孔隙介质方腔内自然对流的动力学演化

1

作者 张连平 王世民 《中国科学院大学学报（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期589-603,共15页

流体饱和孔隙介质腔体内的自然对流是非线性流体动力学研究的经典问题。受早期计算条件限制,前人研究主要侧重于中心对称对流模态的时空演化动力学机制,不能完整刻画实际孔隙自然对流系统中包含全部对流模态的动力学行为,因而无法直接... 流体饱和孔隙介质腔体内的自然对流是非线性流体动力学研究的经典问题。受早期计算条件限制,前人研究主要侧重于中心对称对流模态的时空演化动力学机制,不能完整刻画实际孔隙自然对流系统中包含全部对流模态的动力学行为,因而无法直接应用于实际工程。基于伽辽金法和配点伪谱法数值模拟底部加热的孔隙介质方腔内模态完备的二维自然对流,首次得到自然对流从发生到走向混沌的完整动力学演化路径。模拟结果揭示,随着Ra从4π~2单调增加到1 200,自然对流演化历经21个不同阶段(包括1个稳态对流阶段、6个单频振荡阶段、9个准周期振荡阶段、2个锁频共振阶段和3个非周期混沌振荡阶段)。对流模态的空间变化与时间振荡是对流形态反复发生交替的根本原因。采用时间序列、功率谱、相图和洛伦兹映射4种作图方法,系统对比Nu表征的计算热流作单频、准周期、锁频和混沌振荡的不同特征。计算平均热流和振荡主频随Ra的变化可由简单的解析公式拟合(在很宽的Ra区间内近似服从经典边界层标度律),为相应条件下实际工程设计和应用提供了便捷的计算工具。 展开更多

关键词 自然对流 动力学演化 孔隙介质 对流模态 数值模拟

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构造活动与地表作用耦合下的河流演化过程及动力学机制——以青海湖和倒淌河为例

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作者 苗宇 张怀 石耀霖 《中国科学院大学学报（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期212-221,共10页

新生代以来,青海湖在河流侵蚀与构造活动耦合下由外流湖泊转化为内流湖泊,但其动力学成因一直悬而未决。倒淌河作为青海湖由外流转换为内流的关键通道,其动力学演化历史记录着这一重要的构造与地貌转变地质事件。基于最新开发的地貌演... 新生代以来,青海湖在河流侵蚀与构造活动耦合下由外流湖泊转化为内流湖泊,但其动力学成因一直悬而未决。倒淌河作为青海湖由外流转换为内流的关键通道,其动力学演化历史记录着这一重要的构造与地貌转变地质事件。基于最新开发的地貌演化有限体积法数值计算程序,模拟山脉隆升与河流下切共同作用下的河流倒淌形成与演化过程,定量分析隆升速率和河流下切系数对不同的流域演化模式的影响,探讨倒淌河演化的动力学机制,为认识倒淌河流域形成过程与青海湖形成成因提供支撑。结果表明,倒淌河流域的水系重组和倒淌河流向的转变主要受到由日月山断层活化引起的山脉快速隆升与河流下切影响;日月山隆升速率是影响倒淌河流域能否发生水系重组的控制因素;当河流被隆升的山脉阻挡而倒淌时,河流下切系数是控制流域重组速率的因素。 展开更多

关键词 青海湖 倒淌河 山脉隆升速率 河流下切系数 数值模拟

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2021年5月22日青海玛多M_(S)7.4地震同震变形的数值模拟及其动力学启示

3

作者 孟思晨 孟秋 +1 位作者 陈启志 胡才博 《中国科学院大学学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第1期70-80,共11页

