二维初至波层析成像揭示的北祁连—阿拉善南缘浅层地壳结构

北祁连造山带—阿拉善南缘位于青藏高原东北缘及其以北地区, 其地壳结构记录了早古生代以来祁连山、河西走廊盆地、合黎山及相邻盆地之间的盆山演化历史及耦合关系, 对其地壳浅层速度结构的探测有助于揭示该区浅层地壳结构及构造变形的演化历史。本文利用北祁连—阿拉善南缘225 km长的深反射地震剖面的初至波(Pg震相)数据, 通过层析成像反演方法, 获得了沿线2 km以浅的上地壳P波速度结构。其主要特征为: 酒东盆地的沉积盖层厚度最大可达2 km, 盆地深度的南北差异可能与阿拉善地块与祁连造山带间的挤压作用相关; 民乐盆地的平均深度为1.5 km, 该盆地内的速度等值线弯曲形态反映了盆地在新生代之后不同的抬升和剥蚀速率; 银额盆地的沉积厚度至少在1.5 km左右, 且盆地内沉积地层产状较为平缓; 榆木山构造带南北两侧的酒东盆地与民乐盆地虽然地表高程相差近1 km, 但具有近乎相同的速度结构和沉积厚度, 推断榆木山构造带的隆升与其南北两侧的两个断层背冲作用有关; 此外, 反演得到的P波速度结构揭示了沿线发育的多条断裂和块体边界位置, 为讨论青藏高原东北缘向北扩展与阿拉善地块挤压作用提供了新的证据。     

反射槽波探测煤层断层构造的应用研究

在实际煤田地球物理勘探中,常规的地面地震勘探技术无法对煤层中的小断层、陷落柱、夹矸等微幅构造体进行精细的探测。相比于地面地震勘探,槽波地震勘探直接在煤层中激发,能量强,范围大,能够精确探测煤层中的微幅构造体。笔者等针对反射槽波地震数据的特征,给出了一种有效的反射槽波地震数据精细处理技术和流程,通过对频散分析以及槽波包络叠加等关键技术进行试验研究,提高反射槽波地震数据的成像精度,进而更准确地识别煤层中小断层等微幅构造。实际煤田反射槽波的应用试验表明,反射槽波勘探准确识别出煤层中的小断层构造,验证了反射槽波勘探技术的实用性以及本文反射槽波地震数据处理技术的有效性。     

生物冰核Snomax成核性能分析测试

为了研究生物冰核Snomax的成核性能,在静态等温云室中对Snomax的成核性能进行测试分析,得出其成核率、核化速率、成核阈温等性能参数,结果表明在-4～-18℃,Snomax成核率在108/g～1011/g范围内变化,不同温度、过冷水含量、冰核浓度对Snomax催化产生的冰晶形态有重要影响。此外,对比分析测试了AgI焰剂与Snomax的成核性能,试验结果表明AgI焰剂成核率比Snomax高出3～4个数量级,但亲水性Snomax冰核蛋白具有更快的核化速率和环境友好性。通过对比两种冰核的成核特性,分析了生物冰核在人工影响天气作业中可能的应用。     

青藏高原东缘—扬子特提斯构造域深部结构与地壳形变研究

青藏高原东缘和扬子西缘的构造带是中国特提斯构造域的重要组成部分,该构造域受欧亚板块与印度板块陆—陆碰撞、高原隆升、块体裂解或拼接挤压等强烈构造活动的影响,记录和保存了多期次的特提斯构造演化历史痕迹。同时,该研究区域也是中国西部地区地壳形变最强烈的地区之一,其浅表形变特征与深部构造之间存在怎样的关联和制约机制是目前国际地球科学的一个研究热点。本研究依据作者十多年来持续在该区域开展的地质—地球物理研究,通过深部地球物理多参数结构成像、沉积盆地分析、地壳形变和强震孕育机制等综合对比分析,发现在青藏高原东缘的下地壳存在低速和高泊松比异常带,该异常体与来自青藏高原上涌的软流圈热物质汇聚,导致从扬子西缘到青藏高原的下地壳和上地幔的深部结构发生显著变化。沿着龙门山断裂带,中、下地壳存在交叠相间的低速(高泊松比)和高速(低泊松比)区域,这些深部结构分布特征与地表形变及前陆盆地隆坳格局具有较好的一致性。基于上述认识,提出了青藏高原东缘—扬子板块的深部接触模式及其相应的盆山耦合关系,阐明了板块碰撞—耦合的深部动力学过程对剧烈地壳形变、盆地隆坳格局和强震诱发的制约关系。本研究成果将为深入认识青藏高原东缘高原急剧隆升、盆地基底结构与隆拗格局,以及强烈地壳形变的深部动力学机制提供参考信息。     

Ongoing methane discharge at well site 22/4b (North Sea) and discovery of a spiral vortex bubble plume motion

