强雷暴天气的闪电和雷达回波特征个例分析

利用粤港澳闪电定位系统、广州多普勒天气雷达和自动气象站等资料, 分析了2017年6月2日发生在广州市中北部的一次强雷暴天气过程的地闪变化特征及闪电与雷达回波特征的关系。(1)本次强雷暴天气是华南一起典型的以西南急流和切变线为环流背景的强对流天气过程。在整个雷暴生命史中以负地闪为主, 占69.3%;正闪在雷暴发展的初始和结束阶段占比较大。(2)闪电频数分布与强雷达回波区域存在着较好的对应关系, 闪电活动位置稍有提前, 地闪频数峰值的时间比雷达回波峰值时间平均提前了11.1 min。(3)回波顶高是产生闪电的先决条件, 闪电较多分布在回波顶高9~15 km范围内, 地闪频数峰值落后于回波顶高峰值12~18 min。      

2021年11月17日江苏大丰海域MS5.0地震震源深度对比分析

选取江苏测震台网震中距2°以内18个地震台站记录清晰的波形资料,使用单纯形、LocSAT、HypoSAT地震定位方法,分别采用华南速度模型、郯庐断裂带中南段速度模型以及IASP91全球速度模型,重新测定江苏大丰海域M_S5.0地震震源深度,对获取的深度值进行对比分析。结果表明:3种地震定位方法测定的震源深度结果接近,约为11 ± 2 km;HypoSAT定位方法计算结果较为稳定,IASP91、郯庐断裂带中南段模型均适用于该区域震源深度计算。      

基于深度学习的地震震级分类

为了探索地震加速度时程记录的震级信息,训练卷积神经网络基于地震震级大小对地震记录进行分类,将K-NET和KiK-net中将近12万个地震记录作为样本,对其进行信息筛选和归一化,之后将地震加速度时程记录用作输入,训练卷积神经网络模型以M5.5为分类界限来区分大震和小震。结果显示,在训练集中基于该模型的分类准确率为93.6％,在测试集中的准确率为92.3％,具有良好的分类效果,这表明大震记录与小震记录之间存在一些根本的区别,即可通过地震动加速度时程记录获取一定的震级信息。      

基于耐震时程法的钢筋混凝土框架弹塑性地震响应及损伤发展

耐震时程法（ETA）仅需少量的非线性时程分析,便可以掌握结构倒塌破坏的全过程。但是,此方法目前较少应用于结构倒塌失效分析。本文探讨了耐震时程曲线的特性及拟合思路,以钢筋混凝土框架为研究对象,应用ETA方法分析了钢筋混凝土框架的地震响应及损伤发展。研究结果:（1）混凝土框架结构的地震响应分析结果表明:采用ETA方法分析时结构顶点位移和层间位移角与采用IDA方法分析时接近,而最大基底剪力会略大;但是,两种方法的结果相关系数均接近于1。（2）强震下的结构倒塌分析结果表明:ETA方法能较为准确的预测结构的塑性铰分布、塑性铰出现概率及塑性铰发展顺序。当采用多条耐震时程加速度曲线作为输入时,评估结果准确性更高。由于ETA方法仅需进行少量几条耐震时程分析且计算高效,因此ETA方法可以成为预测结构失效模式的高效方法。     

实验流变学的发展现状与趋势

实验流变学是通过高温高压实验手段研究地球内部主要组成物质在差应力的作用下发生变形和流动的学科. 伴随着流变实验技术的不断发展,实验流变学在过去30年中得到了快速发展,研究范畴和研究对象不断扩大,在地球和行星科学的研究领域发挥着重要的作用.主要简要介绍了实验流变学技术的发展历史,围绕岩石圈、软流圈、转换带和下地幔流变学实验研究和中深源地震机制的研究总结了实验流变学领域的主要研究进展与存在问题,提出由物质成分和热结构控制的地球不同圈层流变学性质的三维结构是当前实验流变学研究需要解决的核心科学问题,并在此基础上展望了实验流变学未来的优先发展方向.      

断层面高精度形貌对比研究:基岩区古地震研究的选址

随着断层面形貌测量、宇宙成因核素测年、物理和化学指标测定等一系列先进技术的发展,已有大量的研究案例成功地从基岩断层面上提取了古地震信息,基岩断层面在古地震研究方面的优势被不断发掘。然而,沟谷等地表过程的侵蚀作用,也会使得基岩断层面出露。这种非构造成因的断层面,很容易与构造成因的断层面混淆,却不记录古地震信息。已有的研究工作,缺乏对这两种断层面出露方式的系统研究,更缺少对适合于古地震研究的基岩断层面特征的归纳总结,这将不利于在基岩区开展古地震研究工作。为了解决这一问题,选取了山西地堑系的马家窑和南马庄两处基岩断层面,采用小型无人机航测(s-UAV)结合陆基三维激光扫描(t-lidar)技术,获取了基岩断层面高精度形貌及周围的三维地形数据,将断层面形貌特征的定量分析结果与断层坎精细的地貌解译结合,研究基岩断层面的不同暴露方式下的形貌特征。结果显示,马家窑基岩断层面受沟谷侵蚀而逐渐暴露,表面形貌呈现出连续平滑的特征,不具有地震活动信息。南马庄基岩断层面的形貌显示出明显的阶跃式分带特征,具有分段出露的特点。结合精细地貌解译的结果,这种出露特征可能与周期性的地震活动有关,并识别了两次同震倾滑位移...     

