雷电临近预警预报技术的业务应用

中国气象科学研究院雷电物理和防护工程实验室承担科技部奥运攻关课题“奥运会雷电监测预警和预报关键技术研究”和气象新技术推广项目“雷电预警和预报技术在气象业务中的应用”以及业务建设项目等,针对北京地区强对流活动的特点,结合闪电定位系统和地面大气电场仪网对雷电活动的监测,以及卫星和雷达资料,提出典型区域强对流天气的闪电特征诊断和短时预报方案,     

内蒙古天和永玄武岩成因：岩相学与矿物学分析

天和永地区南北向出露的小面积单层碱性玄武岩,岩石中出现至少三种矿物共生组合关系。所有岩石均以橄榄石作为主要斑晶矿物,大颗粒环带橄榄石斑晶中心镁值为89．5,边缘镁值为70．3,小颗粒环带橄榄石镁值46．2～78．9。粒径最小的橄榄石聚集体和散布的基质橄榄石均无明显环带,前者镁值67．4～68．1,后者镁值65．5—72．1;单斜辉石由相对高钛高铝贫硅的散布柱状辉石和相对低钛低铝富硅的聚集粒状辉石组成,前者形成于低压快速淬火环境,镁值65．1—77．1,后者形成于富含挥发份的低压低过冷度环境,镁值77．7～78．0。所有单斜辉石均以次透辉石为主,个别为深绿辉石;斜长石以包含结构产出为主,为相对偏酸性的中长石An=33．7～37．4,CaO含量低与早期大量单斜辉石结晶有关。由于残余岩浆内K,0和Na20含量富集且极不均一,晚期结晶的长石同时出现了高钠长石、K-高钠长石（歪长石）和K-透长石;钛铁氧化物多数为晚期结晶的细粒基质矿物,少量以0．3ram左右的斑晶和橄榄石斑晶中的包裹体形式存在,可归属为钛铁尖晶石（Usp）-磁铁矿（Mt）固溶体系列,晚期逐渐向贫铝、铬和富钛方向演化。由于以上各种造岩矿物的晶出,导致残余岩浆形成的火山玻璃向贫镁、铁、钙和富铝、钾方向演化,火山玻璃的全碱含量变异趋势与全岩类似,均和SiO2含量无明显相关性,火山玻璃具有响岩和粗面安山岩成分特征,K2O／Na2O值变化大0．68～1．61,均为钾玄岩系列,Na2O含量依然呈现宽区间特征,是天和永玄武岩由钾质过渡到钠质的主要原因。天和永玄武质岩浆从地幔运移到地表仅需5小时-5天,大颗粒斑晶橄榄石和小颗粒基质橄榄石生长仅需几小时到几天,前者形成无须深部岩浆房停留,后者近似晚期岩浆快速淬火时间。高镁橄榄石斑晶与残余岩浆的扩散平衡时间约42天～252天。深部结晶的橄榄石在运移途中和地表流动过程中缺乏足够的时间和适宜的动力学条件而无法离开岩浆体系。全岩与火山玻璃间缺少中间过渡成分,呈两个相对集中的端元组分存在亦由晶出矿物无法离开岩浆体系所致。天和永玄武岩的成岩时间尺度远小于同化混染和岩浆分异的时间尺度,是岩浆作用过程未能明显影响其不均一原生岩浆性质的主要原因。因此,岩浆作用的某些物理过程分析是认识岩浆起源与岩浆作用过程及其对火成岩多样性的贡献的重要方面,同时对于理解和约束岩浆作用的某些化学过程也是十分有益的。     

不同组合形式叠瓦状逆断层地应力分布规律研究

叠瓦状逆断层是地壳中分布的主要断层组合形式之一。为了揭示地质演化过程中不同组合形式下叠瓦状逆断层间地应力分布规律,采用大型物理模拟手段,以龙门山地区的地质构造为背景,研究了两条平行叠瓦状逆断层和在其间与之相交的断层组合形式下地应力分布和变化规律。取得的主要认识如下:（1）对于研究区仅分布两条平行的叠瓦状逆断层,构造挤压方向与它们的走向垂直的情况,靠近构造挤压端的断层会首先发生失稳破坏,较大的局部应力释放会使地壳内部整体应力有所降低,但在下伏断层的深部会出现应力的突然升高;（2）对于研究区不仅分布两条平行的叠瓦状逆断层,而且在两条断裂之间存在一条与它们垂直的逆断层,构造挤压方向与叠瓦状逆断层垂直,叠瓦状逆断层附近浅层地应力变化较早,地壳易沿叠瓦状逆断层首先失稳活动,进而带动所夹逆断层的地应力发生调整;（3）对于研究区不仅分布两条平行的叠瓦状逆断层,在其间夹着走向与它们垂直的逆断层,构造挤压方向与叠瓦状逆断层斜交情况,地壳易沿所夹断层首先失稳活动,进而触发叠瓦状逆断层地应力变化;（4）仅存在叠瓦状逆断层,地应力分布较为均匀;叠瓦状逆断层间夹逆断层的情况下,在断层端部和几条断层交汇部位出现了应力集中现象。该问题的研究对区域稳定性评价和地震预测具有一定的指导意义。     

