顾及卫星姿态的多系统精密钟差产品综合

国际GNSS服务(IGS)提供的GPS综合产品被广泛应用于各种高精度科学研究中. 随着各国卫星导航系统的发展,亟需研究针对多系统全球卫星导航系统(GNSS)产品的综合策略. 由于卫星姿态与钟差相互耦合,综合钟差时额外考虑姿态改正将进一步提高综合产品精度,因此研究了一种顾及卫星姿态的GNSS钟差综合策略,改正姿态后GPS综合残差最大可减小80%. 对142个IGS测站进行精密单点定位(PPP)解算发现,综合产品比单个分析中心产品更加稳定,东(E)、北(N)、高(U)方向的动态定位精度最大可提升22.7%、16.7%和18.3%. 相对于未顾及姿态改正的综合产品,顾及姿态改正的综合产品的动态定位精度最大可提升65.3%.      

北斗三号全球卫星导航系统空间信号精度评估

针对北斗三号 (BDS-3)正式开通后的空间信号精度情况,选取2020-08-01—2021-07-31共 1 a的混合广播星历数据,以德国波茨坦地学研究中心(GFZ)和武汉大学国际GNSS服务(IGS)数据中心(WHU)提供的精密星历为参考分别从轨道精度、钟差精度和空间信号测距误差(SISRE)来进行BDS-3的空间信号精度评估. 结果表明:BDS-3的轨道精度在径向(R)、切向(A)、法向(C)三个方向上分别优于0.100 m、0.405 m、0.547 m,钟差精度优于1.926 ns,仅受轨道影响的SISRE (orb)为0.134 m,SISRE为0.612 m. 地球静止轨道(GEO)卫星的SISRE为1.137 m,倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星和中圆地球轨道(MEO)卫星的SISRE相比GEO卫星分别减少36.3%、51.3%.      

内蒙古兴和县曹四夭超大型斑岩钼矿床流体包裹体和氢-氧同位素研究

曹四夭钼矿床位于内蒙古兴和县,是近年来在华北克拉通北缘发现的一个超大型斑岩钼矿床。矿体主要赋存于中生代花岗斑岩与中太古界集宁群变质岩接触带靠近变质岩一侧,成矿与晚侏罗世正长花岗斑岩密切相关。该矿床的成矿过程可以划分为3个阶段:石英-辉钼矿阶段、石英-辉钼矿-黄铁矿阶段、石英-方解石-黄铁矿阶段。流体包裹体研究表明,曹四夭钼矿床主要发育富液包裹体(WL型)、富气包裹体(WG型)、H2O-CO2包裹体(C型)和含子矿物包裹体(S型)。正长花岗斑岩的石英斑晶内发育WL型、WG型、C型和S型包裹体,其均一温度介于385~550℃,w(Na Cleq)介于8.0%~65.0%,属H2O-Na Cl-CO2-CH4体系;石英-辉钼矿阶段的石英内亦发育WL型、WG型、C型和S型包裹体,其均一温度介于243~401℃,w(Na Cleq)介于6.0%~40.7%,属H2O-Na Cl-CO2±CH4体系;石英-辉钼矿-黄铁矿阶段的石英内主要发育WL型和S型包裹体,亦有少量WG型和C型包裹体,其均一温度介于208~336℃,w(Na Cleq)介于1.2%~34.1%,属H2O-Na Cl±CO2体系;石英-方解石-黄铁矿阶段的石英内仅发育WL型包裹体,其均一温度为124~196℃,w(Na Cleq)介于3.9%~13.2%,属H2O-Na Cl体系。曹四夭钼矿床石英-辉钼矿阶段和石英-辉钼矿-黄铁矿阶段成矿热液的δ18O水值介于4.1‰~7.5‰,δDV-SMOW值为-96.0‰~-76.9‰;石英-方解石-黄铁矿阶段成矿热液的δ18O水值介于-2.9‰~-0.5‰,δDV-SMOW值介于-112.2‰~-77.7‰。表明钼成矿阶段的流体主要来自岩浆水,而石英-方解石-黄铁矿阶段有明显的大气降水注入。石英-辉钼矿阶段和石英-辉钼矿-黄铁矿阶段的流体均为不混溶流体,流体的多次沸腾和氧逸度的降低是矿质沉淀的2种主要机制。     

