地质雷达的应用条件探讨

地质雷达是浅部勘探的一种有效的勘探方法。本文对其应用条件进行了探讨,特别研究了导电率、介电常数、探测频率3个主要因素对地质雷达探测的影响。研究结果对地质雷达的应用具参考指导作用。     

基于FDTD的月壤分层雷达探测正演模拟

“嫦娥三号”巡视器上搭载的测月雷达通过500 MHz频率的天线,对巡视路线上的月壳浅层结构进行剖面式观测,能探测到月球地底下30 m深土壤层的结构。为了更好地分析测月雷达的探测结果,文中对月壤分层进行正演模拟,月岩层的介电常数采用与“嫦娥三号”登月点位置最近的Apollo 15的电性参数近似代替,月壤的介电常数是一个和密度相关的值且随深度的变化而变化。根据以上参数建立模型,基于时域有限差分（FDTD）原理,利用GprMax对月壤分层结构进行模拟,建立的模型包括月表介电常数随深度变化二层模型和月岩层存在下界面三层模型,并对其波形特征进行分析,找到月壤层次划分的一般规律,对“嫦娥三号”测月雷达数据的分析提供理论依据。     

铁催化高压歧化生成的单壁碳纳米管氢等离子体的微波损耗机理

运用双流体理论,在同时考虑了单壁碳纳米管中氢等离子体的电子碰撞吸收和氢离子碰撞吸收的基础上,理论推导出了铁催化高压歧化生成的单壁碳纳米管中氢等离子体的微波衰减系数公式,数值计算了0.2~18 GHz频段的微波衰减系数.计算结果表明,铁催化高压歧化生成的单壁碳纳米管中氢等离子体对2.45 GHz的微波产生强烈损耗.理论值与实验数据相吻合.     

螺旋钻进模拟月壤过程的热场分析

介绍了一种新型的月壤钻具,为了了解新型螺旋钻具在钻进模拟月壤过程中的热场分布,优化了钻进过程参数,通过理论计算建立了钻进过程热场分布模型,并通过实验进行了验证,同时进行了热电偶测温实验.测温结果显示,所建立的模型较好地符合钻进过程的温度分布;在相同的条件下,钻进过程的温度随着转速的降低而升高.计算分析和实验结果表明:月...     

基于月壤物理力学特性的单齿破壤机理

单齿破壤机理的研究是太空取样钻头研发非常重要和迫切的任务,是实现中国三期探月工程的月表钻进取样要求的重要研发基础。分析了反映月壤物理力学特性的主要参数及其之间的相关性及变化趋势,初步确定了2.5m深度内月壤物理力学的参数范围;基于月壤物理力学特性和月表钻进的钻进工艺分析,得出表层钻进和浅层钻进时月壤的破坏形式不同于土的掘削失效模型,主要是回转剪切破坏;提出了土的回转剪切力学模型,推导回转切削土阻力矩公式;得出阻力矩主要与钻头直径和切削刃宽度、月壤的容重和钻进深度等相关,并对其相关性进行了分析说明。     

岩矿石吸收系数计算和测定方法

岩矿石吸收系数是钻孔电磁波法解决地质问题的重要的物性参数。岩矿石有无吸收系数的差异，是开展钻孔电磁波法能否奏效的前提。了解岩矿石的吸收系数可对钻孔电磁波法的透距和分辨力作出估计，并可为钻孔电磁波的反演解释提供重要的依据。本文不但给出了岩矿石吸收系数的计算方法，也给出了室内岩矿石标本吸收系数的测定方法和野外实测岩矿石吸收系数的方法。     