煤样渗透率有效应力与基质收缩双重耦合效应及其与煤阶关系

为研究煤层气在排采过程中不同煤阶煤储层渗透率动态变化规律,利用煤岩三轴应力应变（基质收缩膨胀）测试系统,对褐煤、气煤和无烟煤样开展了有效应力与基质收缩双重效应物理模拟实验。固定轴压和围压不变,改变气体平衡压力,模拟开发过程中储层压力变化特征,测试其动态渗透率。利用实验结果,分析了不同煤阶煤岩在排采过程中动态渗透率反弹特征,并对比分析煤岩动态渗透率改善效果的差异性。研究表明：气体平衡压力从5 MPa降至1 MPa过程中,在有效应力和基质收缩双重效应作用下,褐煤样的归一化渗透率依次为1. 00、0. 60、0. 57、0. 57、0. 52,气煤样依次为1.00、0. 64、0. 50、0. 54和0. 55,无烟煤样依次为1.00、0. 74、0. 58、0. 50和0. 56。随气体平衡压力下降,中阶及高阶煤样动态渗透率先下降后上升,整体呈不对称“V”型变化规律,但拐点略有不同;低阶煤样动态渗透率呈先下降后基本稳定的趋势,整体呈斜“L”型变化规律。在有效应力和基质收缩双重效应影响下,中阶及高阶煤样动态渗透率改善效果优于低阶煤样。     

库车坳陷西段的逆冲推覆距离研究

库车坳陷西段地区发育有巨厚膏盐层,喜马拉雅山末期构造运动使天山造山带大幅度向南挤压,造成大量盐体在库车前陆褶皱冲断带前缘被逆冲推覆至地表,地层并发生强烈的褶皱和逆冲推覆,所以在计算该区域地层向南推覆的总距离时,不仅要考虑平衡剖面技术所恢复出地层横剖面上的缩短量,另外还要考虑由于膏盐层塑性流动所造成上盘推覆体向南的滑移距离,本文综合利用平衡剖面技术和物理模拟实验方法求取了该研究区域的地层缩短量(24.5km)及上盘推覆体向南的滑移距离(3.969~14.727km),从而计算出库车坳陷西段的逆冲推覆距离为18.5~39.227km。     

辽宁省综合地球物理解释断裂构造的方法和依据

通过研究辽宁省布格重力异常Δg及其位场转换场、航磁ΔT异常及其位场转换场、地震波场、大地电磁场,结合地貌以及钻探等资料,综合解释出了区内断裂构造.展示出了辽宁省断裂构造平面分布特征.配合地球物理解释剖面,可以了解区内主要断裂构造的垂向发育特征.分析认为郯庐断裂带为左行走滑断层带,划分出了表壳断裂、中-下地壳断裂、超岩石圈断裂.     

东海陆架盆地南部中生代演化与动力学转换过程

东海陆架盆地处于欧亚板块东南缘,其构造演化、动力学机制转换同太平洋板块与欧亚板块碰撞及印度-澳大利亚板块远程推挤效应有关。中生代以来,该盆地形成和演化过程受到古太平洋板块多期俯冲及多构造体系的叠加改造,地质构造和地球物理场复杂,盆地演化及动力学过程等一直是争论的焦点。本文利用最新调查资料,通过构造物理模拟实验、构造解析和平衡地质复原剖面等方法,结合区域构造背景,系统分析了东海陆架盆地中生代演化过程,探讨了其构造动力学转换过程。研究认为东海陆架盆地自中生代以来经历了晚三叠世前的被动大陆边缘和晚三叠世-中侏罗世活动大陆边缘挤压坳陷型盆地阶段,挤压应力来源于伊泽奈崎板块向欧亚大陆板块的低角度俯冲;早白垩世晚期-晚白垩世活动陆缘伸展断陷型盆地阶段,应力来源于太平洋板块向欧亚大陆板块俯冲后撤导致的岩石圈减薄作用;古近纪为弧后伸展断陷型盆地阶段。同时认为东海陆架盆地古特提斯构造域向古太平洋构造域转换的时间应该发生在中三叠世末期,古太平洋板块低角度俯冲和俯冲后撤代表华南中生代深部地质过程。     

