Stochastic analysis of multiphase flow in porous media: II. Numerical simulations

The first paper (Chang et al., 1995b) of this two-part series described the stochastic analysis using spectral/perturbation approach to analyze steady state two-phase (water and oil) flow in a, liquid-unsaturated, three fluid-phase porous medium. In this paper, the results between the numerical simulations and closed-form expressions obtained using the perturbation approach are compared. We present the solution to the one-dimensional, steady-state oil and water flow equations. The stochastic input processes are the spatially correlated logk where k is the intrinsic permeability and the soil retention parameter, . These solutions are subsequently used in the numerical simulations to estimate the statistical properties of the key output processes. The comparison between the results of the perturbation analysis and numerical simulations showed a good agreement between the two methods over a wide range of logk variability with three different combinations of input stochastic processes of logk and soil parameter . The results clearly demonstrated the importance of considering the spatial variability of key subsurface properties under a variety of physical scenarios. The variability of both capillary pressure and saturation is affected by the type of input stochastic process used to represent the spatial variability. The results also demonstrated the applicability of perturbation theory in predicting the system variability and defining effective fluid properties through the ergodic assumption.     

斑岩铜(钼-金)矿床的成矿流体

斑岩铜矿是主要的铜资源,是矿床研究和勘查的重要目标。斑岩铜矿按其与板块构造的关系可分为2种:俯冲带斑岩铜矿和碰撞造山带斑岩铜矿,它们在成矿流体方面有很多区别,其中较大的差别是碰撞造山带斑岩铜矿的钾化蚀变带比俯冲带斑岩铜矿的钾化蚀变带强得多,且范围也相对较宽。文章简述了这2种斑岩矿床的主要地质特征,着重从流体包裹体、蚀变作用和稳定同位素研究来探讨斑铜矿床成矿流体的主要特征,包括成矿流体的成分、形成温度和压力,氢、氧、碳和硫稳定同位素组成。这两种类型的斑岩铜矿中主要发育5种包裹体:M熔体包裹体;Ⅰ液体包裹体;Ⅱ气体包裹体;Ⅲ含子矿物的多相包裹体和CO2_H2O包裹体。Ⅱ类和Ⅲ类包裹体常共存,且均一温度相似,表明成矿流体经历了不混溶和沸腾作用。在Ⅲ类含子矿物的包裹体中发现了含金属硫化物(黄铜矿、黄铁矿)和氧化物(赤铁矿、磁铁矿)子矿物。在斑岩金矿和碰撞造山带的斑岩铜矿中出现CO2_H2O包裹体,在斑岩的斑晶和一些早期石英脉的石英中可见到熔体包裹体以及熔体_流体包裹体,它们代表斑岩岩浆的样品,说明斑岩铜矿的形成经历了岩浆和热液阶段。最近的研究表明,斑岩铜矿的初始流体是中等盐度和密度的岩浆流体。这种流体在上升过程中因压力释放而发生沸腾,形成气体包裹体和含子矿物的高盐度包裹体。     

微波消解-双浊点萃取ICP-MS测定地球化学样品中的痕量铂钯钌铑

传统浊点萃取技术是将待测元素富集在黏稠的表面活性剂相中,溶液的黏度会对等离子体检测信号产生影响,通常使用甲醇作为稀释剂降低有机相黏度,有机成分也对等离子体的稳定性产生影响,同时有机物在进样管路上的吸附还会提高待测元素的记忆效应,因而限制了ICP-MS在浊点萃取中的应用。本文建立了双浊点萃取技术ICP-MS测定地球化学样品中铂钯钌铑的分析方法。样品用微波消解处理后,以DDTP为螯合剂,Triton X-114为表面活性剂,对消解溶液第一次浊点萃取,再在有机相中加入硝酸,通过加热完成第二次浊点萃取,使铂钯钌铑由有机相进入水相,铂钯钌铑的富集因子分别为45、33、18和35,高于单次浊点萃取的富集因子,ICP-MS检出限分别为0.05、0.02、0.10和0.03 μg/L。本方法通过两次浊点萃取过程实现了基体复杂的地球化学样品中痕量铂族元素的同时富集,提高了ICP-MS的稳定性。     

X射线衍射-红外光谱-扫描电镜表征超声辅助合成GdPO_4:Ce,Tb纳米材料形貌及光学性质

超声辅助方法是制备纳米材料的有效手段,可提高纳米材料的磁学、光学等特殊性能。本文在不同p H条件下超声辅助合成GdPO_4:Ce,Tb三元体系荧光粉,采用X射线粉末衍射、傅里叶变换红外光谱、扫描电镜、透射电子显微镜及光致发光荧光光谱分析方法对样品进行了表征。结果表明:①样品仅在p H=1时,才能生成规则的15 nm×104nm六方晶系纳米棒状正磷酸盐绿色荧光粉,晶体优先选择(102)及(200)晶面生长;p H1无法得到样品;p H1为颗粒状的正磷酸盐绿色荧光粉。②进一步验证了Gd、Ce、Tb三元体系中Ce~(3+)离子能量较高的5d组态将能量传递给Gd~(3+)离子,而Gd~(3+)离子的跃迁发射与Tb~(3+)离子的吸收峰有较大的光谱重叠,故传递途径是Ce~(3+)→Gd~(3+)→Tb~(3+);少量Ce~(3+)的引入可提高以GdPO_4基质发光材料的发光强度。此结果可为开发稀土材料提供理论依据。     

