岩体结构面粗糙度系数的统计估测

基于岩体结构面表面形态的各质异性、各向异性、非均一性和尺寸效应,本文提出粗糙度系数（JRC）的统计估测方法．根据11064条表面轮廓曲线的测量统计资料,提供16种典型岩体结构面3个方向的粗糙度系数经验值．本文的JRC经验值可直接用于岩体结构面的力学参数估算．     

秦祁接合带造山缝合带磁组构特征及其构造意义

结合构造及磁化率各向异性研究详细解剖了秦祁接合带唐藏—关子镇—武山和新阳—元龙造山缝合带的应变及岩组特征.41个采点168个构造岩样品的平均磁化率全部较低,磁化率椭球形态分析表明其以平面和压扁应变为主,磁化率各向异性度普遍较高,属强变形岩石组构类型,结合野外观察认为其与变形强度明显正相关.此外,磁化率各向异性参数T、P′可能受岩石类型一定程度的影响.磁化率椭球主轴方位与变形密切相关,提供了丰富的岩组信息.两构造带具有类似的岩组特征,磁面理大致分为呈共轭形态的两组,暗示高应变剪切带在平面上可能以网格状形态出露;高倾伏角磁面理与占优势的低倾伏角、近水平磁线理表明了构造带明显的走滑特征,部分高角度磁线理可能与构造带的挤压和（或）转换挤压相关;磁组方法不能简单用于判别复杂强变形带的运动指向,糜棱面理的复杂变化及Kmin与构造带夹角过高使其判别结果意义不明,而野外及显微构造观察都表明了构造带的右行走滑特征.上述结果表明,沿缝合带大规模的右行转换挤压形成了秦祁接合带反“S”型的平面构造形态,暗示在南北板块拼合过程中,西秦岭诸中、小块体一定程度的向西挤逸.     

Simulations of the Impact of Lakes on Local and Regional Climate Over the Tibetan Plateau

ABSTRACT

Because of the high elevation and complex topography of the Tibetan Plateau (TP), the role of lakes in the climate system over the Tibetan Plateau is not well understood. For this study, we investigated the impact of lake processes on local and regional climate using the Weather Research and Forecasting (WRF) model, which includes a one-dimensional physically based lake model. The first simulation with the WRF model was performed for the TP over the 2000–2010 period, and the second was carried out during the same period but with the lakes filled with nearby land-use types. Results with the lake simulation show that the model captures the spatial and temporal patterns of annual mean precipitation and temperature well over the TP. Through comparison of the two simulations, we found that the TP lakes mainly cool the near-surface air, inducing a decreasing sensible heat flux for the entire year. Meanwhile, stronger evaporation produced by the lakes is found in the fall. During the summer, the cooling effect of the lakes decreases precipitation in the surrounding area and generates anomalous circulation patterns. In conclusion, the TP lakes cool the near-surface atmosphere most of the time, weaken the sensible heat flux, and strengthen the latent heat flux, resulting in changes in mesoscale precipitation and regional-scale circulation.     

沿107.6°E南北向剖面鄂尔多斯地块及周缘地区地壳结构

鄂尔多斯地块紧邻青藏高原东北缘,位于华北克拉通的西部,在我国中生代、新生代以来东部地区的构造活动中起到了重要作用.对鄂尔多斯及其周缘地区的研究可以提供有关华北克拉通的形成、演化和破坏过程的重要信息.本文选取了纵贯鄂尔多斯的107.6°E附近南北剖面上的44个流动地震台站进行分析,采用接收函数方法,进行Kirchhoff偏移成像,并且结合在该区域内前人的地震面波频散进行联合反演,获得剖面下方的地壳内部精细结构.研究结果显示:(1)莫霍面在鄂尔多斯北部较平缓,约45km深;在鄂尔多斯南部有所加深,达到50km;其北边的河套盆地的地壳厚度约为50km;南边的渭河盆地到秦岭地区及四川盆地的地壳厚度从约为40km增厚到47～50km.(2)河套盆地下方存在大规模的低速异常,最深可达25km,反映了其显著的拉张构造和沉积历史.(3)秦岭造山带下方的低速异常对应于其主要为长英质的地壳组分,可能是由于中生代的拆沉作用导致的地壳下部基性岩石层的缺失.(4)以38°N为界的鄂尔多斯地块,南北部地壳速度结构存在差异,可能表明了这两部分经历的构造历史不同.     

InSAR约束下的2008年汶川地震同震和震后形变分析

2008年5月12日,青藏高原东缘的龙门山断裂带上发生了Mw7.9级汶川地震.本文通过分析覆盖汶川地震震中区域的ALOS/PALSAR像对的方位向偏移量来选择无明显电离层扰动影响的像对进行干涉处理,获取了高精度、连续的InSAR地表形变场.在此基础上,结合高精度GPS同震形变数据,采用同震、黏弹性松弛震后形变联合反演模型同时确定了汶川地震的同震滑动分布和龙门山地区的流变结构参数.研究结果表明,汶川地震是一个断层破裂非常复杂的地震事件,其中,北川段、岳家山段、虹口段和汉旺段的滑动以逆冲为主,而青川段以右旋走滑为主.滑动主要发生在10 km深度以上的区域,最大滑动量位于虹口段的东北端,达10.7 m.地震释放的总能量为9.28×1020 N·m（Mw7.91）,与地震学的结果一致.联合反演模型确定的龙门山地区中下地壳的黏性系数为2×1018 Pa·s,为青藏高原东部地区的黏性系数提供了一个可靠的下限值.如果有更长时间的震后形变观测时间序列,将为该区域提供更为可靠的流变结构.     