2021年5月22日青海玛多M_(S)7.4地震是近年来唯一一次发生在巴颜喀拉块体内部的强震,其同震变形及应力调整受到很多学者的高度关注。采用分裂节点技术研发了一套研究大地震同震变形的三维并行弹性有限元程序,并使用弹性地震位错模型的... 2021年5月22日青海玛多M_(S)7.4地震是近年来唯一一次发生在巴颜喀拉块体内部的强震,其同震变形及应力调整受到很多学者的高度关注。采用分裂节点技术研发了一套研究大地震同震变形的三维并行弹性有限元程序,并使用弹性地震位错模型的解析解验证该程序的正确性和有效性。在此基础上,研究2021年5月22日青海玛多M_(S)7.4地震同震变形及研究区域主要断层上的同震库仑应力变化,结果表明:计算得到的地表同震变形与不同大地测量数据和有限断层模型反演得到的结果一致,显示该地震主要为左旋走滑断层,有部分正断层分量;9~11 km深度范围内除主震断层带两侧大于1.0级的余震基本位于10 km深度水平面内平行于主震的库仑应力变化大于零的区域;玛多地震引起不同断裂带上的库仑应力变化的分布是不均匀的,其中鄂拉山断裂南段、昆中断裂东段、东昆仑断裂带的大部分(除中部靠西的小部分外)、玛多—甘德断裂北西段、南东段及主震震中附近、达日断裂带北西段库仑应力增加明显,地震危险性提高,需要密切关注。 展开更多

关键词 玛多地震 同震变形 有限元 库仑应力变化 地震危险性

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敦煌造山带南部红柳峡混杂带基质的沉积学、地球化学和年代学特征及其大地构造意义 被引量：7

4

作者 石梦岩 侯泉林 +4 位作者 吴春明 王浩 程南南 张谦 PHAM Van Tho 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期2099-2118,共20页

敦煌造山带南部红柳峡混杂带基质的研究,为认识敦煌造山带的形成和演化提供了新的依据。本文从沉积学、地球化学和年代学等方面系统讨论了该混杂带基质的特征和形成环境。结果显示,基质的岩石类型主要包括变泥质岩(云母石英片岩)和变质... 敦煌造山带南部红柳峡混杂带基质的研究,为认识敦煌造山带的形成和演化提供了新的依据。本文从沉积学、地球化学和年代学等方面系统讨论了该混杂带基质的特征和形成环境。结果显示,基质的岩石类型主要包括变泥质岩(云母石英片岩)和变质砂岩,普遍发生强烈变形。局部弱变形变质的基质仍保留有原生沉积构造(如T_(ab)、T_(de)、T_(bde)组合的鲍马序列),反映原岩是一套浊积岩复理石。显微岩相学特征显示,基质碎屑组分以长石、石英和岩屑为主,长石和岩屑含量较高,分别为47%和27%,反映大量火成岩物质的加入,且碎屑颗粒的分选性和磨圆度较差,说明搬运距离较近。地球化学方面,低的化学蚀变指数(CIA=49~67),反映复理石基质物源区母岩经历的风化程度较低。高的成分变化指数(ICV>0.8)以及Zr/Sc-Th/Sc投图结果显示,沉积物再循环程度低,为近物源区的初次沉积。基质Sc、Cr、Co、Ni含量低,Eu/Eu*、La/Sc、Th/Sc、La/Co、Th/Co和Cr/Th等元素比值类似于来自长英质源区的沉积物,暗示其物源区母岩以中-酸性岩石为主。La/Sc-Ti/Zr和Th-ScZr/10投图结果显示,复理石基质形成于陆缘弧或活动大陆边缘构造背景。弱变形浅变质砂岩的碎屑模式表明,基质的物源来自"切割型弧-过渡型弧"源区。综上,红柳峡混杂带基质在碎屑组成方面,以再循环程度低、近物源堆积的"切割型弧-过渡型弧"源区长英质碎屑组分为主,在沉积构造方面,发育鲍马序列和深水块体搬运沉积(MTD)构造,表明基质形成于陆缘弧或活动大陆边缘的俯冲带海沟环境。碎屑锆石年代学显示三组年龄:2300Ma、1850Ma和423Ma,结合区域地质背景分析,初步认为物源碎屑可能来自混杂带北侧的三危山弧和东巴兔-蘑菇台弧的古生代花岗岩类以及俯冲折返的变质基性岩岩块。复理石基质的变质砂岩中获得的最年轻的岩浆碎屑锆石年龄为389Ma,说明该砂岩形成于中泥盆世之后,暗示敦煌造山带南部红柳峡地区洋盆尚未俯冲完毕,碰撞作用尚未开始。 展开更多