Fabric controls on strain accommodation in naturally deformed mylonites: The influence of interconnected micaceous layers

We present microstructural analyses demonstrating how the geometrical distribution and interconnectivity of mica influences quartz crystallographic preferred orientation (CPO) development in naturally deformed rocks. We use a polymineralic (Qtz + Pl + Kfs + Bt + Ms ± Grt ± Tur) mylonite from the Zanskar Shear Zone, a section of the South Tibetan Detachment (NW Himalaya), to demonstrate how quartz CPO intensity decreases from quartz-dominated domains to micaceous domains, independently of whether or not quartz grains are pinned by mica grains. We then use a bimineralic (Qtz + Ms) mylonite from the Main Central Thrust (NW Himalaya) to show how increasing mica grain connectivity is concomitant with a systematic weakening of quartz CPO. Our results draw distinctions between CPO weakening due to: (i) second phase drag, leading to ineffective recovery in quartz; and (ii) increased transmission and localisation of strain between interconnected mica grains. In the latter case, well-connected micaceous layers take up most of the strain, weakening the rock and preventing straining of the stronger quartz matrix. Our findings suggest that rock weakening in quartz-rich crustal rocks is influenced not only by the presence of mica-rich layers but also the degree of mica grain connectivity, which allows for more effective strain localization through the entire rock mass.     

湘西花垣—茶洞断裂的活动期次与运动特征

花垣—茶洞断裂带位于湖南西部,为松桃—大庸深断裂的分支,是松桃—大庸断裂北段的一部分。通过对断裂带两侧的野外基础特征、节理发育处的测量统计、擦痕与共轭节理的应力分析以及断裂带两侧的深部钻孔勘探揭露,得出花垣—茶洞断裂带的活动至少有2个期次:一期为北东向南西向的左行剪切走滑;另一期为断裂带北侧的地层下滑,下滑距离约为550~700 m。     

固相萃取—高温裂解—气相色谱质谱法测定西台晶间卤水中溶解性有机质

采用3种固相萃取材料(C18、XAD-8/4和PPL)分离富集西台吉乃尔盐湖卤水中的溶解性有机物(DOM),通过总有机碳/总氮分析(TOC/TN)、紫外—可见光谱分析、元素分析、傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)、高温裂解—气相色谱质谱联用仪(Py-GC/MS)等对富集的有机物进行表征和分析方法比较。结果表明,西台吉乃尔盐湖卤水中的溶解性有机物主要有多糖类,芳香类、含氮类有机物,烷烃烯烃类化合物。PPL,C18和XAD-8/4的回收率分别为40±2%,7±2%和16±1%,虽然C18和XAD-8/4回收率较低,但3种吸附剂都有各自的特点,C18较易吸附烷烃烯烃类有机物,XAD-8/4较易吸附芳香类有机物,PPL较易吸附含N类有机物和多糖类有机物。     

利用随机相位编码法恢复多普勒天气雷达二次回波

多普勒速度对分析和预报强对流天气,特别是中尺度气旋、龙卷等过程至关重要,但受多普勒基本原理的限制,天气雷达在提高最大不模糊速度的同时,必然导致速度探测范围减小,进而带来二次甚至多次回波的干扰。为缓解多普勒两难问题,本文基于CINRAD/SA天气雷达体扫模式利用随机相位编码方法恢复二次回波,拓展速度有效探测范围。实例证明随机相位编码方法能够恢复最强的两次回波,滤除其他次弱回波,大大提高了低仰角速度场有效数据的获取率,缓解固定相位下二次回波解模糊算法的局限性造成的距离模糊紫区问题。     

Swarm卫星天线相位中心校正及其对精密定轨的影响

接收机天线相位中心偏差是星载GPS精密定轨必须考虑的误差源,而PCV一般需要多天观测数据进行联合估计,其估计方法及效率显得尤为重要。本文针对传统PCV综合方法计算效率较低、需要存储多天的法方程以及先验信息等问题,提出了一种改进的PCV综合方法。该方法通过递推的方式,既不需要存储多天的法方程及先验信息,又能够及时提供PCV信息,进而提高了PCV值获取的效率,为实现Swarm卫星PCV的快速求解提供了一种新的途径。最后,利用星载GPS数据进行了Swarm卫星精密定轨。试验结果表明:采用改进的PCV综合方法,能够提高PCV综合效率,降低所需存储空间;通过与外部精密轨道比较表明,进行PCV改正后,Swarm卫星的径向、切向和法向定轨精度均有不同程度的提高,尤其是对法向精度改善最为明显,平均提高约23.3mm;进行PCV改正后,Swarm卫星各个方向的定轨精度均优于2cm。     

蚁群算法在 InSAR 相位解缠中的应用

相位解缠是InSAR信号处理的关键过程,针对传统的枝切法存在枝切线整体长度过长和容易产生解缠"孤岛"现象等问题,基于蚁群算法提出一种改进的枝切法,通过对传统的枝切线进行优化,有效地减少枝切线长度。采用伊朗Bam地区的InSAR图像数据对算法进行实验计算与分析,表明本文算法所需设置的枝切线整体长度较短,能获得更好的相位解缠效果。