青藏高原腹地各拉丹冬南北坡多年冻土考察初步结果

青藏高原唐古拉山南北两侧在地形地貌、地理和气候特征上存在显著差异,多年冻土的发育状况和特征也明显不同。受第二次青藏高原综合科学考察研究等项目资助,多年冻土对亚洲水塔的影响专题考察分队分别于2019年和2020年的10—11月对唐古拉山各拉丹冬南侧的色林错上游扎加藏布源区（简称“湖源区”）和北侧的长江上游沱沱河源区（简称“江源区”）进行了多年冻土野外考察。利用钻探、坑探、地球物理勘探等方法对多年冻土的分布边界、多年冻土剖面的地层、地下冰等特征进行了描述和取样,同步构建了多年冻土温度和活动层水热观测网络,为多年冻土对亚洲水塔影响的机理分析、数值模拟以及情景预估提供数据保障。对野外调查资料的初步分析认为,各拉丹冬南北两坡地层沉积类型和地下冰赋存状态存在明显差异,北坡多年冻土的热稳定性、地下冰含量、冰缘地貌类型多样性均高于南坡,但由于受到构造地热、河流融区等多种因素的影响,北坡的冻土分布形式更为复杂。江源区100 m钻孔剖面揭示了连续分布的、厚度大于50 m的地下冰;在该区域发现了多年生冻胀丘分布群,并利用钻探和地球物理勘探方法对该区域规模最大、结构最完整的冰核型冻胀丘进行了较为系统的勘察剖析。两次野外调查工作共采集钻孔岩心、表层土壤、冰水等各类样本近1.2万件,为后期区域冻土理化指标分析,冻土环境化学、古气候环境研究的开展奠定基础。     

工程地质分区在济南奥体中心勘测中的应用

对场地地质条件进行平面上合理的分区和评价,是岩土工程勘测工作的重要内容,也是地基基础方案设计的第一步。通过工程地质分区在济南奥体中心勘测中的实际应用,分析场地按地质条件细分对地基承载力、地基基础设计及场地类别划分的影响,指出工程地质条件的详细分区在重大工程建设中的重要性。     

基于GIS的Logistic模型在深圳大运中心岩溶空间发育规律评价中的应用

采用Logistic回归模型进行岩溶空间发育规律评价,为深圳大运中心场地岩溶地面塌陷预测提供依据。结合岩溶发育影响因素和场地现有资料,选取地层岩性、地下水埋深、地质构造3个因素作为影响场地岩溶发育的地质因素。根据钻孔揭示的土溶洞埋藏深度频率层次聚类分析结果,将场地岩溶发育划分为<10、10～22、22～30、30～36、≥36 m共5个埋深组。将场地在平面上按10 m×10 m大小划分为6 843个评价单元。在GIS技术的支持下,以钻孔揭示的岩溶发育情况为样本空间,分别建立场地5个埋深组的3因素Logistic回归模型。通过5个埋深组的钻孔Logistic回归模型,分别计算各个埋深组情况下场地各评价单元的Logistic回归值PL。以不同埋深组土溶洞发生频率为权重,将同一位置、5个埋深组的单元PL值进行加权累加,得到场地各单元岩溶发育综合评价P值。将P值进行层次聚类分析,把场地划分为岩溶发育区、岩溶发育-不发育过渡区、岩溶不发育区。结果表明模型具有一定的可信度,可为岩溶地面塌陷评价提供依据。     

自然地理学创新发展与展望

自然地理学自中国科学院地理科学与资源研究所建立以来一直是立所的核心学科,长期以服务国家重大需求为使命,在综合自然地理、气候、地貌、水文、土壤地理、生物地理、化学地理等各学科领域取得一批重要科技成果和进展,奠定了自然地理各分支学科在国内外的优势,为国家科技创新、区域经济社会可持续发展做出了重要贡献。本文回顾了中国科学院地理科学与资源研究所自然地理学的创新发展历程,总结了自然地理学取得的学术成就与标志性进展,并展望了中国科学院地理科学与资源研究所自然地理学未来发展,提出以陆地表层要素—过程交互作用机制,陆地表层格局动态研究,陆地表层系统过程的综合集成与模拟,陆地表层系统有序人类活动的可持续范式和调控机制为核心的发展战略。     

基于MPI并行算法的电阻率法多种装置数据的三维联合反演

由于地表电阻率法受到浅地表局部异常体的干扰,反演精度受到影响,井中装置数据资料参与反演虽然可以减小浅地表局部异常体的干扰,但是由于钻井位置的局限性,数据量得不到保障,也会导致反演精度降低.为此,本文开发了一套结合地表、地-井、井-地和井-井装置数据的三维联合反演算法.首先,利用有限差分法实现正演模拟,采用非线性共轭梯度法（NLCG）恢复电阻率结构;其次,调用Message Passing Interface（MPI）函数库加速正演模拟和灵敏度矩阵运算,当开辟12个进程时,反演程序获得最大加速比4.51;最后,通过合成数据和实测数据算例证明该反演算法的有效性,也证实了多种装置组合数据体反演结果明显优于单一地表装置数据体反演结果.