离心模拟技术中运动学的物理意义

研究离心模拟中的运动学,有助于提高对离心模型试验结果的认识。笔者推导了描述离心模型中任一质点运动的整体速度和加速度的数学表达式。按照牛顿第二定律,在离心模拟中的加速度是连接运动学与动力学的重要因素。笔者描述了整体加速度表达式中各项的物理意义,指出了离心机稳定运转时的向心加速度、由角加速度效应引起的切向加速度、互补(复合向心)加速度分量、径向(原型的竖向)、环向和轴向(原型的两个水平方向)振动效应以及离心机臂伸长效应对整体加速度的贡献。分析结果表明,对于单向振动的动力离心模拟试验,选轴向(平行于转轴)为振动方向便于理解试验结果。另外,仔细检查了Schofield[1]对离心模拟中运动学的描述并发现其混淆之处。     

Meso‐Cenozoic Tectonothermal History of Permian Strata,Southwestern Weibei Uplift: Insights from Thermochronology and Geothermometry

This study provides an integrated interpretation for the Mesozoic-Cenozoic tectonothermal evolutionary history of the Permian strata in the Qishan area of the southwestern Weibei Uplift, Ordos Basin. Apatite fission-track and apatite/zircon(U-Th)/He thermochronometry, bitumen reflectance, thermal conductivity of rocks, paleotemperature recovery, and basin modeling were used to restore the Meso-Cenozoic tectonothermal history of the Permian Strata. The Triassic AFT data have a pooled age of ～180±7 Ma with one age peak and P(χ2)=86%. The average value of corrected apatite(U-Th)/He age of two Permian sandstones is ～168±4 Ma and a zircon(U-Th)/He age from the Cambrian strata is ～231±14 Ma. Bitumen reflectance and maximum paleotemperature of two Ordovician mudstones are 1.81%, 1.57% and ～210°C, ～196°C respectively. After undergoing a rapid subsidence and increasing temperature in Triassic influenced by intrusive rocks in some areas, the Permian strata experienced four cooling-uplift stages after the time when the maximum paleotemperature reached in late Jurassic:(1) A cooling stage(～163 Ma to ～140 Ma) with temperatures ranging from ～132°C to ～53°C and a cooling rate of ～3°C/Ma, an erosion thickness of ～1900 m and an uplift rate of ～82 m/Ma;(2) A cooling stage(～140 Ma to ～52 Ma) with temperatures ranging from ～53°C to ～47°C and a cooling rate less than ～0.1°C/Ma, an erosion thickness of ～300 m and an uplift rate of ～3 m/Ma;(3)(～52 Ma to ～8 Ma) with ～47°C to ～43°C and ～0.1°C/Ma, an erosion thickness of ～500 m and an uplift rate of ～11 m/Ma;(3)(～8 Ma to present) with ～43°C to ～20°C and ～3°C/Ma, an erosion thickness of ～650 m and an uplift rate of ～81 m/Ma. The tectonothermal evolutionary history of the Qishan area in Triassic was influenced by the interaction of the Qinling Orogeny and the Weibei Uplift, and the south Qishan area had the earliest uplift-cooling time compared to other parts within the Weibei Uplift. The early Eocene at ～52 Ma and the late Miocene at ～8 Ma, as two significant turning points after which both the rate of uplift and the rate of temperature changed rapidly, were two key time for the uplift-cooling history of the Permian strata in the Qishan area of the southwestern Weibei Uplift, Ordos Basin.     

结构方程模型及其在地学数据建模中的回顾与展望

结构方程模型是一种建立、 估计和检验因果关系的方法.它可以替代多重回归、 路径分析、 因子分析、 协方差分析等方法,清晰分析单项指标对总体的作用和单项指标间的相互关系,是一种主要应用于验证性模型分析的多元统计建模技术.由于能够通过可观测变量来度量潜变量得分以及分析不同子模型下潜变量之间的协同效应等优点,结构方程模型被广...     

库车坳陷西段的逆冲推覆距离研究

库车坳陷西段地区发育有巨厚膏盐层,喜马拉雅山末期构造运动使天山造山带大幅度向南挤压,造成大量盐体在库车前陆褶皱冲断带前缘被逆冲推覆至地表,地层并发生强烈的褶皱和逆冲推覆,所以在计算该区域地层向南推覆的总距离时,不仅要考虑平衡剖面技术所恢复出地层横剖面上的缩短量,另外还要考虑由于膏盐层塑性流动所造成上盘推覆体向南的滑移距离,本文综合利用平衡剖面技术和物理模拟实验方法求取了该研究区域的地层缩短量(24.5km)及上盘推覆体向南的滑移距离(3.969~14.727km),从而计算出库车坳陷西段的逆冲推覆距离为18.5~39.227km。     

成矿预测:从二维到三维

随着矿产资源勘探方法以及计算机科学技术的不断发展,成矿预测的理论和方法已从定性发展至定量,从二维拓展到三维。近十年来,随着深部矿产资源勘探工作的推进,三维成矿预测研究得到了迅猛发展,相关理论与方法也已逐步走向成熟。本文总结了国内外二维成矿预测研究的现状,同时对近十年来国内外学者在三维地质建模技术、三维成矿预测方法等方面的主要成果和进展做了系统总结和分析。目前,国内外多个地区已相继开展了三维成矿预测工作,并成功圈定多个深部找矿靶区,相关成果为深部找矿勘探工作提供了新的方法和方向。在此基础上,本文对未来三维成矿预测的发展趋势进行展望,相较于传统的二维成矿预测,三维成矿预测往往受限于三维预测信息的缺乏。如何更好的挖掘二维数据在深度方向的指示能力,将二维数据推演至三维环境,利用数值模拟、机器学习等方法开展数据挖掘、充分发挥已有数据的内蕴信息将在未来推动三维成矿预测理论的深入发展,提高三维成矿预测的理论方法及应用实践水平。     

