中国及周边海域对流云团的水平和垂直尺度

利用2007年1月-2010年12月CloudSat-CALIPSO二级云产品2B-CLDCLASS-LIDAR,统计中国及其周边海域对流云的发生频率,根据对流云发生频率的分布特征将中国及周边海域划分为青藏高原（TP）、东部陆地（EC）、南部海域（SO）和西北太平洋（WP）4个子区域,并研究了4个子区域积云团和深对流云团的水平尺度和垂直尺度。统计结果表明,海洋积云团的水平尺度约为2 km,陆地积云团的水平尺度约为1 km,海洋下垫面热力性质均匀,积云团尺度更大;陆地下垫面非均匀性强,积云团分布更为零散。深对流云团的水平尺度为10-50 km,东部陆地最大,约为45 km,西北太平洋最小,约为30 km。陆地深对流云团水平尺度较海洋上大,且多尺度特征显著,应该与深对流云发生的复杂天气背景有关。积云团的垂直尺度范围为0.24-2 km,4个区域无明显差异。垂直尺度海洋深对流云团大于陆地云团,其中在南部海域地区最大,约为15 km,青藏高原最小,约为10 km。与陆地云团相比,海洋深对流云团表现为水平尺度更小、垂直尺度更大的中尺度对流体特征。      

2008汶川Ms8.0地震发生的深层过程和动力学响应

汶川Ms8.0强烈地震发生在一条现今并不活动的龙门山构造带上,造成了以汶川、映秀为中心及其周边地域的严重破坏和人员的重大伤亡.然而强烈震发生前却未见有可能的确切征兆或浅表层异常活动,即浅层过程与地震发生的深层过程并不匹配.为此对这次强烈地震"孕育"、发生和发展的深层过程进行了分析和探讨,初步研究表明:①在印度洋板块与欧亚板块陆—陆碰撞、挤压作用下,喜马拉雅造山带东构造结向NNE方向顶挤、楔入青藏高原东北缘,迫使高原深部物质向东流展,在受到以龙门山为西北边界的四川盆地阻隔下,一部分物质则转而向东南侧向运移;②龙门山地带在地形上差达3500±500m左右,而地壳厚度在龙门山西北部为60±5km左右,四川盆地为40±2km左右,而龙门山地带与其东、西两侧相比则为地壳厚度变化幅度达15～20km的突变地域,即为应力作用的耦合地带;③中、下地壳和地幔盖层物质以地壳低速层、低阻层(深20～25km)为第一滑移面,以上地幔软流层顶面为第二滑移面,且在四川盆地深部"刚性"物质阻隔下,深部壳、幔物质以高角度在龙门山构造带和四川盆地的耦合地带向上运移(或称逆冲),且在龙门山地表三条断裂构成的断裂系向下延伸到20km左右深处汇聚,二者强烈碰撞、挤压、震源介质破裂;在物质与能量的强烈交换下,应力得到释放,故形成了这次Ms8.0强烈地震.为此从深部初步揭示了这次强烈地震"孕育"、发生和发展的深层动力过程.     

下扬子及周边地区深部泊松比结构及深部动力过程约束研究

下扬子及周边地区存在着丰富的地质构造和多金属矿产资源,其深部结构和动力学过程已成为地学界研究的热点.为了更好地讨论下扬子及周边地区的深部动力学过程和岩浆活动机制,本文基于均匀网格层析成像方法提出了非均匀网格远震层析成像方法,利用大量的天然地震相对走时残差数据反演获得了下扬子及周边地区深至700 km范围内的三维S波和P波速度结构,并根据纵横波的比值关系计算出泊松比异常.由于S波速度比P波对流体的反应更加敏感,所以泊松比异常反映了物质是否包含流体或者物质的软硬、冷热程度.本研究结果显示：（1）长江中下游成矿带下方的上地幔内存在明显的高泊松比异常,而地幔过渡带内则存在明显的低泊松比异常;（2）大别造山带及其南侧的中扬子地块的上地幔中下部及地幔过渡带内都存在明显低泊松比异常,且呈现东深西浅的空间分布特征.结合已有的地质、地球物理和地球化学等资料,我们认为长江中下游成矿带下方的地幔过渡带内滞留着古太平洋俯冲板块,其上地幔内则赋存着软的上地幔热物质,为深部成矿提供了热量或幔源物质.因此,古太平洋板块的俯冲对长江中下游成矿带的形成发挥了至关重要的作用.     

