大陆地壳活动带片麻岩穹隆构造与分层流变

大陆克拉通化与造山带形成后的活化与再造机理和条件，是板块构造理论登陆面对的重要课题，针对广泛发育于陆缘、陆内环境中的大陆地壳活动带开展的深入研究为此提供了重要约束。以中下地壳深变质岩为核，中浅变质岩为幔部的穹隆构造是大陆地壳活动带最为典型特征构造样式之一。本文基于对古元古代—新生代不同时期典型大陆地壳活动带内片麻岩穹隆构造的分析，总结出以下共性特点：① 发育厚皮构造，强烈的热异常与高应变使得活动带中保存着下地壳基底岩石卷入地壳变形过程的痕迹;② 核部往往由高级变质岩石（通常伴有花岗岩或混合岩）组成，变质程度主体为低角闪岩相到高角闪岩相，局部可以达到麻粒岩相,从核部向幔部变质程度逐渐降低; ③ 分层（或层状）流变是地壳活动带变形的重要表现形式; ④ 中、深层次的岩石共同遭受了强烈剪切变形作用的改造，不同构造层次（核部与幔部）岩石中的构造具有几何学、运动学和动力学上的一致性,拉伸线理和不同尺度的a型褶皱广泛发育，伴随着区域尺度的a型或b型穹隆构造; ⑤ 幔部岩系与核部岩系具有特征的运动学上的耦合关系而流变学上的解耦, 二者之间及内部常发育不同尺度的剪切不连续面（Tectonic discontinuity contact, TDC）。基于上述特点分析，本文提出切向（近水平）剪切流动与多流变层分层流动是大陆地壳活动带中、下地壳流动一致性的体现。多种变形体制叠加，包括近水平切向流动作用的主要贡献并辅以垂向运动的叠加或递进变形，造就了现今大陆地壳活动带中广泛发育的片麻岩穹隆构造，它们递进演化成为线性a型穹隆群、b型穹隆或演变为变质核杂岩构造。     

基于分层假设的Green-Ampt模型改进

传统Green-Ampt入渗模型由于假设过于简化而限制了计算精度,针对这一问题,在分层假设的基础上对模型进行了改进:将均质入渗土壤分为饱和层、过渡层和干土层,采用Richards模型分析了不同入渗条件下各层的厚度以及各层内含水率和导水率的变化规律,结果表明,入渗条件一定时,过渡层占湿润层(包括饱和层和过渡层)比例会随湿润层厚度的增加线性减小,积水深度和土壤初始含水率分别会影响这一线性关系的纵轴截距和斜率,而土壤饱和导水率则对其没有明显影响;过渡层内土壤含水率分布为椭圆形曲线,而导水率随深度增加线性减小。在此基础上,通过引入湿润层的等效导水率并相应给出锋面吸力的计算方法,对传统Green-Ampt模型进行了改进。结果显示,改进后模型计算精度显著提高。     

祁南矿东风井冻结温度场时空演化规律分析

以安徽祁南矿东风井冻结法凿井为工程背景,以多圈管冻结的不同土性表土层为研究对象,基于冻结孔实际成孔位置,应用有限元软件COMSOL Multiphysics分别建立埋深218 m钙质黏土层位、埋深225 m细砂层位和埋深259 m砂质黏土层位3个不同土性、不同埋深的冻结温度场数值计算模型,并结合现场实测数据,分层计算分析了其冻结壁温度场时空演化规律,结果表明：在相同冻结条件下,埋深225 m细砂层位冻结壁有效平均温度比埋深259 m砂质黏土层位和埋深218 m钙质黏土层位分别低0.09～0.72℃和0.44～1.95℃,埋深225 m细砂层位平均有效厚度比埋深259 m砂质黏土层位和埋深218 m钙质黏土层位分别厚0.17～0.38 m和0.29～0.47 m;现场实测与数值计算均表明,各个层位冻结壁开挖时,其平均温度均低于–15℃,有效厚度均大于6.2 m,200 m以下深部表土层井帮温度低于–4℃,满足施工要求,冻结壁强度和稳定性均处于安全状态;冻结孔沿径向将冻结温度场划分为3个区域(A区、B区、C区),B区在冻结孔冷量叠加的影响下降温速度最快,A区降温速度适中,C区距离冻结管较远...     

分层沉积物河流-地下水系统水力连通演化

为揭示河流-地下水系统水力连通状态演化特征,以分层沉积物季节性失水河流-地下水系统为研究对象,解析水力连通状态判别标准,剖析系统内渗流变异机制,阐明水力连通状态变异类型与机制,完善演化理论框架。构建6个具有不同分层沉积物的河流-地下水系统渗流模型,利用数值模拟方法模拟水力连通状态演化及变异。结果表明：湿润锋曲线和饱和带前锋曲线是刻画水力连通状态演化的特征曲线;沉积物内渗透能力和毛细力作用差异是导致变异的原因。湿润锋曲线变异类型为陡坎型、缓坡型或交替型;饱和带前锋曲线变异类型为后移型、前突型或交替型。研究成果为进一步开展河流-地下水系统内水量评估、物质迁移和能量传输研究提供理论支撑。     