氢的地球化学——幔汁氢化迁移律

氢乃是自然界中最小、最轻、迁移最快、反应能最强的气相元素。笔者(1989)曾经提出,氢主要储存于外地核液态铁之中[1],其在巨大的压力梯度、温度梯度、质量梯度及黏度梯度中自发向上、强力喷射,构成了最伟大的地球内动因。本文系统探讨了氢的种种地球化学特性,特别是氢流对地球深部物质成分氢化迁移的特殊功能。     

江苏栖霞山铅锌多金属矿床成因探讨:流体包裹体及氢-氧-硫-铅同位素证据

江苏栖霞山铅锌多金属矿床位于长江中下游成矿带宁镇地区,是华东地区最大的铅锌矿之一,近年来在其深部取得重大找矿突破,但该矿床的成因仍存在争议。本文在详细的野外调查基础上,重点对深部样品进行了系统的观察和采集。通过对其各成矿阶段流体包裹体及H、O、S、Pb同位素系统测定及分析,并结合地质事实,最终确定其矿床成因,为该矿床及区域下一步找矿提供方向。流体包裹体研究表明,栖霞山矿床流体包裹体类型以纯液相包裹体(L)和气液两相包裹体(V+L)为主。显微测温结果显示:主成矿期(热液成矿期)第一阶段磁铁矿-石英阶段(Ⅰ)的包裹体均一温度集中变化于280~380℃,盐度变化于4.24%~9.86%Na Cleqv;第二阶段石英-硫化物阶段(Ⅱ)的包裹体均一温度集中变化于180~320℃,盐度变化于1.74%~8.00%Na Cleqv;第三阶段石英-碳酸盐岩阶段(Ⅲ)的包裹体均一温度变化于80~160℃,盐度变化于0.53%~6.74%Na Cleqv。从第一阶段到第三阶段,均一温度和盐度均有降低的趋势,显示流体混合的特征,可能是其矿质沉淀的重要机制。H-O同位素分析(δ~(18)OH2O值为-1.9‰~5.5‰,δD值为-80.3‰~-69.9‰)显示成矿流体主要为岩浆流体,后期有大气降水的加入。硫化物S同位素研究显示,δ~(34)S值总体变化范围-4.6‰~3.8‰,呈塔式分布,位于零值附近,暗示着栖霞山矿床硫化物的S主要来源于岩浆,且可能有部分赋矿地层S的混入。矿石硫化物的(206)~Pb/(204)~Pb为17.616~17.817,207Pb/(204)~Pb为15.513~15.718,(208)~Pb/(204)~Pb为37.907~38.585,说明Pb主要来源于岩浆,可能有部分震旦系基底地层Pb的加入。综合矿床地质、流体包裹体及H、O、S、Pb同位素特征可知,栖霞山矿床属于主要受石炭系黄龙组灰岩与高丽山组砂岩之间"硅钙面"控制的岩浆热液矿床,与本区早白垩世晚期岩浆活动密切相关。     

一种改进的平方根滤波在卫星钟差实时解算中的应用

目前普遍采用卡尔曼滤波方法来实现非差法卫星钟差的实时解算。平方根滤波可以增强数值计算的稳定性,避免滤波发散,但矩阵的求逆会耗费较长的计算时间;序贯算法可以避免对矩阵直接求逆,能提升计算效率。综合两种算法的优点,提出一种基于序贯算法的平方根滤波器,并应用于卫星钟差的实时解算,得到的卫星钟差精度优于0.2 ns,且计算时长缩短40%。     