超大型会泽富锗铅锌矿复合成因

会泽富锗铅锌矿。是近年老矿山深部找矿取得重大突破的典范,而其成因则是当前研究、讨论的热点。笔者认为该矿之形成,既非“MVT型”,亦非“VMS型”,而是与深部隐伏燕山期酸性岩有关的中温岩浆热液叠加、改造、富化的复成因矿床。自加里东期起长期处于张裂环境。深部昭通．弥勒硅镁层隆起,既是幔源玄武岩（热地幔柱）上涌的前奏,又为深部矿源上升创造畅通空间。与多旋回活动的小江深断裂相沟通的NE向矩形断裂网,是导矿、输矿、储矿的有利构造。继火山热液成矿之后,伴随燕山期褶皱、断裂和深部酸性岩浆的上升,发生第二期叠加矿化．矿石中伴生与酸性岩有关的元素组合．并以与酸性岩有关的锗富集为特征。     

基于岩石图像深度学习的岩性自动识别与分类方法

岩石岩性的识别与分类对于地质分析极为重要,采用机器学习的方法建立识别模型进行自动分类是一条新的途径。基于Inception-v3深度卷积神经网络模型,建立了岩石图像集分析的深度学习迁移模型,运用迁移学习方法实现了岩石岩性的自动识别与分类。采用此方法对所采集的173张花岗岩图像、152张千枚岩图像和246张角砾岩图像进行了学习和识别分类研究,通过训练学习建立岩石图像深度学习迁移模型,并分别采用训练集和测试集中的岩石图像对模型进行了检验分析。对于训练集中的岩石图像,每组岩石分别用3张图像测试,三种岩石的岩性分类均正确,且分类概率值均达到90%以上,显示了模型良好的鲁棒性;对于测试集中的岩石图像,每组岩石分别采用9张图像进行识别分析,三种岩石的岩性分类均正确,并且千枚岩组图像分类概率均高于90%,但是花岗岩组2张图像和角砾岩组的1张图像分类概率值不足70%,概率值较其他岩石图像低,推测其原因是训练集中相同模式的岩石图像较少,导致模型的泛化能力减小。为了提高识别精确度,对准确率较低的岩石图像进行截取,分别取其中的3张图像加入训练集进行再训练,增加与测试图像具有相同模式的训练样本;在新的模型中,对3张图像进行二次检验,测试概率值均达到85%以上,说明在数据足够的状况下模型具有良好的学习能力。与传统的机器学习方法相比,所提出的岩石图像深度学习方法具有以下优点:第一,模型通过搜索图像像素点提取物体特征,不需要手动提取待分类物体特征;第二,对于图像像素大小,成像距离及光照要求低;第三,采用适当的训练集可获得较好的识别分类效果,并具有良好鲁棒性和泛化能力。     

Microcrack networks in granite affected by a fault zone: Visualization by confocal laser scanning microscopy

Microcracks in the Cretaceous Ryoke-type granite in Japan were investigated by using deep drilling core samples collected in the Mizunami Underground Research Project of the Japan Nuclear Cycle Development Institute (JNC). The granite body suffered brittle deformation associated with Tertiary thrust movement. Based on core-scale and microscopic deformation features, the drill core from a depth of 300 to 700 m is divided into four domains, i.e. (A) undeformed granite, (B) granite intruded by cataclastic seams, (C) fractured granite in the fault damage zone, and (D) foliated cataclasite at the fault center. To characterize microcrack geometries in each domain, we employed the impregnation method using a low-viscous acrylic resin doped with fluorescent agents and captured the microcrack images by confocal laser scanning microscopy (CLSM). The CLSM image in the fault damage zone revealed anisotropic development of microcrack networks related to the fault movement. Both CLSM observation and porosity measurements reveal a drastic increase of micro-pores in the foliated cataclasite, possibly caused by fragmentation, and granulation and crack sealing in the fault zone.     