关键词 敦煌造山带 红柳峡混杂带 混杂带基质 浊积岩 碎屑锆石年代学

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利用有限元热应力计算方法对热事件月震成因的探讨 被引量：1

5

作者 张君策 胡才博 石耀霖 《中国科学院大学学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第1期50-64,共15页

在前人工作的基础上,考虑月表向内吸收的太阳光照热量和向外释放的月球热辐射热量,以及与温度、深度相关的月壤热力学参数的非线性,开发了适合研究月壤温度、变形和热应力时空演化的热弹性耦合有限元并行程序,利用4组有限元模型研究不... 在前人工作的基础上,考虑月表向内吸收的太阳光照热量和向外释放的月球热辐射热量,以及与温度、深度相关的月壤热力学参数的非线性,开发了适合研究月壤温度、变形和热应力时空演化的热弹性耦合有限元并行程序,利用4组有限元模型研究不同的月壤特征厚度对月表温度、变形和热应力时空演化的影响。计算结果表明,月表月壤温度呈现1个月球日(29.5个地球日)的周期性变化,赤道月表的温度在100~385 K之间变化,变化幅度随深度增加指数衰减,影响深度约达50 cm。温度的周期性变化引起月表垂直位移也呈现上升和下降的周期性变化,以及月表水平正应力的挤压和拉张的周期性变化。总体而言,水平应力白昼是挤压,夜晚是拉张,其中拉应力增长速率最快的时刻是18:00,拉应力最大的时刻是06:00。月壤特征厚度对温度、水平正应力的时空分布的影响较大。热应力的量级有可能达到月表岩土抗张强度,张应力增长最快和幅值最大时段与观测到的月球浅表热事件发生的早晚频度较高相吻合。 展开更多

关键词 月球 月壤 热弹耦合 热事件 热月震

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无限元-谱元混合法在2.5维引力位计算中的应用

6

作者 任骏声 张怀 《中国科学院大学学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第1期65-69,共5页

引力位是地球自由振荡数值模拟中不可或缺的一部分,也是重力异常研究中需要计算的对象。由于引力位满足无界的泊松-拉普拉斯方程,其在无穷远边界处为零,这对数值模拟造成了困扰。针对此,采用无限元-谱元混合法,直接对无穷远边界进行拟合... 引力位是地球自由振荡数值模拟中不可或缺的一部分,也是重力异常研究中需要计算的对象。由于引力位满足无界的泊松-拉普拉斯方程,其在无穷远边界处为零,这对数值模拟造成了困扰。针对此,采用无限元-谱元混合法,直接对无穷远边界进行拟合,不再对边界条件做近似;同时考虑到三维地球模型计算效率问题,采用2.5维控制方程;最后,通过数值试验,验证了方法的准确性。 展开更多

关键词 无限元 谱元 引力位 2.5维 泊松-拉普拉斯方程

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三维黏弹性模型在月球冷却产生的热应力计算中的应用

7

作者 金一民 陶莎 石耀霖 《中国科学院大学学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第1期1-10,共10页

月球冷却过程中积累的热应力是影响月球内部力学环境的重要因素之一。使用三维黏弹性有限元模型计算月球热应力的积累过程,并通过对比实验分析黏性参数对热应力大小的影响。计算结果表明月幔深部和浅部的热应力状态存在截然的分界。浅... 月球冷却过程中积累的热应力是影响月球内部力学环境的重要因素之一。使用三维黏弹性有限元模型计算月球热应力的积累过程,并通过对比实验分析黏性参数对热应力大小的影响。计算结果表明月幔深部和浅部的热应力状态存在截然的分界。浅部热应力以切向挤压为主,挤压应力最大值出现在月壳底部;深部径向和切向正应力的大小主要受浅部径向正应力的控制,径向和切向热应力均为拉张,但由于黏性松弛差应力的积累和松弛动态平衡,而处于接近“静水压”状态。假设月球岩石圈的黏度大于10^(28)Pa·s,则现今月壳和浅部月幔水平挤压热应力可以达到数百MPa,而月幔深部的拉张热应力可达到数十~100 MPa。因此,震源深度较浅的浅源月震可以用热应力来解释。而深源月震成因仍是一个困难的问题,推测深部月幔的拉张热应力为孔隙结构的发育提供了条件,而月幔底部的熔融层提供了高压孔隙流体,从而降低了深部月幔介质的破裂强度。 展开更多