地壳脆塑性转化带非稳态流变与震后松弛变形机制

大陆浅源地震密集分布层称为地震层,该深度处于石英脆塑性转化带,其变形除受温度控制外,地震周期各阶段变形随应变速率和应力发生变化,从间震期的稳态蠕变转化为同震破裂和震后松弛阶段非稳态蠕变。与间震期长期蠕变相关的野外塑性变形和稳态流变实验研究非常多,而与震后松弛相关的地壳深部脆塑性转化和非稳态蠕变研究非常有限,更缺少非稳态流变的本构方程。震后松弛阶段的断层滑动研究和基于GPS观测数据反演地壳形变研究都依赖于非稳态蠕变实验数据及其流变模型。本文介绍了野外断层脆塑性转化带非稳态流变和高温高压非稳态流变实验研究进展,分析震后松弛阶段断层脆塑性转化带的变形特征与变形模式,讨论了非稳态流变与脆塑性转化带强度定量化研究中存在的问题。     

航空重力弱信号提取的卡尔曼滤波方法研究

航空重力测量以飞机为载体对重力场数据进行采集。由于气流、飞行状态及机体自身振动等因素的影响,航空重力测量原始数据含有大量的噪声,信噪比高达上万级分之一,因此从原始测量数据中获取弱小重力信号成为航空重力测量系统发展的一个技术难题。本文针对航空重力测量系统将通用卡尔曼滤波公式进行了适应性调整,建立了航空重力异常的数学模型,针对系统测量原理提出了卡尔曼滤波状态方程,解决了重力信号与差分GNSS信号匹配、航空重力弱小信号提取的难题。经过实测的航空重力测量数据验证,提出的航空重力数据解算方法能够高精度地解算出航空重力异常,且优于FIR低通滤波器(目前工程上采用)的解算结果,推进了航空重力弱信号提取技术的发展。     

上扬子地区不同类型岩石生氦潜力评价及泥页岩氦气开采条件理论计算

上扬子地区是我国页岩气重要开采区,也是氦气工业性开采的唯一地区,但对于其氦气生成潜力研究仍处于空白阶段.据此,对上扬子东南地区采集的144件岩石样品进行场发射扫描电镜及铀、钍强度测试,理论计算了页岩气中氦气达到我国工业开采标准(0.05％)需要满足的理论条件.岩石扫描电镜结果表明,富含铀、钍的副矿物(锆石、独居石、铀钍石及磷灰石等)主要赋存于造岩矿物石英和长石中.岩石铀、钍强度测试结果表明,三大类岩石中铀平均含量呈现:沉积岩(8.96×10-6)＞岩浆岩(4.83×10-6)＞变质岩(1.89×10-6);钍平均含量呈现:沉积岩(11.01×10-6)≈变质岩(10.4×10-6)＞岩浆岩(5.9×10-6).岩浆岩中铀、钍平均含量呈现:酸性岩＞中性岩＞基性岩＞超基性岩;沉积岩中铀平均含量呈现泥页岩(13.86×10-6)＞＞砂岩(2.54×10-6)＞碳酸盐岩(1.67×10-6);钍平均含量呈现泥页岩(12.50×10-6)≈砂岩(12.76×10-6)＞碳酸盐岩(5.96×10-6).不同沉积时代沉积岩中铀、钍平均含量也呈现上述分布规律.沉积岩中铀、钍含量主要与岩石的沉积环境与物源有关,与沉积时代无关.单位时间、单位质量岩石氦气生成量的大小为:泥页岩＞酸性岩＞中性岩＞砂岩＞变质岩＞碳酸盐岩＞基性岩＞超基性岩.以中国南方地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩为例,当该层位泥页岩中残余氦气含量为U,Th元素衰变释放出来氦气含量的80％以上时,适合进行"页岩气+氦气"的共同开采,提高页岩气的开采价值.     

基于实验分析的乳房状石钟乳成因机理初步研究——以湖北阳新地心大峡谷洞穴沉积形态为例

目前,关于乳房状石钟乳成因的研究仍然停留在“科学猜想”阶段。通过对湖北阳新“地心大峡谷”洞穴内采集的一对孪生乳房状石钟乳样品进行矿物构成、晶体形态以及年代学分析,获得如下新认识:①乳房状石钟乳由致密—疏松互层递序生长的方解石构成。②致密层方解石呈菱面体晶型,无色透明,垂直向下生长,没有横向扩张;疏松层方解石呈细小颗粒状,乳白色不透明,呈“皮壳”状聚集,有一定程度的横向扩张,是乳房状石钟乳基部和主干部位膨胀的主要原因。③致密层和疏松层之间并不是连续生长的,存在显著的沉积间断。疏松层的232Th含量普遍比致密层高1~2个数量级,说明疏松层中不溶于水的杂质含量显著高于致密层。结合以上实验结果,以及洞内“皮壳”状沉积物可以在洞壁、洞顶分布的特征,推测:①“皮壳”沉积的溶液是从围岩或相关沉积物（石钟乳）基底以面状缓慢渗出的。②当溶液过饱和析出碳酸钙后,溶剂以水分蒸发的形式离开沉积界面。③“皮壳”沉积结构疏松的原因可能是由于地下河改道,洞穴密闭度变差,洞穴空气CO₂浓度降低,方解石结晶速率加快,从而造成方解石晶体缺陷增多,并以微晶集合体堆积。