Compression mechanisms of coesite

 The structure of coesite has been determined at ten pressures up to a maximum of 8.68 GPa by single-crystal X-ray diffraction. The dominant mechanism of compression is the reduction of four of the five independent Si–O–Si angles within the structure. There is no evidence of the fifth linkage, Si1–O1–Si1, deviating from 180°. Some Si–O bond distances also decrease by up to 1.6% over the pressure range studied. The pattern of Si–O–Si angle reduction amounts to a rotation of the Si2 tetrahedron around the [001] direction. This rotation induces significant internal deformation of the Si1 tetrahedron. Comparison of the experimental data with rigid-unit distance least-squares simulations of coesite suggests that this pattern of compression, the anomalous positive values of both s₂₃ and K′′ in the equation of state of coesite, its high elastic anisotropy and the unusual straight Si1–O1–Si1 linkage within the structure are all consequences of the connectivity of the tetrahedral framework. Received: 11 July 2002 / Accepted: 14 January 2003 Acknowledgements The help of Christian Baerlocher of ETH Zurich in providing both the DLS-76 software and advice in its use is gratefully acknowledged, as are discussions with Paul Ribbe of Virginia Tech and the comments of two anonymous reviewers. The data analysis was supported by the National Science Foundation under grant EAR-0105864 to N.L. Ross and R.J. Angel.     

Atomistic simulation of the structure and elastic properties of pyrite (FeS2) as a function of pressure

Interatomic potential parameters have been derived at simulated temperatures of 0 K and 300 K to model pyrite FeS₂. The predicted pyrite structures are within 1% of those determined experimentally, while the calculated bulk modulus is within 7%. The model is also able to simulate the properties of marcasite, even though no data for this phase were included in the fitting procedure. There is almost no difference in results obtained for pyrite using the two potential sets; however, when used to model FeS₂ marcasite, the potential fitted at 0 K performs better. The potentials have also been used to study the high-pressure behaviour of pyrite up to 44 GPa. The calculated equation of state gives good agreement with experiment and shows that the Fe–S bonds shorten more rapidly that the S–S dimer bonds. The behaviour of marcasite at high pressure is found to be similar to that of pyrite.     

南海上层海洋热结构的年循环与半年循环

根据南海季风试验(SCSMEX)期间南海内区的三个ATLAS(Autonomous Temperature Line Acquisition System)锚碇浮标资料(1998年4月～1999年4月),采用谐波分析方法对南海上层海洋水温年循环、半年循环加以分离,发现无论在年循环还是在半年循环尺度上,18°N附近SCS1站与13°N附近SCS3站的水温变化次表层与表层呈反位相;15°20′N附近SCS2站水温变化基本上次表层与表层同位相.这说明不同区域上层海洋热变化受不同的正压与斜压模态控制.其次,SCS2、SCS3两点水温年循环振幅均在次表层达到极值;而SCS1在表层达到极大值,在100 m深度达到次极大值.3个站位水温半年循环振幅极值均出现在次表层内,这说明该层内的水温半年循环在温度变化趋势中所占的权重比在表层的权重大.     

农田生态系统大气硫沉降通量的观测研究

1998年 11月～ 1999年 10月间在中国科学院红壤站 (江西鹰潭 )农田小气候站进行了大气二氧化硫 (SO2 )、硫酸盐粒子 (SO2 -4)浓度采样和雨水样本收集 ,利用阻力模式和全年逐时气象资料计算 SO2 和 SO2 -4的干沉降速度 ,估算干沉降通量 ,利用降水资料和雨水中硫酸根离子浓度估计大气硫的湿沉降 ,从而定量研究大气硫沉降输入农田生态系统的通量 ,结果表明 :农田下垫面上 SO2 和 SO2 -4干沉降速度的年平均值分别是 0 .373± 0 .170 cm· s-1(月均值 0 .16 1～ 0 .5 45 cm·s-1)、0 .198± 0 .12 3cm· s-1(月均值 0 .15 2～ 0 .2 6 9cm· s-1)。农田下垫面硫年总沉降量为 10 .3g· m-2 ,其中干沉降占总沉降的 83.3%。硫的干沉降又以 SO2 的干沉降为主 ,占年干沉降总量的 92 .2 %。大气硫沉降输入占农田生态系统输入总量的 90 %以上 ,是农田生态系统获取硫素的一个重要途径     

