高寒隧道保温结构的优化设计研究 ——以西藏圭嘎拉隧道为例

为了提高季节冻土隧道的防冻保温性能,常采用铺设聚氨酯类有机保温层的方式以防止围岩冻结,但由于有机材料在冻融循环过程中老化速度快、保温结构设计缺少科学依据等局限性,使得部分隧道在长期运营过程中反复出现冻融病害。以西藏圭嘎拉隧道为研究对象,通过建立热流固耦合计算模型,对现行保温措施的防冻效果进行分析,发现距离洞口一定长度范围内的围岩仍会发生冻融破坏。在隧道运营后第20年2月15日,距洞口5 m处断面拱顶围岩的边界温度仅为-0.91 ℃,并且该关键位置的纵向冻结长度超过500 m,严重影响隧道结构的安全。为防止此隧道出现冻害问题,提高其服役能力,拟采用新型无机建筑材料气凝胶毡对隧道的保温结构进行加固,其具有良好的保温、阻燃和耐久性能,并且铺装简便、易于操作。此外通过对不同厚度气凝胶毡条件下的围岩温度场进行多维度分析,确定了最不利时刻气凝胶毡厚度与拱顶围岩关键位置纵向冻结长度之间的关系。研究成果可为圭嘎拉隧道防冻保温优化设计提供技术支持,不仅能保障隧道结构的安全性和稳定性,也能为季节冻土隧道保温结构的设计、施工及维护提供参考依据。     

蒙古-鄂霍次克洋的远程作用:来自内蒙古东南部羊盘沟地区流纹斑岩成因的证据

为了解蒙古—鄂霍次克构造体系的远程作用及其在中国东北以南的影响范围,在内蒙古多伦火山盆地羊盘沟地区开展了流纹斑岩锆石U-Pb同位素年代学、岩石地球化学及区域对比研究.结果显示,其形成时代为144.2±0.6 Ma,属于早白垩世早期.主量元素SiO₂含量为73.25%~76.72%,K₂O含量为4.64%~7.87%,K₂O/Na₂O值在1.15~3.82之间,A/CNK值为0.79~0.99;副矿物为磁铁矿、锆石和磷灰石等,属准铝质高钾钙碱性—钾玄岩系列A₂型流纹岩类;稀土元素总量高(320.76×10-6~415.70×10-6),富集轻稀土元素、大离子亲石元素K和Rb、高场强元素Zr和Hf以及元素U、Th等,亏损重稀土元素、大离子亲石元素Ba和Sr、高场强元素Nb和Ta以及元素P、Ti等,显著Eu负异常(δEu=0.08~0.15).表明流纹斑岩形成于后碰撞构造环境,是早白垩世蒙古—鄂霍次克洋闭合后某个伸展事件下的产物,因此,蒙古—鄂霍次克构造体系在中国的影响范围向东南至少延伸至蒙东南—冀北一带,且对应的蒙古—鄂霍次克洋东段的闭合完成时间应早于144.2 Ma.      

无碰撞区跳频/时序列理论界与设计

跳频(时)序列分析与设计是跳频(时)扩频通信系统的核心技术.无碰撞区跳频序列是近年新出现的一个研究方向,现已成为通信领域的研究热点.对无碰撞区跳频序列的理论界及其设计进行深入研究,导出无碰撞区跳频序列的一些本质属性;讨论无碰撞区跳频序列集周期汉明相关函数的理论界,揭示几个理论界之间的关系,给出这些理论界等价的条件.提出最优无碰撞区跳频序列的一般构造方法.利用该构造方法,可以产生任意长度的最优无碰撞区跳频序列集.并且,任意一个最优无碰撞区跳频序列集,都可以由一般构造方法产生.     

2021年美国阿拉斯加半岛MW8.2地震震源特征分析

采用远场地震波资料和有限断层反演方法获得2021年7月29日6时15分(UTC)美国阿拉斯加州以南海域MW8.2地震的震源破裂过程模型,探讨此次地震发生的动力学背景。破裂过程反演的结果显示这次地震的滑动量分布比较集中,破裂长度约为160km,地震主体破裂发生在20～40km深度范围内,破裂由深部向浅部发展,表明此次地震释放了俯冲带浅部的应变能,破裂持续时间近120s,破裂面上最大滑移量达5m。此外,主震破裂区域中的余震分布较小,大部分余震发生在主震南部,出现这种现象表明震源区的破裂较为彻底并触发了俯冲带浅部位置的地震,本次地震的有限断层反演结果和余震分布均显示破裂向东发展,但未破裂至震中以西的舒马金空区,表明舒马金空区东部的地震危险性仍然存在。     

