基于微形态理论的各向异性散体波动分析

基于散粒体微观力学理论,忽略颗粒转动引起的相对位移,考虑颗粒接触的组构各向异性,根据宏微观能量守恒推导得到了散体材料各向异性微形态本构关系,进而通过单位接触方向积分的递推公式推导出了各向异性本构张量表达式;在此基础上,根据哈密顿原理得到了各向异性散体材料的运动平衡方程和边界条件,从而求得了平面波在各向异性散粒体中的传播规律和频散关系,最后对波的频散关系和频率带隙进行了详细的参数分析。研究表明：该模型预测了散体中包含3类12种位移波：3种纵波、6种横波和3种平面内横向剪切波;横观各向同性条件下,接触各向异性参数a20越大,纵波和横波的频率越大,而平面内横向剪切波的频率越小;正交各向异性条件下,随着接触各向异性参数a22的增大,与2方向运动相关的横波频率增大,而与3方向运动相关的横波频率则减小;但a22的变化对纵波频率影响很小。材料各向异性程度对横波带宽影响不大,但对纵波带宽影响较大：a20的增大使得声?光学波间的带宽减小,而光学波间的带宽增大,当a20>0.84时,声?光学波间的带隙消失;但是a22的增大则使得声?光学波间的带宽增大,而光学波间的带宽减小。退化为各向同性模型后,预测3类波的频散曲线与其他各向同性模型的结果基本一致。     

东秦岭陕西聂家沟剖面二叠纪—三叠纪之交沉积特征及其古环境意义*

东秦岭陕西镇安聂家沟地区二叠纪—三叠纪之交发育一套海相碳酸盐岩沉积序列,较完整地记录了二叠纪末生物大灭绝事件前后浅海碳酸盐岩台地相生物群落演替及环境变化等信息,是研究二叠纪末生物大灭绝事件前后生态环境变化与沉积响应的理想区域。通过碳酸盐岩微相分析方法,对陕西镇安聂家沟剖面二叠系—三叠系界线附近的碳酸盐岩生物组合和微相类型进行了详细分析,共识别出11个微相类型: 斑点状凝块石、叠层石灰岩、鲕粒—纹层状叠层石灰岩、有孔虫颗粒灰岩、藻—海百合泥粒灰岩、含有被包壳和被磨蚀骨屑颗粒的粒泥灰岩、鲕粒颗粒灰岩、集合颗粒灰岩、含鲕粒的粒泥灰岩、泥晶灰岩和泥岩。根据碳酸盐岩微相特征及沉积相标志,在二叠系—三叠系界限附近划分出台地边缘、开阔台地和局限台地3种沉积相,其反映了二叠纪—三叠纪之交频繁的沉积相带变更的特点。该剖面碳酸盐岩微相反映的古生态和生物群落演替特征与中国华南同时期其他剖面具有较好的一致性,即二叠纪末生物大灭绝事件之后,早三叠世正常浅水碳酸盐岩台地生物类型和丰度极低,仅含有少量的双壳类、海百合等,灭绝事件界线附近以微生物碳酸盐岩等特殊微生物沉积构造占主导,之后微生物岩等消失,又出现了以双壳类为首的生物碎屑石灰岩。研究结果为了解二叠纪末生物大灭绝事件中生物和环境的协同演化提供了新的材料和认识。     

西藏那曲地区早白垩世A型花岗岩成因及其构造意义

班公湖-怒江缝合带及其两侧广泛分布早白垩世岩浆岩,它们是班公湖-怒江洋俯冲消减及拉萨地块与南羌塘地块碰撞过程的直接响应,为研究特提斯大洋演化、青藏高原早期陆块聚合提供了重要素材。本文报道了班公湖-怒江缝合带中段那曲地区黑云母二长花岗岩的锆石U-Pb定年、岩石地球化学和锆石Hf同位素分析结果。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果表明,黑云母二长花岗岩形成于114～113 Ma(早白垩世晚期)。地球化学分析表明,岩石显示出高钾钙碱性—钾玄岩系列特征,同时具有高的Ga/Al×10000比值(介于2.02～3.15之间,平均为2.61)和Zr+Nb+Ce+Y含量(平均为524.87×10^-6)。此外,锆饱和温度和锆石Ti温度计共同指示岩浆形成于高温的环境(>800℃),这些特征与典型的A型花岗岩相一致。黑云母二长花岗岩中锆石具有低的ε_Hf(t)值(10.1～6.4),对应的Hf同位素二阶段模式年龄(t_DM2)为1852～1547 Ma,指示其岩浆可能源自安多微陆块中下地壳古老结晶基底的部分熔融。结合区域研究成果,认为那...     

Telecommunication interactions between microplates and basal mantle LLSVPs.SCIEI北大核心CSCD

基于海洋地质地球物理观测建立的板块构造理论意味着板块和浅部地幔共同演化,然而地幔底部尤其是大型横波低速异常区(LLSVP)与板块(尤其微板块)运动和演化之间是否存在关联仍有争议。一些研究认为LLSVP长期保持稳定,而另一些模型则认为它与各级板块存在相互作用。为此,本文通过总结前人成果,并基于近期发表的板块重建和地幔对流模型进行进一步分析,探讨微板块运动和LLSVP的演化关系。模拟结果表明,微板块与大板块类似,俯冲后通常会下沉至核幔边界。微幔块会推动地幔底部热的物质聚集并形成大的热化学结构。该热化学结构与层析成像揭示的LLSVP基本吻合。下地幔径向流速场和温度场的二阶结构与地表速度场散度的二阶结构随时间的移动轨迹相似,表明深浅部圈层的耦合演化,但是下地幔结构演化一般会滞后于浅表。在微幔块推挤之下,地幔柱优先沿着地幔底部热化学结构的边缘形成,且有时会被推至热化学结构的内部。地幔柱上升至浅部后,能够导致岩石圈弱化甚至裂解或板块边界跃迁,形成微板块。因此,地幔底部LLSVP不是稳定或静止的,而是与微板块动态协同演化,并通过地幔柱与浅表板块边界发生遥相关,从而控制微板块生成场所。     

