地球深部探测的先锋: 深地震反射方法的发展与应用

深地震反射剖面早已被国际上证实是一种地球深部探测的先锋技术,它利用比石油地震勘探更长的接收排列、更大的激发能量,探测上至地表,下达上地幔的精细结构和构造特征,现已被国内外越来越多地应用于大陆及海洋地壳与岩石圈上地幔探测上。深地震反射剖面技术在揭示地球深部动力学过程,论述大地构造演化,确定盆山耦合关系,推测成矿成藏条件,分析地震灾害等方面取得了丰硕成果。系统地梳理和概括了国内外陆地地区深地震反射剖面技术的研究现状以及典型应用案例。在此基础上,从深地震反射野外数据采集、数据资料处理、剖面地质解译以及多方法联合探测4个方面,对地震反射剖面技术未来发展方向进行了展望。研究认为：在野外采集方面,研发不同激发、接收组合类型的采集技术、提升深地震反射数据采集质量,减少环境破坏,降低经济成本;在数据处理中,继续探究提高深地震反射剖面的信噪比与分辨率,定量监控深地震反射数据处理过程中振幅保真度的相对变化;在资料解译时,将深入挖掘深地震反射剖面的叠前、叠后潜在信息,降低单纯依靠深地震反射振幅解译的非唯一性;在综合研究上,从多学科、多角度、多尺度、多方法上相互补充印证,降低剖面的多解性,提高成果的准确性和可靠度。

     

13C示踪技术在利玛原甲藻中腹泻性贝毒合成研究的应用

选取具有显著产毒差异的利玛原甲藻(Prorocentrum lima) SHG株与2XS株为研究对象,以2-¹³C-甘氨酸为示踪原料结合高分辨质谱方法,为腹泻性贝类毒素及其酯化态毒素合成与代谢途径的研究提供新方法和思路。结果表明,两株藻共发现16种腹泻性贝毒及其酯化态毒素成分。对照培养条件下SHG株(大田软海绵酸毒素含量为7.88 pg/cell,鳍藻毒素1含量为4.35 pg/cell)的产毒能力高于2XS株(大田软海绵酸毒素5.70pg/cell),而甘氨酸作为氮源培养条件可显著提高两株藻的产毒总量(P<0.05)。¹³C-甘氨酸标记组与甘氨酸培养组单细胞产毒量无显著变化(P>0.05)。腹泻性贝毒被标记后其同位素异构体丰度发生变化,其中酯化态受¹³C标记的影响程度更高,二级质谱图清晰表示出其碎片离子及脱水峰的标记情况。该方法直观阐明了甘氨酸可作为P. lima标记原料的产毒供体,并使用稳定同位素标记方法首次实现了酯化态的同步标记,有助于腹泻性贝毒生成机制的进一步研究。     

鲁西北平原夏玉米产量与土壤硝态氮淋失

供水量和氮肥施用量是影响农田硝态氮淋失的主要因素。本文通过田间小区试验,研究了水分和氮肥用量对夏玉米产量和土壤硝态氮的影响。试验表明,高水处理（0～50cm平均含水量控制在85%FC,FC为田间持水量032）和低水处理（0～50cm平均含水量控制在70%FC）间产量差异不显著,施肥量（0、100、200、和300kgNha^-1）则具有显著影响,并且在200kgNha^-1左右时达到最高产量;高水条件下土壤水分硝态氮下渗强,运移深度大,所有施肥处理在200cm处的土壤水硝态氮浓度都要高于国家饮用地下水标准10mgNL-1;低水条件下水分下渗弱,运移深度小于高水处理,但是在200cm处,200、300kgNha^-1处理的土壤溶液硝态氮浓度依然高于10mgNL^-1。     

主流海表风场资料在舟山群岛近海的性能评估

再分析风场资料已广泛应用于我国舟山群岛海域可再生能源评估、海洋灾害预防决策以及港口运维和船舶运输等涉海发展领域,然而不同业务机构所提供的再分析数据在舟山近海的性能表现不一,严重阻碍了此类数据的有效应用。基于2018年全年单点浮标观测资料,综合评价了舟山群岛近海面(10 m)风场的长期变化趋势,并利用误差分析和风玫瑰图等统计工具对6种主流海表风场再分析资料,包括:ECMWF第五代全球大气再分析数据(the 5th generation ECMWF atmospheric reanalysis,ERA5)、NECP第二版全球高分辨率再分析数据(climate forecast system version 2,CFSv2)、美国宇航局物理海洋学分布存档中心的多卫星融合资料(cross-calibrated multi-platform,CCMP)、日本55年再分析数据(Japanese 55-year reanalysis,JRA-55)、第二版现代研究与应用回顾性分析数据(modern-era retrospective analysis for research and applications version 2,MERRA-2)和ECMWF哥白尼大气监测服务再分析数据(the Copernicus Atmosphere Monitoring Service,CAMS)在时间变化特征上进行了对比与评估。研究表明:在综合性能方面,ERA5对风场的再现能力最优,其次为JRA-55;在要素可信度方面,ERA5对风速的再现情况相对较优,而CFSv2的风向再现情况较好;风场产品在不同季节的模拟能力有所差异;不同风场产品在不同风速区间的重构能力也有所不同;在全年风向分布方面,各再分析资料都存在显著的东向偏差。研究结果为不同应用场景下风场资料的选取提供评估依据,并为进一步开发适用于舟山群岛近海的高精度长周期风场数据产品奠定基础。     