上海复合极端风暴洪水淹没模拟

河口三角洲和沿海城市面临着台风、暴雨、高潮位和上游下泄洪水叠加的“四碰头”复合极端风暴洪水的严重威胁。构建了大气-海洋-陆地相耦合的一体化数值模拟系统,实现了上海市“风”“暴”“潮”“洪”多灾种复合情景的极端洪涝淹没模拟,并验证了耦合方法的有效性,为复合风暴洪水的一体化模拟提供了一套可行的数值模拟方法。在9711台风影响下,模拟了1998年堤防升级改造后淹没面积(水深>0.2m)比改造前减少了62%,表明沿海沿江堤防设施建设在上海市防台防汛中起着关键性的作用。复合极端风暴洪水的有效模拟可为财产保险和未来市政规划提供参考。     

基于CART算法的三维成矿预测研究——以安徽白象山矿区为例

把地质大数据和人工智能技术引入矿产资源定量评价及成矿预测体系中,提高了海量地质数据的有效信息挖掘,弥补了传统方法的不足。本文基于白象山矿区基础地质资料和物化探成果资料,利用三维地质体建模技术和三维空间分析技术,量化三维控矿因素,建立了一种基于CART 算法的三维成矿预测模型。通过在白象山矿区的实验表明：该模型能较好的定位已知矿体,并且预测出在已知矿体北部、东部、东北部、西部、南部和东南部具有较高的成矿概率,可圈定找矿靶区。该模型将地质大数据应用于找矿勘探工作,具有纯数据驱动、预测精度高、预测结果可靠等优点。研究发现,该模型的预测效果与训练数据集的数量、矿控因素提取、决策树深度等有关。     

内蒙古额济纳盆地沉积物粒度特征及沉积环境

沉积物的粒度特征对于分析区域沉积动力环境有着重要意义。本文以额济纳盆地为研究区,以戈壁、河床和沙丘3个主要地貌单元采集的表层沉积物样本的粒度测量结果为数据源,基于粒度参数分析和端元建模分析,研究了沉积物的粒度特征、端元构成和反映的沉积动力环境。结果表明：（1）额济纳盆地表层沉积物粒度曲线具有单峰和多峰分布,其中戈壁和沙丘沉积物组成上以砂质为主,河床沉积物组成上以砂质和粉砂质为主。（2）表层沉积物可分解出4个主要端元,端元1到端元4的主要物质依次为粗粉砂、细砂、中砂和细砂混合物以及粗砂和中砂混合物。（3）区域环境特点分析表明,表层沉积物端元1主要代表了以流水为主的动力过程,端元2主要代表了风力作用和局部地形环境复合的过程,端元3和端元4主要是风力主导下的多外营力复合以及局部环境共同作用的结果。     

伊犁盆地北部山麓黄土粒度端元指示的粉尘堆积过程

中亚干旱区是全球重要的粉尘源区,是全球变化与区域响应研究的关键区域之一。中亚粉尘形成搬运沉积过程一直是全球变化研究的热点科学问题。本文选取位于伊犁盆地北部、北天山南麓不同地形和气候条件下的两处黄土剖面,对其沉积速率最高的层段进行了粒度测试分析,结合聚类分析和粒度分布曲线拟合两种方法,重建了黄土粉尘的堆积过程。伊犁盆地黄土主要由远源和近源物质组成,分别由高空西风和中尺度的区域风搬运而来。高空西风所携带的远源粘粒级矿物颗粒对盆地东部降雨较高地区有一定的贡献,而在盆地西部不容易沉降下来。中尺度区域风所搬运的近源物质组成了黄土沉积物的主体,而近源区沉积物的可用性在黄土的形成过程中扮演着重要角色。另外,非风暴过程中(沙尘暴过后)出现的浮尘在沙尘暴天气频率减少的时期对黄土的发育有重要贡献,而在沙尘暴天气频发的时期,较差的植被覆盖度能够使得已经沉降下来的浮尘组分重新被扬起至大气中。由此建立了一个粉尘堆积的概念模型。认识黄土粉尘的堆积过程对现代沙尘天气的治理和人类生存环境的改善具有重要作用。     

Lippmann-Schwinger积分方程广义超松弛迭代解法及其收敛特性

为克服Born级数只适用于弱散射和短程传播的弱点,从光学散射理论中引入了针对强光学散射问题的Lippmann-Schwinger方程广义超松弛迭代解法,并对这种方法在反射地震条件下的算法表现、收敛特点、计算效率以及计算精度等问题进行了分析和讨论.理论分析和数值计算结果均表明:(1)与散射级数重整化相比,超松弛法具有更坚实的数学基础;(2)超松弛法可以有效地克服Born级数的弱点,得到与有限差分相当的数值模拟结果;(3)在反射地震条件下LS方程超松弛法表现优异,完全可以解决反射地震数值模拟中的强散射问题.