牛顿与万有引力定律

近代科学是以伊萨克·牛顿（Isaac Newton）为开端的。由于他在科学上的重大发现,对科学事业贡献卓著,人们尊称他是世界级的伟大数学家、物理学家、天文学家和自然哲学家。     

数值模拟静态应力扰动下的断层失稳:结果分析兼与Dieterich模型和Coulomb模型的对比

基于大量岩石力学实验,Dieterich和其他研究者(Dieterich,1978;Ruina,1983)首先提出了描述岩石摩擦过程的速率-状态摩擦定律(R-S摩擦定律).如今R-S摩擦定律已成为研究地震成核等地震演化机制的有效手段.Dieterich(1992,1994)最早提出了描述受静态剪应力扰动后断层失稳时间提前或推后的余震触发机制的解析模型.现在Dieterich模型已经成为解释余震随时间衰减规律的Omori定律等地震观测现象的有力工具.与之相对应,广泛使用的Coulomb应力失稳模型也可以给出断层受到静态剪应力扰动后,断层失稳时间的提前和推后量.Dieterich模型和Coulomb应力失稳模型基于不同的物理方法,所以在进行地震危险性评估时,二者均有各自的局限性.本文利用R-S摩擦定律控制的1-D弹簧-滑块模型,模拟计算了理论地震循环以及在不同静态剪切应力扰动下,失稳时间的提前和推后量的变化情况,然后将计算得到的时间提前和推后量分别与Dieterich模型和Coulomb模型的相应计算结果进行了定量化对比和差异性分析,并给出了相应的解释.数值模拟结果显示,对于R-S摩擦定律在参数不变的条件下,断层模型失稳时间的提前和推后量的大小强烈依赖于静态剪应力扰动的大小和作用时间,而且绝对值相同的正、负向静态剪应力扰动造成的失稳时间的提前和推后量的变化情况并不完全一致.在震后松弛/滑移阶段和闭锁阶段,时间提前和推后量是常数,且随静态剪应力扰动绝对值的增大而增大,两者的比值接近于1.0,这与Dieterich模型和Coulomb模型的结果是一致的,相应的差值小于两模型结果的10%.而在自加速阶段,模拟计算结果则存在与Dieterich模型和Coulomb模型结果不同的特征.首先,在自加速阶段模拟计算结果均偏离Coulomb模型,而且时间提前和推后量的比值小于1.0,相异于Coulomb模型的论断.不过当受到正向静态剪应力扰动后,Dieterich模型的结果和模拟计算结果是一致的,最大相差量不超过Dieterich模型结果的7%,可接近0.对于负向静态剪应力扰动,当其绝对值较小时,Dieterich模型的结果很接近模拟计算结果,相差量不超过该结果的14%.但对于绝对值较大的情况,模拟计算结果远大于Dieterich模型的结果,最大可达Dieterich模型结果的35倍,这是由于负向静态剪应力扰动后使得Ω=δ·θ/dc1的条件不再成立,进而使得Dieterich模型不再成立.总的来说,与模拟计算相比Dieterich模型可以很好地描述1-D断层受扰后失稳时间提前和推后量的变化情况,并且可以体现出正、负静态剪切应力扰动后失稳时间提前量和推后量变化的差异性,而Coulomb模型则不能完整地给出受到静态剪应力扰动后断层失稳时间提前或推后的估计值.     

吉林省水系构成的分形研究

根据对分形水系的新近认识探讨了吉林省水系结构的自相似规律。Horton-Strahler的水系标度定律隐含着水系的位序-规模法则和河流长度-流域面积的异速生长关系,这暗示着α＝ lnR_b／lnR_l是一种等级结构的维数,不能将之与空间结构维数混同;Hack模型的标度因子b＝lnR_l／lnR_a是一种广义的空间维数之比,不能据之确定主河道的分维。基于上述思想,对吉林省10个主要水系的等级结构进行考察,发现气候相对湿润的山区水系的α值高于气候相对干燥的平原地区水系的α值,而平原-干燥区水系的b值高于山地-湿润区水系的b值。从河流发育的地质、地貌背景和气候-水文关系等角度对上述现象进行了的初步解释,并根据洮儿河的异常α值修正了LaBabera-Rosso的水系分维定义。     