实验速度场测量技术及对流边界层特征研究

在对流槽中对对流边界层(CBL)温度场实验研究的基础上,进一步尝试通过实验技术测量速度场并分析研究CBL中的速度场特征。在应用PIV测量技术时选用铝粉作示踪粒子。实验证明了在混合层中速度分布明显具有对流边界层热泡特性;混合层顶部的速度分布很好地反应出夹卷层的结构特征;湍流速度特征量的垂直分布合理,与野外实测结果和类似的对流槽实验结果接近;误差分析表明示踪粒子的跟随性良好,粒子速度的测量结果能真实地反应流体的运动特征,从而得证了分析结果的可靠性。     

利用SV分量接收函数反演地壳横波速度结构

详细讨论了远震体波SV分量接收函数的特点及其在反演地壳S波速度结构中的优势．与径向接收函数类似，SV分量接收函数可通过对远震体波的SV分量直接反褶积P分量获得．研究分析表明:与径向接收函数相比，SV分量接收函数的振幅随震中距的变化更加稳定，波形简单且突出了对结构最敏感的PS转换波信息．理论数值实验显示:在反演地壳S波速度结构时，SV分量接收函数比径向接收函数具有更好的收敛性．作为实例，利用SV分量接收函数反演方法反演了海拉尔台下的S波速度结构．      

松潘-甘孜造山带地壳速度结构

位于川西地区的奔子栏——唐克深地震测深剖面以NNE走向穿越松潘——甘孜造山带．根据人工地震记录分析得到的震相走时和相关的振幅信息，确定了该剖面二维P波地壳速度结构．剖面的地壳结构可分为5层，其中第1，2，3层为上地壳；第4，5层为下地壳．上地壳中部普遍存在低速异常带，但龙日坝以北，这一低速带与其上覆的低速基底合为一体．同时，沿剖面的地壳速度结构具有较强的横向变化．据此，可将剖面分为4段，即甘孜——理塘断裂以南、甘孜——理塘断裂至鲜水河断裂、鲜水河断裂至龙日坝断裂和龙日坝断裂以北. 这与区域构造划分基本一致． 地壳厚度沿测线从南西向北东逐渐减薄，即从金沙江畔的62 km减小到黄河附近的52 km． 根据PmP震相分析，莫霍界面深度在鲜水河断裂两侧没有明显变化．全剖面的地壳平均速度较低，为6.30 km/s．奔子栏——唐克剖面揭示了该地区的造山带型地壳上地幔结构特征．鲜水河断裂带位于剖面的中部，该地区的上地壳速度为正异常，而下地壳和上地幔顶部存在负异常．笔者认为，这是一类有利于强震孕育和发生的深部构造环境．      

沂沭断裂带中部地区地震波速及地壳厚度的测定

选取1990～2001年发生在沂沭断裂带中部地区的23次ML2．3～4．0级地震为基础资料，对沂沭断裂带中段及附近地区地震波速进行了研究。结果表明，研究区-↑Vp=5．83km／s，-↑Vs=3．54km／s。同时，根据反射波走时方程，得出该地区反射波速度Vp11=6．21km／s，Vs11=3．65km／s和平均地壳厚度为37km。     

根据激光雷达观测结果研究中国武汉地区钠层的分布

通过大量钠层荧光激光雷达观测数据的分析研究，给出我国武汉地区钠层平均分布形态的基本特征. 结合钠层模型分析，指出大气微量元素分布的纬度变化可能是导致不同纬度地区钠层平均分布形态差异的主要原因,同时给出武汉地区随季节变化的钠层平均分布形态. 对武汉地区钠层分布形态时间变化的分析，发现其短期变化与重力波活动及夜间变化与潮汐波活动相关.     

地磁静日期内北半球电离层NmF2的结构分布

用北半球陆地上48个地面电离层垂测站资料，以及国际参考电离层IRI 90模式，考察1985年1月6～7日F2层电子密度最大值日变化的纬度剖面和经度效应. 结果表明，在亚洲地区的20°N～30°N内，F2层赤道异常“喷泉效应”产生的NmF2“北驼峰”最高，其最大值出现在中午，或稍迟时间. 30°N ～50°N区域内，NmF2的白天峰值幅度逐渐下降，峰值时间移至午前约10:00 LT. 更高纬度(50°N～62°N )台站上，中午前后NmF2出现双峰，傍晚有谷值，夜间又再次抬升. 欧、美地区的低纬台站很少，但借助IRI 90模式分析可发现，在270°E经圈上，“喷泉效应”造成的“北驼峰”幅度最小，而且随纬度增大时，NmF2白天幅度下降也不明显，即纬度剖面的经度效应非常显著. 对中国、日本地区台站资料的小范围经度差异分析表明，在驼峰区的90°E～140°E内，各站NmF2无明显差别；但在中纬地区30°N～50°N内，中国西部上空NmF2白天变化幅度较大，且较为陡直，而中国东部和日本台站上空则相对平缓.