖层.      

一种变截面河口中潮能的劈分与传输及其对杭州湾潮能估算的应用

本文依据一种变截面河口中潮波传播的解析模式,导出了潮能的计算公式,讨论了潮能的劈分与传输。作为实际例子,利用所得之结果估算了杭州湾四个主要分潮波的能量。其结论是:单位自由表面以下水柱的平均势能和平均动能随着从湾口向里的距离的增加而增加,但前者较后者增加得快;半日潮波平均动能与平均势能之比约为二分之一,而全日潮波的相应比值仅约为十分之一;由湾口输入的总潮能约为3.58×10~6kW,而从澉浦附近断面流出的总能量约为0.49×10~6kW,于湾内耗散的总潮能为湾口输入的86%。