三维场地波动传播的快速射线追踪法

本文基于Snell定律和Fermat原理对三维任意界面情况下的两点间射线追踪问题进行了研究，从同一条射线满足相同的射线参数出发，推得一个适用于任意界面情况下计算反（折）射点的一阶近似公式。结合迭代技术，给出了三维场地条件下射线追踪迭代算法的计算格式，并进行了三维场地射线追踪模拟计算。计算表明：计算速度相当快，且其计算精度可以根据需要满足要求。     

含油水各向异性孔隙介质中地震波传播方程

油气勘探的重点是寻找油气储层的分布 ,而地下油气的存在必然对地震记录产生影响。传统的地震波理论是建立在纯弹性固体基础之上 ,没有考虑固体中所含的流体 ,因此 ,它难以研究含油水岩石的物理性质 ,如岩石的渗透率和孔隙度、油水粘度。从固、液介质系统能量和本构方程出发 ,推导出固体、油相和水相的动力学方程 ,进而建立起含油水两相流体各向异性孔隙介质的地震波传播方程。该方程包括有岩石和油水的物理参数 ,更适合于油田的勘探和开发。     

推进数值天气预报的一个新努力

本文通过引进熵产生的正定项的办法把热力学第二定律渗透到数值天气预报模式的试验之中.试验结果令人鼓舞.     

基于Dieterich地震发生率模型分析前震成因的力学机制

前震是地震前兆观测中的一个重要物理量,前震的研究对地震预测的发展尤为重要,前震序列的典型特征包括加速发生的小震与古登堡-里克特定律（Gutenberg-Richter Law）中的b值变小.本文在Dieterich提出的地震发生率模型的基础上,探讨前震发生的力学成因机制及前震-主震-余震时域演化特征.模型分析结果表明,前震震源区断层及其断层周边剪应力加载速率的变化可能是前震发生及地震发生率变化的一个关键原因.由于前震震源区次级断层之间剪应力加载速率受来自主震成核过程中断层自加速滑移的影响升高,从而可导致这些次级断裂的加速失稳,即加速前震的发生.当震源区内由前震所产生的静态应力扰动不可忽略时,应力扰动和主震成核的共同作用也可对后续前震发生率产生影响.当正向应力扰动出现时,后续的前震序列的地震发生率会出现陡增,随后其地震发生率逐渐下降.而当负向应力扰动出现时,地震发生率会出现陡降,然后再次逐渐上升.基于Kostrov模型,本文得到了剪应力加载速率与古登堡-里克特定律中b值的关系式,结果表明前震序列中b值的减小与前震区内的剪应力加载速率的上升有关.     

伸展盆地地表热流值的模拟计算—以渤海湾盆地济阳坳陷为例

伸展盆地的大地热流值可以认为是由地幔热流，地壳内部和盆地沉积物生热效应以及岩石圈和沉积物导热性质等多个因素综合叠加的结果。本文根据传热学理论，分析了纯剪切模式条件下伸展盆地内的地表热流值贡献的分布规律及其与伸展因子的理想关系，认为深部热源的能量，伸展因子大小，地壳浅层的生热性质以及盆地构造位置是控制盆地热流高低和展布的关键因素。结合沉积地层的导热性质，放射性元素的生热效应，岩浆区的现今地表热流分布，得到了与正演模拟相接近的结果，验证了该方法思路的有效性。同时对该地区幕式伸展裂陷过程中的地表热流值变化趋势进行了模拟，认为在不同的伸展裂陷幕地表热流值表现为阶段式的升高，在末期达到最大值。     

基岩裂隙水运移模型评价

结合近几年的研究成果，按照建立模型时的能量方程不同，将基岩裂隙水运移模型划分为以Darcy定律为基础的模型和以Chezy公式为基础的模型；按照介质概化条件的差异，进一步划分为孔隙介质、裂隙介质和双重介质数学模型，并评价了各种模型的原理、适用条件及其优缺点。