西南三江碰撞造山带沉积岩容矿Pb-Zn-Ag-Cu贱金属复合成矿与深部过程

西南三江特提斯造山带中新生代沉积盆地中(沱沱河、玉树、昌都和兰坪-思茅地区)发育包括金顶超大型铅锌矿床在内的一系列以沉积岩容矿的Pb-Zn-Ag-Cu贱金属矿床,构成长达千余千米的青藏高原东缘贱金属成矿带。作为大陆碰撞环境成矿谱系的重要矿床类型,加强这些矿床的理论研究对提高和完善大陆碰撞造山成矿理论和指导找矿勘查等具有重要意义。已有研究表明这些Pb-Zn-Ag-Cu矿床的分布受盆地形成后新生代大型逆冲推覆-走滑构造控制,其容矿岩石和成矿作用特征与SEDEX和MVT矿床存在明显的差异,矿床成矿流体表现出多来源混合的特征,成矿与深部过程密切相关。尽管取得重要进展,但由于缺乏高精度年代学数据制约,成矿动力学背景及其与碰撞造山的时空联系存在较大争议。一些矿床的研究显示复合成矿迹象,但是复合成矿过程与深部驱动等问题仍不清楚。近年来我们以兰坪和昌都盆地的Pb-Zn-Ag多金属矿床和Cu多金属矿床为重点研究对象,系统开展了成矿年代学、成矿流体源-运-储系统和复合成矿机制以及深部过程对成矿制约等方面研究。结果表明,兰坪盆地西缘Cu(Mo)多金属矿床主要形成于48～58Ma,兰坪和昌都盆地Pb-Zn-Ag多金属矿床主要形成于27～33Ma。成矿流体表现出明显的多来源混合的特征,主要存在三种类型:1)变质流体与盆地卤水或大气降水复合成矿,以金满-连城Cu矿床为代表; 2)盆地卤水与大气降水复合成矿,以金顶Pb-Zn矿床为代表; 3)盆地卤水和岩浆流体复合成矿,以拉诺玛Pb-Zn-Sb矿床为代表。兰坪盆地西缘Cu矿床主要形成于新生代印度-欧亚大陆主碰撞挤压阶段,与成矿密切相关的变质流体可能来源于陆-陆碰撞俯冲引起的高压变质。Pb-Zn矿床主要形成于印度-欧亚大陆晚碰撞构造转换环境,构造挤压和造山隆起驱动盆地流体迁移,同期的岩浆活动主要为成矿提供热驱动力或成矿物质。     

Approaches for modeling longitudinal dispersion in pore-networks

The purpose of this study is to quantify the dispersivity in the longitudinal direction by upscaling pore scale mixing over a network domain and to verify the dispersivity with that obtained through the more rigorous upscaling technique, the Brownian particle tracking model (BPTM). We model a porous medium with a network of pore-units that are comprised of pore bodies and bonds of finite volume. Such a pore-unit is assumed to be a mixing cell with the steady state flow condition for a single fluid. Dispersivity can be obtained by solving the mixing cell model (MCM) for the concentration in each pore-unit and by averaging the concentrations for a large number of pore units (as a function of time and space). A minimal size of network that ascertains an asymptotic value of dispersivity was determined and verified with large size pore networks. This numerically computed dispersivity is compared with the results from the BPTM for the same porous medium and flow conditions. We show that the dispersivity obtained from the MCM is equally reliable for the heterogeneous pore-networks and can be estimated as a function of pore size heterogeneity. For homogeneous networks with the MCM, the iteration time step plays an important role. On the other hand, for networks with the BPTM, the assumption of intra-bond velocity profile affects the results.     

兴蒙造山带及邻区地壳速度结构特征

兴蒙造山带位于中亚造山带东段, 作为古亚洲构造域的重要组成部分, 由西伯利亚板块与华北板块碰撞拼合而成, 其经历了大陆裂解、洋盆扩张、洋壳俯冲消减和碰撞拼合造山等复杂的构造演化过程.为了利用壳幔结构约束造山带演化的深部过程, 跨越华北地块北缘、松辽—锡林浩特地块、兴安地块以及索伦—西拉木伦缝合带和二连—贺根山缝合带, 实施了一条520 km长的深地震测深剖面, 获得了高质量的人工源大当量的宽角反射和折射地震资料, 并采用地震动力学射线方法获得地壳速度结构.结果显示: (1)研究区地壳平均速度为6.15~6.3 km·s^-1, Pn波速度为7.8~8.2 km·s^-1; (2)地壳厚度约为36.1~42.2 km, 最厚位置(~42.2 km)对应地表大兴安岭主峰, 说明大兴安岭在此位置存在山根; (3)地壳速度在1.5~6.8 km·s^-1范围内, 认为在该区地壳内不存在洋壳物质; (4)主要断裂带或缝合带位于速度等值线变化剧烈的梯度带上; (5)速度结构显示研究区具有明显的横向分区和纵向分层的特点.地壳内速度剧烈变化特征表明兴蒙造山带的地壳物质组成不均匀, 尤其中下地壳, 速度等值线起伏剧烈.这种复杂的地壳速度结构应该与中生代以来多板块汇聚引发的多期区域性伸展和挤压作用有关.

     

厚松散层钻探工艺技术

在厚松散层中进行钻孔施工较常规钻孔存在一些技术难题,按照常规方法达不到钻孔目的或者花费较大的人力和物力。本文通过分析松散层钻孔正常钻进的影响因素,采用正循环钻孔施工技术进行施工,提出钻孔防偏和纠偏措施,最后给出了厚松散层钻孔施工技术措施,对厚松散层钻探技术具有一定的指导意义。