大巴山国家地质公园岩溶景观空间分层结构及受新构造运动的影响

大巴山国家地质公园岩溶景观种类齐全、组成系统完整,其发育和分布受构造控制作用显著。文章探讨大巴山国家地质公园岩溶景观特征及其空间分层结构受构造控制的作用机制,发现岩溶空间形态总体呈现掀斜式强烈抬升、河流深切的亚热带中低山峡谷岩溶特点,新构造运动间歇性隆升对岩溶景观垂向发育影响较为显著。岩溶发育的空间层位划分为三个高程层级,从下至上连续分段为440～700 m,700～1 200 m,1 200～1 890 m。空间分层结构反映某一阶段地壳总体处于相对稳定的时期,发育水平岩溶系统（溶洞）,后期地壳发生快速抬升,出现少量竖向岩溶系统（落水洞）,溶洞的分布与相应的侵蚀基准面（现代河床、各级阶地）相适应。根据发育层级推测,研究区至少经历过四次规模较大的间歇性快速抬升构造活动,各级夷平面先后受喜马拉雅运动第Ⅱ幕和第Ⅲ幕影响。喜马拉雅运动多次间歇性快速抬升过程中,丰沛的地下水和地表水下切并快速溶蚀形成多层剥蚀台地。在新构造运动相对稳定期,有充分的条件循环交替溶蚀导致垂向、水平岩溶均出现较大规模发育。      

苏打盐渍土土壤水分动态及其与浅层地下水的交换关系

以松嫩平原西部典型苏打盐渍土区为研究对象,以野外定位试验和室内模拟分析相结合,借助于分层土壤水分平衡模型,探讨苏打盐渍土壤水分运移的基本特征和规律,并分析其与浅层地下水之间的交换关系。研究结果表明,研究区内蒸降比较大,一般达到2:1以上,剖面土壤水分随蒸发、入渗过程呈现相应的转化;强烈地表蒸发作用下,地下水对上层土壤水分具有明显调控作用,土壤水分在50cm以下相对稳定,50cm以上受地表过程的影响变化较为显著。     

径向分层TI孔隙介质井孔中激发的模式波的数值研究

横向各向同性介质是地层中普遍存在的一种各向异性介质.本文对径向分层TI孔隙介质包围井孔中激发的斯通利波和弯曲波的传播特性进行了理论计算,发现模式波在低频时更多的是反应原状地层的信息,而随着频率的增加侵入带参数逐渐起控制作用;Biot理论描述的地层衰减比速度更容易受井壁附近地层参数的影响.利用灵敏度曲线定量研究了不同频率下地层各个参数对相速度和衰减系数的贡献大小,主要结果显示模式波的衰减受水平渗透率影响明显,而垂直渗透率的变化对模式波几乎无影响;斯通利波对水平向传播的横波速度比弯曲波的灵敏度高.从单极子和偶极子声源在井孔中激发的全波波形也可发现,声波测井仪器较宽的声源频带和合适的源距设置有利于对不同径向深度上的地层声学参数进行成像.     

小波变换在高分辨率层序地层分析中的应用

为了分析测井曲线一维小波变换用于高分辨率层序地层研究的方法效果,从小波系数模极值点、过零点与信号突变点数学模型出发,分析高分辨率层序地层研究对测井曲线分层的要求,探讨测井小波变换最大分级和最佳小波选择,以一取心率高探井为例,用两种小波函数对四种测井曲线进行一维小波变换和高分辨率地层界面解译,进而在某油区用小波分析开展高精度地层对比.研究表明,选择恰当窗宽小波决定测井曲线小波分层精度、测井数据sym6 小波分解的小层界面划分效果要稍好于db4小波、常规测井曲线正则性小波分解可以很好地满足高分辨率层序地层划分要求.     

三峡水库香溪河库湾水-气界面热交换过程及水体稳定性

水库或湖泊的热分层结构是其动力与环境过程的重要研究方面,虽然很多学者针对水体分层结构和演变机理开展了大量研究,但水体通过水-气界面与大气进行热交换的过程,各气象因子的贡献机理等研究成果还很缺乏。本文基于三峡水库香溪河库湾2019年3月-2020年2月期间的水温、水位及气象等监测数据,针对水-气界面热交换过程如何影响水温垂向结构及表层水体湍流混合作用开展研究。结果表明,(1)香溪河水体年内呈高温期分层、低温期混合的基本特征,高温期混合层深度小于8 m,低温期混合层深度超过30 m。(2)太阳短波辐射是香溪河水体的主要热源,潜热通量和长波辐射是香溪河水体的主要冷源,感热通量贡献极小。(3)香溪河平均风速较弱,约为1.6 m/s,主要通过增强潜热和感热通量的方式影响水体垂向稳定性结构特征,其机械扰动作用较弱。(4)表层水体湍能通量在高温期较低(10^-7m³/s³量级),此时水体处于分层状态,风应力大概率主导表层水体湍流发育;低温期表层水体湍能通量较高(10^-6 m³/s^3<...     

一个分层水库温跃层的模拟与验证

以西安金盆水库为例,建立了分层水库水温结构的数值模拟方法,并以实测数据进行模型验证.运用Fluent软件数值研究了不同短波辐射强度及短波辐射衰减系数条件下温跃层的形成过程与特性.水库水面总传热量在春、夏季为正值,在秋、冬季为负值,长波辐射是水面总传热量的主要影响因素,短波辐射则是温跃层形成的主要影响因素.随短波辐射衰减系数的降低,温跃层厚度增加,温跃层内温度梯度减小,短波辐射衰减系数值与实测的藻类浓度存在良好的正相关性.水库具有极限短波辐射强度,温跃层内温差随水面短波辐射强度的增加呈现先增加后减小的变化趋势;但水面短波辐射强度过高时,难以达到热平衡而形成稳定的温跃层.