南天山川乌鲁碱性杂岩体的岩石学和地球化学特征及其岩石成因

位于中国南天山西侧阔克萨彦岭一带的川乌鲁碱性杂岩体,与该区川乌鲁铜金多金属矿床有着直接的成因联系,该杂岩体由早期的辉长岩—闪长岩岩、主期的二长岩—正长岩和晚期的正长花岗斑岩脉组成,各期岩石在矿物组成和化学成分上有明显的变化。从早到晚,SiO2含量增加,变化范围是50.52%～70.64%;全碱含量先增后减,在SiO2含量小于61.69%时,随SiO2含量增加而增加,而当SiO2含量大于61.69%时,与SiO2含量负相关。在AR-SiO2图解上,大多样品落入碱性区间,在A/CNK-A/NK图解上表现出由准铝质向过碱性演化的趋势。微量元素表现为大离子亲石元素相对高场强元素富集,Rb、Ba、Th、Sr等元素的相对富集和Nb、Ta、P、Ti等元素的负异常。稀土元素表现为轻稀土相对富集的特征,其(La/Yb)N为14.13～25.09,具有Eu的正异常或极微弱的Eu负异常。一些元素比值的线性关系暗示了该杂岩体为岩浆混合成因,基性岩浆的源区为富水的岩石圈地幔,而酸性岩浆是中下地壳中性火成岩在含饱和水条件下部分熔融的产物。这些性质指示川乌鲁杂岩体是在后碰撞拉张环境中由岩石圈地幔熔融的基性岩浆的底侵作用导致地壳的熔融以及后期的岩浆混合作用有关。     

川西北碧口地块老河沟岩体和筛子岩岩体地球化学特征及其构造环境

老河沟岩体和筛子岩岩体位于碧口地块西南部。岩体的SiO2(69.89%～71.69%)和Al2O3(15.01%～16.25%)含量均很高,A/CNK在1.04～1.12之间,为硅和铝过饱和类型,属典型的强过铝质花岗岩。稀土元素总量(∑REE)为33.13×10-6～150.42×10-6,稀土元素配分曲线呈右倾型,具有弱的负铕异常。高场强元素(Ta、Nb、Ti等)具有明显的负异常,大离子亲石元素(Rb、Ba、Sr等)具有明显的正异常。岩体可能是以杂砂岩成分为主的沉积岩部分熔融形成的花岗质岩浆上升侵位过程中形成的,是一种典型的壳源成因类型。老河沟岩体和筛子岩岩体具有后碰撞岩浆活动的特征,是印支期华北和扬子地块碰撞导致地壳加厚环境下下地壳部分熔融的产物,形成于同碰撞(挤压环境)向碰撞后(伸展环境)转化阶段,为后造山花岗岩类。     

西准噶尔北部晚古生代两期侵入岩的地球化学、Sr-Nd同位素特征及其地质意义

西准噶尔北部发育构造环境截然不同的晚古生代两期侵入岩体,它们的空间分布与地球化学特征存在明显差异。早石炭世侵入岩包括辉石闪长岩、二长闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩和钾长花岗岩,仅分布于晚古生代扎尔玛-萨吾尔岩浆弧内,可能与额尔齐斯-斋桑洋的南向俯冲有关。它们的A/CNK和A/NK比值变化范围分别为0.86～1.03和1.24～1.86,属于偏铝质-弱过铝质岩石。Al2O3、CaO、Na2O含量较高,Na2O/K2O比值普遍大于1.2;LREE、HREE分馏明显,(La/Lu)N=4.50～26.03,无明显的Eu异常;富集大离子亲石元素(K、Rb、Ba)、Pb和Sr,亏损Nb、Ta、P和Ti,具有I型花岗岩的特征。早石炭世侵入岩的Sr同位素初始比值(ISr)为0.70408～0.70912,εNd(t)值为+6.09～+7.25,单阶段Nd模式年龄(tDM1)为527～593Ma。元素和同位素地球化学特征表明早石炭世岩体(不包括阿布都拉二长花岗岩)可能是受交代的亏损地幔部分熔融并发生岩浆混合之后再经过结晶分异形成的,而阿布都拉二长花岗岩可能来源于洋壳的部分熔融。晚石炭世-中二叠世侵入岩以钾长花岗岩为主,遍布西准噶尔北部及相邻的各个构造单元,是后碰撞岩浆活动的产物。它们的A/CNK和A/NK比值变化范围分别为0.92～0.99和1.03～1.27,属于偏铝质岩石。Al2O3、MgO、CaO的含量很低,全碱含量很高(8.6%～9.7%),Na2O/K2O比值为0.9～1.1;REE总量很高(平均值为196×10-6),LREE、HREE分镏程度较弱,(La/Lu)N=3.32～5.36,Eu负异常明显;强烈亏损Ba、Sr、P、Ti,中度亏损Nb和Ta,具有A型花岗岩的特征。εNd(t)值为+5.26～+7.26,单阶段Nd模式年龄(tDM1)为502～655Ma。元素和同位素地球化学特征表明晚石炭世-中二叠世A型花岗岩体可能是由被流体交代的亏损地幔熔融生成的玄武质岩浆在上升过程中(可能发生岩浆混合)发生高度结晶分异之后的产物,是后碰撞环境下的板片断离导致软流圈物质上涌的结果。     