First direct evidence for ongoing gas seepage activity on the abandoned well site 22/4b (Northern North Sea, 57°55′ N, 01°38′ E) and discovery of neighboring seepage activity is provided from observations since 2005. A manned submersible dive in 2006 discovered several extraordinary intense seepage sites within a 60 m wide and 20 m deep crater cut into the flat 96 m deep seafloor. Capture and (isotope) chemical analyses of the gas bubbles near the seafloor revealed in situ concentrations of methane between 88 and 90%Vol. with δ¹³C–CH₄ values around −74‰ VPDB, indicating a biogenic origin. Bulk methane concentrations throughout the water column were assessed by 120 Niskin water samples showing up to 400.000 nM CH₄ in the crater at depth. In contrast, concentrations above the thermocline were orders of magnitude lower, with a median value of 20 nM. A dye tracer injection into the gas seeps revealed upwelling bubble and water motion with gas plume rise velocities up to ∼1 ms⁻¹ (determined near the seabed). However, the dissolved dye did not pass the thermocline, but returned down to the seabed. Measurements of direct bubble-mediated atmospheric flux revealed low values of 0.7 ± 0.3 kty⁻¹, much less than current state-of-the-art bubble dissolution models would predict for such a strong and upwelling in situ gas bubble flux at shallow water depths (i.e. ∼100 m).Acoustic multibeam water column imaging data indicate a pronounced 200 m lateral intrusion at the thermocline together with high methane concentration at this layer. A partly downward-orientated bubble plume motion is also visible in the acoustic data with potential short-circuiting in accordance to the dye experiment. This observation could partly explain the observed trapping of most of the released gas below the well-established thermocline in the North Sea. Moreover, 3D analyses of the multibeam water column data reveal that the upwelling plume transforms into a spiral expanding vortex while rising through the water column. Such a spiral vortex motion has never been reported before for marine gas seepage and might represent an important process with strong implication on plume dynamics, dissolution behavior, gas escape to the atmosphere, and is considered very important for respective modeling approaches.     

青岛近海浒苔光谱特征研究

针对从2008年以来,每年夏季我国黄海南部暴发大面积的浒苔(Enteromorpha)灾害,对海洋环境及经济造成不利影响的状况,为了进一步研究浒苔特性,为利用遥感手段监测浒苔提供一定的理论依据,通过实地测量不同条件下浒苔的光谱反射率曲线,定性分析了浒苔的光谱特征。结果表明,浒苔的基本光谱特征表现为在蓝光波段和红光波段形成反射谷,在绿光波段形成反射峰,而在近红外波段反射率明显增大,形成高反射峰。因此将红光波段和近红外波段作为敏感波段,利用NDVI(归一化植被指数)提取遥感图像上的浒苔信息,可取得较好效果,有利于浒苔监测。     

灌河口潮间带及其入海河段秋季大型底栖动物生态学研究

2011年10月对灌河口及其入海河段中潮带进行了11个站位的大型底栖动物调查,共发现大型底栖动物10种,均为软体动物。潮间带优势种为光滑河篮蛤(Potamocorbula laevis),总平均丰度为92个/m2,总平均生物量为20.9 g/m2;入海河段优势种为中华拟蟹守螺(Cerithidea sinensis),总平均丰度为180个/m2,总平均生物量为52.5 g/m2。与邻近海域相比,大型底栖动物物种数、丰度、H’等都较低。相关性分析表明有机污染物敌敌畏、OCPs、SVOCs和重金属镉、汞、锌和总铬的浓度对生物量、丰度和H’有着显著或较大影响。研究表明,灌河沿岸4个化学工业园的排污及沿岸码头建设等对该海域产生了较大的人为扰动,已不适宜部分大型底栖动物的生存,需进行跟踪调查监测及时制定该海域生态保护、修复规划。     

海洋声学层析研究现状与展望

海洋声层析是1979年美国科学家W.Munk等人提出的,通过测量传播时间等声传播信号有关参量反演声波所穿越的海洋特征,得到大面积海域中的海洋动力学状态及其变化的估计。声层析方法自提出以来受到各国的重视。在最初的20 a间,以全球测温计划(ATOC)为代表的一系列验证实验推动了声层析的理论研究、设备研制和应用。步入21世纪后,声层析与海洋动力学的数据同化、利用滑翔机等设备的移动声层析以及沿海声层析得到重视,并进行了相关的理论与实验研究。纳入成像旗下的声层析希尔伯特方法、有效低功耗的分布式传感网络声层析,以及被动声层析,或将成为声层析未来研究的重要方向。     

多波束成像声纳系统低功耗设计

针对多波束成像声纳系统降低系统功耗提高续航能力的要求,从硬件和算法两个方面展开了对系统的低功耗设计。硬件方面通过采用单电源运算放大器(OPA)电路架构对系统调理模块的放大、滤波链路进行了重新设计,实际测试结果表明实现了14.37W的系统功耗降低。算法方面通过提出一种基于圆阵的旋转多波束形成方法,在完成系统多波束设计的基础上实现了85倍的资源优化效果,为信号处理模块的FPGA芯片低功耗选型提供了技术支撑。