江苏数字地震台网P波谱震级和地震辐射能的计算

基于江苏数字地震台网的宽频带记录,对38次M≥5.0地震的P波谱震级M_P进行测定,对地震的辐射能量进行了估算。结果表明:本文测定的M_P与中国地震台网中心(CENC)测定的MS、德国地学中心(GFZ)测定的MW具有很好的一致性,与该2种震级之间的平均偏差分别约为0.17和0.10级,基本小于世界主要地震机构之间对同一震级的测定误差(约0.2级);同时,基于M_P估算的地震辐射能与基于修正G-R关系由MS震级换算获得的结果十分接近,两者平均能量之比约为1.1,表明M_P与P波群(P+pP+sP)能量流是基本等效的。因此,基于宽频带数字记录测定中强地震的P波谱震级以及地震辐射能是可行的,且测定过程简便。     

粘滞阻尼耗能连梁的超高层结构减震性能研究

连梁作为剪力墙结构中的抗震第一道防线,其承载力和耗能能力对整体结构的抗震性能有重要影响。本文提出在连梁中附设粘滞阻尼器,利用阻尼器发生竖向剪切变形而耗能。结合实际工程研究粘滞阻尼耗能连梁的性能,采用ETABS和PERFORM-3D软件对粘滞阻尼耗能连梁结构与传统连梁结构进行有限元模拟对比分析,并对粘滞阻尼耗能连梁的各项最优参数进行研究。结果表明:粘滞阻尼耗能连梁充分发挥耗能作用,整体结构具有良好的抗震性能,与传统连梁结构相比,主体结构的弹性耗能得到明显降低。平面布置方式、竖向布置方式、阻尼器参数的选取对附设粘滞阻尼耗能连梁的框架-核心筒结构减震效果影响较大,合理选择这些参数可以使耗能结构减震效果最优。     

福州市区地热井施工提高钻井速度的途径与方法

通过多年来在福州市区施工地热井的实际经验,阐述了在各种复杂的地层钻进工艺技术,以及在地热井施工过程中的护壁、清渣、防斜孔等问题作分析,提出了提高钻井速度的有效途径和方法。     

采控天然冷量过程中青藏铁路路基温度场演变特性研究

针对青藏铁路工程所穿越的高温、富冰多年冻土路基稳定问题, 提出了采控天然冷量, 即在冬季采集并存储地气温差所造成的冷量, 夏季释放, 维护路基稳定的方法. 对典型工程条件下采控天然冷量后路基温度场随时间和空间上的演变规律进行了研究比较, 结果表明: 在不采用附加措施情况下, 直到道路施工完成后的第16年路基内温度场才逐渐进入负温, 因此必须对路基温度场采用人为干预措施. 结果显示, 采控天然冷量方法可以保持青藏铁路路基的稳定.     

赫章片区地热地质条件特征及勘查远景探讨

区域性北西向紫云-垭都深大断裂带斜贯县境,其上下盘次级构造,层间破碎带及挽近期构造发育,具有中低温地热资源有利地热地质条件;潜在地热资源丰富,具有开发价值热储层为第一热储单元和第二热储单元的白云岩,以混合热储构造类型为主,其次是层状带状热储构造类型。根据地热地质条件,结合已成井成果资料,预测了六个靶区。     

天然硫化物矿物对地球深部热能的热电转化效应研究

金属硫化物半导体矿物在地壳中分布广泛,其中一些禁带宽度较窄的硫化物矿物,如黄铁矿、黄铜矿和斑铜矿等,在地热梯度下产生的天然热电势可将地球内部热能转化为电能。本文选取黄铁矿、磁黄铁矿、方铅矿、黄铜矿、斑铜矿以及斑铜矿-赤铁矿-辉铜矿集合体等天然硫化物矿物样品,研究了其热电特性。研究结果表明,300～700K下,除磁黄铁矿具有低塞贝克系数和超高电导率而表现出金属导体的电输运行为外,黄铁矿和黄铜矿为n型半导体,斑铜矿和斑铜矿-赤铁矿-辉铜矿集合体为p型半导体,具有150～500μV/K的显著塞贝克系数和5～95 S/cm的电导率,说明样品在地热梯度下具有产生显著热电效应的能力。根据激光闪射法测得的热扩散率以及样品的理论比热、密度计算热导率,斑铜矿及硫化物矿物集合体样品表现出小于1 W/(m·K)的低热导率,说明样品在局部热源影响下可形成较大温差。根据热电基本理论和地热梯度构建天然热电效应模型,对硫化物半导体矿物集合体产生的天然热电势、额外地表电流密度及热电转换效率进行了模拟计算得出经验公式,发现硫化物半导体矿物在300～650 K条件下能产生100 m V左右的天然热电势,产生的最大热电转化率可达4‰,且可以通过偶极电流源模型计算矿物体产生的额外地表电流密度。研究认为硫化物半导体矿物可能作为天然热电转换介质深刻影响地球内部能量的转化与传递过程。     

