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Motional modes of dilatational waves in elastic porous media containing two immiscible fluids

Numerical simulations of dilatational waves in an elastic porous medium containing two immiscible viscous compressible fluids indicate that three types of wave occur, but the modes of dilatory motion corresponding to the three waves remain uncharacterized as functions of relative saturation. In the present paper, we address this problem by deriving normal coordinates for the three dilatational waves based on the general poroelasticity equations of Lo et al. 2005 [13]. The normal coordinates provide a theoretical foundation with which to characterize the motional modes in terms of six connecting coefficients that depend in a well defined way on inertial drag, viscous drag, and elasticity properties. Using numerical calculations of the connecting coefficients in the seismic frequency range for an unconsolidated sand containing water and air as a representative example relevant to hydrologic applications, we confirm that the dilatational wave whose speed is greatest corresponds to the motional mode in which the solid framework and the two pore fluids always move in phase, regardless of water saturation, in agreement with the classic Biot theory of the fast compressional wave in a water-saturated porous medium. For the wave which propagates second fastest, we show, apparently for the first time, that the solid framework moves in phase with water, but out of phase with air [Mode (III)], if the water saturation is below about 0.8, whereas the solid framework moves out of phase with both pore fluids [Mode (IV)] above this water saturation. The transition from Mode (III) to Mode (IV) corresponds to that between the capillarity-dominated region of the water retention curve and the region reflecting air-entry conditions near full water saturation. The second of the two modes corresponds exactly to the slow compressional wave in classic Biot theory, whereas the first mode is possible only in a two-fluid system undergoing capillary pressure fluctuations. For the wave which has the smallest speed, the dilatational mode is dominated by the motions of the two pore fluids, which are always out of phase, a result that is consistent with the proposition that this wave is caused by capillary pressure fluctuations.     

大火成岩省的成矿效应

大火成岩省(LIPs)是地质历史上重大的地质事件,巨量的岩浆堆积形成了丰富的矿产资源.按照成矿作用与LIPs事件的关系,将其划分为两种类型:①成矿作用与LIPs事件直接相关,两者时间一致或者成矿作用稍晚,该类型矿床可以作为LIPs的组成部分;②成矿作用与LIPs事件在时间上有明显的间断,但与LIPs有间接的成因联系.与...     

缅甸Ms7.2地震前电离层TEC的异常变化

基于IGS提供的电离层TEC资料和中国地壳运动观测网络提供的GPS资料解算的单站VTEC数据,采用滑动平均处理方法,对2011年3月24日缅甸7.2级地震震前的电离层TEC资料进行了处理和分析,结果表明：在震前6～8天,出现电离层TEC异常减小现象,震前3天出现电离层TEC异常增加现象,排除太阳活动和地磁扰动的影响后,3月16日、17日和18日出现的电离层TEC异常减小,特别是在18日出现的异常减小及呈现出的共轭结构,可能与缅甸7.2级地震有关。     

1961-2015年山东省济宁市地温与气温变化的相关分析

土壤温度直接影响着作物的生长,在气候变暖的大背景下,研究地面浅层下温度的变化,对指导农业生产意义重大。利用1961-2015年济宁国家级气象站气温和0～20cm地温资料,采用气候倾向率、累积距平、信躁比、蒙特卡罗检验等统计方法,对气温和地温的年、季变化和气候突变及异常特征进行相关分析。结果表明：年、季平均气温和地温均呈极显著增温趋势,增幅为0.18～0.58℃·（10a）^-1,地温增幅小于气温,地温春季增幅最大,气温冬季增幅最大。年平均地温与气温呈极显著正相关,相关系数均在0.87以上,其中20cm地温与气温的相关系数最大为0.93,5cm最小为0.87,春季最大,冬季最小。气温极值的变化与地表温度极值的变化相关性极为显著,平均最低值的相关系数最高。年平均气温和15cm、20cm平均地温在1986年、0cm平均地温在1993年发生了突变,突变前为冷期,突变后为暖期,自20世纪80年代末以来,气温与20cm地温的变化规律最为接近。四季中,气温与0cm地温的异常年份具有较好的一致性;春、夏、秋三季地温和气温分别在2014年、2013年、1998年异常偏高,冬季地温异常年份受气温异常的影响最小。     

绥化台地电阻率异常与震兆特征

以绥化地震台地电阻率8年的地震观测资料为参考依据,研究了台站周边300km范围内的5级以上地震和200km的4级以上地震,对地电阻率资料异常形态与地震关系进行了探讨。结果显示,其异常形态表现为多年趋势下降变化异常、年变的消失、震荡异常、台阶等,其正常年变形态为正弦波形的变化,异常与地震对应关系良好。     

鲁豫交界区流体前兆异常分析

对鲁27井、豫01井、豫11井和豫14井几近相同的下降变化进行综合分析,结果说明,鲁27井和豫01井水位下降变化与中原油田、巨野煤矿及地下水开采不存在直接关系,这种深井水位下降由区域应力异常变化导致。     

日本本州东海岸附近海域9．0级地震前地应力异常

2011年3月¨目日本本州东海岸附近海域9．0级特大地震发生前,中国辐射防护研究院地震台PYL-3型高精度地应力仪记录的地震前,应力短期异常、临震异常情况,并作初步分析与研究。     

遥感图像像素级异常识别的一种方法

遥感图像异常识别是遥感应用领域一个颇受关注的研究课题,在军事目标识别和自然环境保护等许多领域都有潜在应用价值。不妨假设遥感图像背景像素分布于随空间位置缓慢变化的一系列高斯超椭球体内,异常像素则分布于超椭球体之外。在这种假设前提下,首先应用Weiszfeld方法估算遥感图像中一系列高斯超椭球体的重心和波段协方差矩阵;然后,计算各像素到对应的超椭球体重心的马氏距离,并用直方图法确定马氏距离的异常下限;最后,把马氏距离高于异常下限的像素作为异常像素识别出来。在GDAL遥感图像数据输入输出函数库基础上,用VC++语言开发了遥感图像像素级异常识别的算法程序;用美国亚特兰大TM图像进行了方法的应用实验研究。结果表明,该方法对遥感图像中的局部异常具有很好的识别效果。     

地幔流体与铀成矿作用

文中探讨了地幔流体铀成矿作用的可能性 ,并以相山世界级铀矿田为例 ,阐明了地幔流体铀成矿作用的主要特征。岩石圈之下存在一个富含放射性生热元素的富集圈 ,在造山带崩塌阶段 (岩石圈拆沉或减薄 )以及弧后拉张环境下 ,富集圈中的U、Th将随地幔流体一起上升迁移至地壳中直接成矿。相山铀矿床就是在弧后拉张环境下由当地富集地幔流体上升迁移至早先火山杂岩裂隙带中沉淀成矿而形成的。弧后拉张环境有利于地幔流体上升 ,早先的火山通道和火山杂岩中非常发育的裂隙为成矿流体提供了迁移和赋矿空间 ,成矿与幔源岩浆活动 (煌斑岩 )相伴随 ,成矿流体和成矿物质具有幔源特征 ,地幔中放射性生热元素富集圈为其提供了强大的物质基础 ,从而形成了相山超大型铀矿田。