中国风沙物理研究五十年(Ⅰ)

2005年中国沙漠研究已经走过了50a的历程,作为沙漠科学重要组成部分的风沙物理学研究在中国亦有50a的历史了。本文较为详细地全面回顾了20世纪50年代中后期至90年代后期中国科学院知识创新工程实施之前我国风沙物理研究所做的主要工作和取得的成就,以期对相关的研究者有所帮助。这一时期的工作可以分为两个阶段。20世纪50年代中后期至60年代中期为理论准备和野外观测积累阶段,引进西方和前苏联在风沙物理学方面的研究成果,配合我国防沙治沙实践的需要开展野外观测研究。研究手段以大面积考察、半定位试验观测和定位试验为主。研究成果体现在风沙移动规律的初步认识、沙丘移动规律、中国沙丘活动的总体规律、防沙措施的布设原则和风沙运动理论的初步探讨等几个方面。1967年我国第一个风沙环境风洞建成使用,使风沙物理学的实验研究成为可能。自20世纪80年代开始同时向微观领域深入和向宏观领域扩展,风沙颗粒运动学、风沙流、风沙地貌动力、土壤风蚀和防沙原理等风沙物理学的主要领域得到了全面发展,在一些前沿探索领域亦有重要成就。     

地球物理勘探中几种二维插值方法的误差分析

为了研究采样和网格化方法对地球物理数据成图精度的影响,为野外数据采集布设提供一定的依据,采用数值模拟确定重力异常场场值,通过不同采样间距和不同插值方法计算重力异常绝对误差均方根值和节点处的绝对误差值,对比不同插值方法的误差,得到了如下认识：1）对于同一插值方法而言,存在小间距绝对误差均方根值小于大间距绝对误差均方根值的关系。2）对不同的插值方法而言:当采样间距小于最小异常地质体尺度时,绝对误差均方根值由小到大的顺序是径向基函数法、改进的谢别德法、克里金插值法、自然邻点法、反距离加权插值法、最近邻点法、最小曲率法,并且线性插值三角网法与自然邻点法具有几乎相同的数值;当采样间距大于最小异常地质体尺度时,绝对误差均方根值由小到大的顺序是径向基函数法、改进的谢别德法、克里金插值法、自然邻点法、最小曲率法、最近邻点法、反距离加权插值法,并且线性插值三角网法和自然邻点法具有几乎相同的数值。3）从绝对误差均方值看,径向基函数方法、改进的谢别德方法和克里金方法数值较小,其中径向基函数值绝对误差均方根值最小。4）从节点处绝对误差值来看,径向基函数方法、克里金方法、改进的谢别德方法相对其他插值方法具有更小的误差,不存在局部误差较小或较大的情况,是相对较好的插值方法,并且径向基函数方法是最好的。     

深部探测揭示壳幔结构及其资源能源效应——“中国大陆典型地区深部地质调查”专辑特邀主编寄语

地球深部结构变化、物质以及能量交换等地球动力学过程,是地球系统最主要的动力来源,诱发地表地貌变化、剥蚀、沉积作用和环境变迁,以及地震、滑坡等自然灾害,控制化石能源和地热等自然资源的分布,是理解成山、成盆、成岩、成矿、成藏和致灾等过程成因机制的核心。为探索中国大陆深部结构和资源能源效应,在党中央“向地球深部进军”的号召下,中国地质调查局于2016年开始设立了深部地质调查工程。工程以抢占大陆基础地质研究国际制高点,引领深部地质研究前沿为宗旨,选择我国资源、能源重要基地,重大地质边界和关键构造单元,开展了地球物理为主的深部探测和综合研究。获取了华南陆块等重要地质单元岩石圈精细结构,研究了班公湖—怒江缝合带重大地质边界性质及空间展布,在松辽盆地、西北盆山结合带等地发现和提取了一批与深部成矿、成藏和清洁能源有关信息。为进一步推动地质调查向深部进军,促进从二维地表地质调查到三维空间地质调查的转变,《地球学报》组织了“中国大陆典型地区深部地质调查”专辑。本专辑集中报道了深部地质调查近三年取得的部分阶段性进展和成果,主要聚焦深部地质调查在揭示地球深部结构,及其对浅部构造和资源能源的控制,服务地球深部探...