基于广义热力学的超固结土本构模型

基于广义热力学基本理论,通过考虑塑性剪切变形产生的能量一部分以塑性自由能的形式储存,并且该部分自由能与超固结度相关,结合修正剑桥模型的热力学函数形式建立了适用于超固结土的自由能函数和耗散函数。该耗散函数与当前应力状态无关,相关联流动法则仍然适用。由建立的耗散函数和自由能函数,推导了弹塑性本构关系的屈服函数、流动法则、硬化定律。通过4种不同超固结土的试验结果和计算结果进行比较,验证了模型的合理性。     

动能歧视模式ICP-MS测定地球化学样品中14种痕量元素

应用传统ICP-MS法测定勘查地球化学样品中Ag、Cd等痕量元素,基体效应和多原子离子干扰严重,准确测定的难度较大。本文基于当前ICP-MS消除干扰技术,分析了ICP-MS标准模式(STD)及动能歧视模式(KED)测定地球化学样品中Ag、Cd等14种痕量元素的有效性,通过比较这两种模式的测定效果,在此基础上确定了各元素的有效测定模式。结果表明:在KED模式下,基体元素如Zr、Nb氧化物的产率降低,基本上消除了Zr、Nb氧化物对痕量元素Ag、Cd的多原子离子干扰。KED模式提高了信噪比,降低了方法检出限,如Ag、Cd的检出限分别为0. 004mg/kg、0. 005mg/kg,其他12种元素的检出限也低于多目标地球化学调查76种元素分析方案中的检出限。测定痕量元素的准确度显著优于STD模式。实验中采用简单的硝酸-氢氟酸-高氯酸消解样品,残渣用王水复溶,结合KED模式下优选出干扰较小的同位素作为测定同位素,以Rh作为内标校正仪器产生的信号漂移,将样品溶液稀释至1000倍,基体效应降低至最小。本方法经国家一级标准物质的验证,测定结果与认定值相符,可为勘查地球化学提供高质量数据。     

山西省王村地区隐伏侵入岩体隆起区地热地质特征

祁县王村地区位于晋中盆地中部东缘,晋中盆地四周为活动断裂所控制,盆地内受不同方向的次级断层切割,形成隆凹起伏的次级构造单元。祁县王村隆起中心部位是一个岩浆岩侵入体。井深350~400m时水温28℃,多年来水温稳定,该区域存在地热异常。为了查明该区域深部地热地质条件,省地勘基金项目立项进行勘查,采用地球化学调查、地球物理勘查、地热钻探、水文测井等工作方法,推测隐伏岩体分布面积57km^2,地热勘探井深2905.65m时,井口水温仅39℃,含水层为岩体,上覆三叠、二叠系砂岩裂隙水,涌水量1064m^3/d,水化学类型为HCO3·Cl-Na型水。同时测温曲线反映,随着井深增加,井深2045.92m以下侵入岩浆岩体地层地温梯度未见明显增高,说明在长期的地壳构造活动中侵入岩浆岩体的大部分热量已散失,因此本区地热资源勘探开发前景有限。侵入岩体上覆砂岩热储层所含低温温水,对养殖业有一定的开发利用价值。     

‘Box‐Profile’ Ion Implants as Geochemical Reference Materials for Electron Probe Microanalysis and Secondary Ion Mass Spectrometry

Although electron probe microanalysis and secondary ion mass spectrometry are widely used analytical techniques for geochemical and mineralogical applications, metrologically rigorous quantification remains a major challenge for these methods. Secondary ion mass spectrometry (SIMS) in particular is a matrix‐sensitive method, and the use of matrix‐matched reference materials (RMs) is essential to avoid significant analytical bias. A major problem is that the number of available RMs for SIMS is extremely small compared with the needs of analysts. One approach for the production of matrix‐specific RMs is the use of high‐energy ion implantation that introduces a known amount of a selected isotope into a material. We chose the more elaborate way of implanting a so‐called ‘box‐profile’ to generate a quasi‐homogeneous concentration of the implanted isotope in three dimensions, which allows RMs not only to be used for ion beam analysis but also makes them suitable for EPMA. For proof of concept, we used the thoroughly studied mineralogically and chemically ‘simple’ SiO₂ system. We implanted either ⁴⁷Ti or ⁴⁸Ti into synthetic, ultra‐high‐purity silica glass. Several ‘box‐profiles’ with mass fractions between 10 and 1000 μg g^?1 Ti and maximum depths of homogeneous Ti distribution between 200 nm and 3 μm were produced at the Institute of Ion Beam Physics and Materials Research of Helmholtz‐Zentrum Dresden‐Rossendorf. Multiple implantation steps using varying ion energies and ion doses were simulated with Stopping and Range of Ions in Matter (SRIM) software, optimising for the target concentrations, implantation depths and technical limits of the implanter. We characterised several implant test samples having different concentrations and maximum implantation depths by means of SIMS and other analytical techniques. The results show that the implant samples are suitable for use as reference materials for SIMS measurements. The multi‐energy ion implantation technique also appears to be a promising procedure for the production of EPMA‐suitable reference materials.