中祁连西段肃北、石包城地区早古生代花岗岩年代学、地球化学特征及其地质意义

对中祁连西段肃北、石包城地区花岗岩进行了精确的SHRIMP锆石U-Pb定年和地球化学成分分析。SHRIMP锆石U-Pb定年表明,肃北岩体和石包城岩体侵位年龄均属早古生代,分别为415±3Ma和435±4Ma。地球化学分析表明,随着SiO2含量的增加,TiO2、Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3、Mg#等的含量相应下降,这表明该套岩石是角闪石和斜长石的分离作用控制下岩浆分异的产物。肃北岩体稀土元素总量较高,∑REE介于118.7×10-6～202.2×10-6之间,轻稀土相对富集,(La/Yb)N=11.1～16.5,具微弱δEu异常。石包城岩体稀土元素总量较低,∑REE介于19.7×10-6～59.0×10-6之间,轻稀土相对富集,(La/Yb)N=6.68～44.8,δEu正异常而呈倒"V"型。岩石富集大离子亲石元素Rb、K、Sr等,亏损Nb和Ta等高场强元素以及P和Ti。在微量元素判别图解上,肃北岩体所有岩石投影点落后碰撞区域,石包城岩体的岩石投影点落在岛弧区。结合区域地质背景,石包城岩体可能产出于洋壳俯冲的岛弧环境,而肃北岩体是加里东造山作用晚期陆陆碰撞后的产物。     

小兴安岭东南伊春一带早中生代花岗岩与多金属成矿作用

小兴安岭东南伊春地区晚三叠世—早侏罗世二长花岗岩中普遍具有岩浆混合成因MME型暗色微细粒闪长质包体和同深成岩墙—中基性脉岩群等,反映出壳幔混合成因的特点,而正长-碱长花岗岩具铝质A2型花岗岩的特征,两者的岩相学、主微量及同位素特征显示,其形成均与古亚洲洋闭合之后大陆碰撞向碰撞后转变的伸展崩塌构造环境下的底侵作用有关。两者形成时代、成因及物质来源和成矿构造背景等特征上的相似性,也反映在矿床成矿系列的相似性上,二长花岗岩表现出Mo-Pb-Zn-Fe-Au-Ag矿床成矿系列,并以Mo、Pb成矿作用强烈为特征,而正长-碱长花岗岩矿床成矿系列表现为Zn-Pb-Cu-Mo-W-Fe,其成矿作用较弱且分散,同时也说明了成矿系列中存在一定差异,这可能与壳幔混合程度不同有关;早中生代花岗岩有关成矿特征、矿床类型、矿化强度、矿化类型等矿床成矿系列上的差异,说明该地区仍具有巨大的多金属找矿潜力。     

青藏高原地质研究的回顾与展望

青藏高原是世界上最高最大最年青的高原,被国际地学界公认为世界上研究大陆动力学最理想的天然实验室。特提斯的形成演化及高原的隆起是青藏高原地学研究的两大主题,包含了众多引人入胜的重要科学问题。笔者对其中8个科学问题进行了回顾与展望,它们是:青藏高原的前身——特提斯的形成演化;印度-亚洲大陆碰撞;青藏高原壳幔结构与物质组成;青藏巨厚地壳的成因;青藏高原深部物质的横向流动;地幔柱;高原隆升与生长;成矿作用。