离子探针U-Pb体系研究识别阿波罗11号月壤及新发现

本文报道对中国科学院地质与地球物理研究所博物馆珍藏的一件阿波罗月壤样品(E21)进行的玄武岩岩屑定年工作。受限于岩屑大小,不能采用前人对阿波罗样品中大岩屑构建常规Pb-Pb等时线来定年的方法,我们采取了以单个含锆矿物(斜锆石、钙钛锆石和静海石)颗粒来限定玄武岩岩屑年龄的技术方案。首先通过μ-XRF的X射线的穿透性来遴选出具有含锆矿物的岩屑,再制作树脂样品靶后精细抛光,在扫描电镜下利用Zr元素的x-射线面分布图来定位暴露到表面的含锆矿物,再以离子探针3μm小束斑加Pb信号多接收的分析技术来获得Pb同位素组成以计算年龄。共识别出4个年龄组分的岩屑,分别为3570±14Ma、3700±8Ma、3850±5Ma和3900±12Ma。其中前三个年龄与前人报道的阿波罗11号月壤中玄武岩年龄分布一致,是判定该样品为阿波罗11号月壤样品的重要证据。～3900Ma岩屑为新发现组分,据长石成分An=93,辉石Mg~#～79判别为苏长岩。此外,根据主矿物Pb同位素分析,绝大多数玄武岩岩屑落在～3570Ma的Pb-Pb等时线上,指示该期次玄武岩为阿波罗11号采样区域最主要火山活动事件,这对于撞击坑统计定年曲线...     

Apollo 11月壤样品中太阳风成因的水及其意义

为研究太阳风成因水在月表低纬度地区的分布特征,本文对中国科学院地质与地球物理研究所博物馆珍藏的一份Apollo 11月壤样品开展了单颗粒原位纳米离子探针H同位素和水含量深度剖面分析。结果表明月壤颗粒表层(<200nm)具有较高的水含量(剖面最大水含量变化范围为0.35%～1.59%,平均值为0.82%),该结果与前人对Apollo样品的报导类似。除一颗斜长石的H同位素组成(δD=-262‰)落在月幔范围内,其余颗粒表层均非常贫D(δD变化范围为-987‰～-642‰)。该强烈贫D的同位素组成与太阳风一致,完全不同于地球大气水,不仅证明这些样品的月球来源,并且主要是太阳风注入的贡献。矿物颗粒之间的水含量和δD值变化,很可能与太阳风注入后的扩散丢失程度不同有关。另外,我们观察到橄榄石、单斜辉石和长石的水含量剖面比较类似,整体呈现随深度逐渐递减的趋势。相比之下,玻璃质颗粒的水含量剖面呈现随深度先上升再降低的峰形特征,峰位在25～43nm深度。这两者之间的差异很可能跟H在矿物和玻璃中的扩散速率、辐射损伤层等的差异有关。本项研究也证明,即使对于H这样易于受地球污染的元素,在普通条件下(北京...     

利用GNSS-R信号进行交通车流检测

为了有效检测交通状况,提出了一种使用GNSS-R （导航卫星反射）信号进行车流检测的方法。该方法利用两种天线分别接收导航卫星直射信号和反射信号,使用通用接收机进行信号采集后,在软件接收机中进行信号处理解算,获得直射通道和反射通道的相关功率,以及卫星的高度角。然后使用反演介电常数的方法对车辆进行探测,获得交通车流状况。通过试验验证,该方法能够有效地对探测区域内的车辆进行检测,证明了使用GNSS-R进行交通车流检测的可行性。     

LNAPL污染物及水含量对石英砂介电常数的影响

为研究LNAPL污染物及水含量对石英砂介电常数的影响,首先以石英砂模拟单一土壤环境,利用柴油和水的混合物来模拟轻非水相液体(LNAPL)污染物污染土壤,然后通过矢量网络分析仪和开口同轴探头,分析高频超宽带电磁波在土壤中的反射并计算介电常数。实验结果显示,石英砂介电常数随着体积含水量和含油量的增加而增加,直到达到饱和状态,此时石英砂介电常数趋于稳定;石英砂介电常数实测值处于极化模型和De Loor模型之间,结果与De Loor模型接近。