岩石破坏过程磁场效应实验研究及其对地震预报的意义

地震前岩石圈存在可观测的磁场前兆异常, 岩石破坏过程的磁场效应规律却鲜有研究.本文设计建立了岩石破坏磁场效应监测实验系统, 测试分析了岩石破坏过程磁场与载荷、声发射、电磁辐射之间的关系, 探讨了岩石破坏磁场产生机制与岩石破坏磁场效应对地震预报的意义.结果表明: 岩石在受载破坏过程能够产生磁场, 磁感应强度与载荷变化存在良好的对应关系.在受载前期, 磁感应强度波动增加, 受载中后期, 磁场强度显著增加; 主破坏发生时, 磁场强度快速增加并达到最大值.磁感应强度与累积声发射计数平均相关系数达到0.825, 呈高度相关, 表明磁场变化能够反映岩石的变形破坏阶段和状态.岩石破坏磁场的产生主要与电性变化有关, 运动电荷或电流的变化产生了磁场.岩石破坏磁场与电磁辐射同属于电磁信号, 磁场是一种极低频、连续、脉冲式的信号, 信号频率一般为0~20 Hz; 电磁辐射是一种瞬态、阵发性的电磁波, 信号频率一般为kHz~MHz.相对于电磁辐射, 磁场前兆异常先出现, 岩石破坏的磁场监测结果对于评估地震的临震预报具有显著的意义.

     

对流电场产生电离层扰动的典型事例

用欧空局ＥＩＳＣＡＴ极光区非相干散射雷达观测资料、南极中山站电离层垂测站和我国１２０°Ｅ电离层站链ｆ０Ｆ２资料，分析了１９９１年５月２～３日一次主要由磁层对流引起的电离层扰动过程。从形态特征上看，它与热层中性大气参与的动力耦合过程明显地不同。对照比较表明，这是一次典型的磁层－电离层电动耦合事例。全球地磁站网资料从另一侧面证实，本文讨论的耦合机制是正确的。     

长江三峡及邻区板内中强地震的孕震动力学分析

本文在研究长江三峡及邻区地壳─上地幔结构和现今地壳重力场基础上，分析了该区板内中强地震的孕震动力学过程，探讨了整体上相对稳定的长江三峡及邻区孕育和发生中强地震的动力学机制，并提出了该区板内中强地震预测的动力学标志。     

秦皇岛A油田河流相储层展布特征

秦皇岛A油田位于渤海中部海域,区内油气藏主要发育在新近系的明化镇组。明化镇组下段为曲流河沉积地层,具有很强的非均质性,使得注水开发收效不均匀,平面矛盾突出。选取Ⅲ2砂体为研究对象,利用40余口钻井资料和覆盖油田的三维地震资料对储层内部结构和平面展布特征进行了系统的分析。研究认为,Ⅲ2砂体是由两期点坝砂体叠置而成,每一期砂体在平面上由4~5个单一点坝顺向组合而成,点坝之间的溢岸沉积是导致储层非均质性强的主要因素,控制了剩余油的分布。油田的生产动态证实,注入水流动规律与点坝砂体的平面展布具有良好的对应关系,部分井区水驱效果不均衡,个别单井产能低下都能从中找到原因。     

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Bootstrapped discrete scale invariance analysis of geomagnetic dipole intensity

The technique of bootstrapped discrete scale invariance allows multiple time-series of different observables to be normalized in terms of observed and predicted characteristic timescales. A case study is presented using the SINT2000 time-series of virtual axial dipole moment, which spans the past 2 Myr. It is shown that this sequence not only bears a clear signature of a preferred timescale of about 55.6 Ka, but additionally predicts similar features (of shorter and longer duration) that are actually observed on the timescales of historical secular variation and dipole reversals, respectively. In turn, the latter two empirical sources both predict the characteristic timescale found in the dipole intensity sequence. These communal scaling characteristics suggest that a single underlying process could be driving dynamo fluctuations across all three observed timescales, from years to millions of years.