天然乳白水晶的微组构特征及其对呈色的影响

为了给乳白水晶的评价与改性以及其他工业类型石英乳白色的产生原因研究提供科学依据,采用ICP-OES、SEM、偏光显微镜和体视镜等现代分析测试技术,对比研究了乳白水晶和无色透明水晶的化学成分、气液包裹体、显微结构以及热处理等特征,分析探讨了它们对乳白水晶呈色的影响。结果表明,乳白水晶呈色的影响因素主要有：1)乳白水晶中存在大量的气液包裹体,其各种成分与石英晶体之间的折射率存在较大差值,在自然光下产生乳浊效应,使石英晶体变白;2)乳白水晶中分布有较多长0.1～1mm、宽<50μm的微裂纹和长1mm～4cm、宽1～4mm的微裂隙,微裂纹和微裂隙的气-固界面反射等作用可使乳白水晶呈色。w(SiO₂)≥99.91325%,或Al、B、Li、Na、K、Ca、Mg、Ti、Fe、Mn、Cu、Cr、Ni等13种痕量杂质元素总量≤867.5×10^-6时,它们对乳白水晶的呈色基本上没有影响。加热温度<500℃,气液包裹体、微裂纹和微裂隙等致色因素并不会消除,因此在此温度条件下对乳白水晶的颜色变化几乎没有影响。     

改进的岩质凸块的超载储备极限平衡法

脱离模式是块体理论提出的有限可动块体的失稳模式之一。虽然直接塌落是地下工程中最常见的失稳现象,但是目前依然缺少适用的定量分析方法,这使得地下工程的开挖和加固设计缺乏必要的理论支撑。为此,提出了一种改进的考虑渐进破坏的岩块稳定分析方法。主要改进了3处：(1)引入超载基数和超载方向两个参数来量化描述储备荷载;(2)提出了Tan和Scal两种超载基数设定方式;(3)超载方向设定在节理锥的边界扇面上。算例验证结果表明,改进方法完全兼容现有双面滑模式的安全系数算法,实现了脱离模式的定量稳定性分析。最后,讨论了改进方法的刚度参数取值方法及其敏感性。     

云微物理过程对台风数值模拟的影响

将中国气象科学研究院（CAMS）混合双参数云微物理方案用于中尺度天气模式WRF,开展了对2013年超强台风天兔（1319）的模拟,通过与台风最佳路径、强度及热带降雨测量卫星（TRMM）资料对比,分析CAMS云微物理方案在模拟台风中的适用性及云微物理过程对模拟台风天兔的影响机制。设计了3组敏感性试验:修改雪粒子质量和落速系数（EXP1）,采用海洋性云滴参数（EXP2）,同时修改雪粒子质量和落速系数并采用海洋性云滴参数（EXP3）。结果表明:EXP1和EXP3由于霰碰并雪速率的增加及减小的雪下落通量,导致雪含量显著降低,同时也减少了整体冰相物的含量;EXP2和EXP3模拟的台风眼区对流有效位能快速减小,再现了前期台风的快速增强过程,路径偏差也最小;各试验模拟的小时降水率总体偏强,EXP3的降水空间分布与实况更接近,明显降低雪粒子含量,并一定程度上改善模拟的台风路径、强度及降水分布等。该结果不但可为改进适用于台风的云微物理参数化方案提供思路,也可加深云微物理过程对台风影响的认识。     

利用微雨雷达研究一次冷锋云系降水的垂直结构分布及演变特征

本文利用河北邢台测站Ka波段微雨雷达（MRR）观测到的一次冷锋云系降水过程分析降水的垂直分布及演变特征。将MRR观测结果与天气雷达、地面雨滴谱仪、雨量计观测结果进行对比以检验MRR数据的可靠性。同时将MRR与雨滴谱仪和激光云高仪结合,研究了不同相对湿度阶段特征量、雨滴谱的平均垂直分布特征和降水特征量随时间、高度的演变特征。结果表明:MRR与雨量计及雨滴谱仪累计雨量结果较为接近,趋势一致。MRR 200 m雨强值与地面雨滴谱仪雨强值偏差最小,平均偏差为0.05 mm h?1,相关系数为0.93。相比雨滴谱仪,MRR观测到的小滴数浓度出现高估,大滴数浓度出现低估,中滴数浓度较为一致。降水在云内和云外受不同微物理过程影响,垂直变化特征不同。降水初期平均反射率和雨强在云底以下明显减小,小滴和中滴平均数浓度明显减小,蒸发作用影响较强。而在其余时间段在云内随高度降低平均反射率和雨强略有增加,小滴平均数浓度变化较小,中滴大滴平均数浓度增加,表明云内有云滴与雨滴间的碰并发生。而在云外低层,随高度降低平均有效直径明显增加,平均雨滴总数浓度明显减小,小滴平均数浓度显著减小,大滴平均数浓度显著增加,表明在云外低层雨滴间的碰并作用较强。