GPS测量误差对大气掩星反演精度影响分析

在无线电GPS大气掩星观测中,GPS和LEO卫星的位置误差、速度误差、卫星钟的漂移、载波相位观测误差等会给其反演的大气参量带来一定的误差.为定量分析上述GPS测量误差对大气掩星反演精度的影响,本文采用模拟分析的方法,利用CHAMP实测轨道数据和大气与电离层经验模式,采用三维射线追踪方法模拟得到大气附加相位观测数据;然后根据各种GPS测量误差的不同性质,在模拟掩星观测大气附加相位数据中加入GPS测量误差并进行反演,将其反演结果与未加入误差时的反演结果进行比较,分析各测量误差所带来的掩星反演误差的特点;利用一天的151个分布全球的掩星事件的误差结果进行统计分析.结果表明:(1)±10 m的GPS径向位置误差引起的温度反演误差的平均误差在30 km的高度为(-+)0.8K,标准偏差为0.05K;±0.4 m的LEO径向位置误差引起的温度反演误差的平均误差在30 km的高度为(-+)1.2K,标准偏差为0.07K.(2)仅考虑卫星速度误差对掩星几何关系的影响,则±30 m/s的GPS速度误差引起的温度反演误差的平均误差最大为±0.02K,标准偏差为0.3K;±10 m/s的LEO速度误差引起的温度反演误差的平均误差最大为±0.4K,标准偏差为0.06K.(3)当卫星钟漂为1×10-9时,反演温度误差的平均误差在30 km的高度为263K,标准偏差为16K,当卫星钟漂为1×10-14时,反演温度误差的平均误差在30km的高度为0.019K,标准偏差为0.004K.(4)当L1和L2载波相位观测误差分别为1 mm和2 mm时,引起的温度反演的平均误差在30 km的高度为0.01K,标准偏差为0.4K.(5)利用较接近真实观测的三维大气和电离层背景下的模拟附加相位数据,同时加入国际最新指标的各种GPS测量误差进行反演,误差分析结果为:在30 km以下,折射率和密度的相对误差小于0.3%(1σ),压强的相对误差小于0.5%(1σ),温度误差小于1K(1σ).     

开放体系下有机质与有机碳、氢、氮损失动力学研究

本文对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型干酪根的有机质、有机碳、氢、氮的损失进行了动力学研究,获得了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型干酪根的总量、有机碳、氢以及氮质量损失动力学参数。此动力学参数可用于烃源灶的有机质总量,有机碳、氢、氮质量的恢复研究。在此基础上,结合专用Kinetics 软件,将此动力学参数应用于干酪根有机碳丰度、氢／碳和氮／碳原子比恢复系数计算。结果表明,在Ro介于0.47%～3.05%之间Ⅰ型干酪根有机碳丰度,碳、氢、氮总丰度,氢／碳和氮／碳原子比的恢复系数依次为1～1.89、1～1.96、1～2.13和1～0.56;Ⅱ型干酪根依次为0.98～1.05、1～1.06、1～1.89和1～0.66。Ⅲ型干酪根依次为1～0.82、1～0.83、1～1.59和1～0.56。因此在对高成熟—过成熟干酪根进行生烃评价时,Ⅰ、Ⅲ型干酪根残余有机碳丰度需要进行恢复,而Ⅱ型干酪根残余有机碳丰度不需要进行恢复。3种类型干酪根的H/C原子比均需要进行恢复。本文建立的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型干酪根恢复动力学可用于计算开放体系热演化过程中残留干酪根或有机碳总量,在一定程度上弥补了以往着重考虑生出烃类演化的不足之处。     

北斗广域高精度时间服务原型系统

基于精密单点定位(precise point positioning,PPP)的时间传递技术以其精度高、覆盖范围广的优点成为性能最优的GNSS时间传递方法之一。随着广域差分产品时效性的提高,实时PPP时间传递开始应用于精密授时的研究。本文在PPP时间传递技术的基础上,结合实时卫星钟差估计、接收机时钟调控及硬件延迟标校技术,建立了基于北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system,BDS)的广域高精度时间服务(wide-area precise timing,WPT)系统,可为用户实时提供准确、稳定、可溯源的时间。WPT系统分为时间服务平台和用户终端两个部分。时间服务平台引入高精度的时间作为系统的参考时间基准,并提供广域实时差分改正数;用户终端基于实时PPP时间传递算法获取本地钟与系统时间基准的差异,并采用精密调钟技术实现终端与系统的同步。为了验证系统的实时授时性能,本文进行了零基线、短基线及广域环境下的性能测试和评估。试验结果表明,该系统零基线、短基线时间同步精度优于0.5 ns,广域条件下单天的授时精度均优于1 ns,为基于北斗系统的精密授时技术发展提供了参考。