关键词 黏弹性介质 有限元法 热应力 月震

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基于LSTM神经网络的南加州中期地震预测 被引量：1

8

作者 王艺璇 张怀 +1 位作者 石耀霖 程术 《中国科学院大学学报(中英文)》 北大核心 2025年第2期199-208,共10页

以神经网络预测地震为主题,采用长短时记忆(LSTM)神经网络构建地震预测模型。基于1932—2021年的南加州地震目录资料,数据按照0.8∶0.2的比例划分,训练集的时间窗口为1932年1月至2002年3月,测试集为2002年3月至2021年9月。模型以LSTM神... 以神经网络预测地震为主题,采用长短时记忆(LSTM)神经网络构建地震预测模型。基于1932—2021年的南加州地震目录资料,数据按照0.8∶0.2的比例划分,训练集的时间窗口为1932年1月至2002年3月,测试集为2002年3月至2021年9月。模型以LSTM神经网络为核心,综合训练集地震时间序列数据中计算出的11个反映地震时空强度分布特征的地震活动性指标,以及与之对应的最大震级构建标签,对测试集进行回溯性预测检验。利用混淆矩阵中的准确率、精确度、R评分等指标评估模型预测效果。结果显示,该模型在地震预测方面有一定的成效,成功预测出2010年4月的7.2级大地震,并且部分模型的R评分高于我国目前的中期预测水平。然而仍有部分指标未达到理想状态,还需深入探讨。 展开更多

关键词 LSTM神经网络 南加州地区 地震中期预测 地震活动性指标 R评分

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S型和I型锆石的机器学习划分及其在超大陆演化中的应用

9

作者 孙之晗 张毅刚 《中国科学院大学学报(中英文)》 北大核心 2025年第2期209-220,共12页

使用堆叠思想和框架融合常见的8种机器学习方法,并采用曲线下面积和正确率指标,建立碎屑锆石的S(sedimentary)型和I(igneous)型分类模型。将该模型应用于碎屑锆石数据集,获得S型和I型锆石随时间的分布。与古地磁和地质记录对比显示,S型... 使用堆叠思想和框架融合常见的8种机器学习方法,并采用曲线下面积和正确率指标,建立碎屑锆石的S(sedimentary)型和I(igneous)型分类模型。将该模型应用于碎屑锆石数据集,获得S型和I型锆石随时间的分布。与古地磁和地质记录对比显示,S型锆石的年龄峰同时对应着上一个超大陆裂解的终点和下一个超大陆聚合的起点,S型锆石的年龄谷(也是I型锆石的小年龄峰)对应超大陆最聚合的状态和其裂解的起始。根据S型锆石年龄峰与整体锆石大年龄峰,以及S型锆石的年龄谷与整体锆石小年龄峰的对应关系,提出整体锆石随时间分布图上的大年龄峰代表板块比较离散的状态,这时岩浆活动多,I型和S型花岗岩均有产出,板块移动速度快;而小年龄峰代表板块比较聚合的状态,这时板块比较稳定,岩浆活动少,产出以I型为主,板块移动速度慢。最后,给出一个更高准确率的判断S型和I型的决策函数和分类图解,可直接应用于相关研究工作。 展开更多

关键词 机器学习 S型和I型碎屑锆石 超大陆演化 堆叠 主成分分析

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水星热演化的核幔耦合数值模拟

10

作者 詹文臻 余洪政 王世民 《中国科学院大学学报(中英文)》 北大核心 2025年第3期421-432,共12页

热演化是行星内部所有动力学的起源。通过对水星幔内静止盖层对流传热进行参数化近似,并以绝热线近似水星液核内的温度分布,建立核幔耦合的一维有限差分模型,研究自水星核开始凝固以来的水星热演化。在观测资料和前人研究的基础上,着重... 热演化是行星内部所有动力学的起源。通过对水星幔内静止盖层对流传热进行参数化近似,并以绝热线近似水星液核内的温度分布,建立核幔耦合的一维有限差分模型,研究自水星核开始凝固以来的水星热演化。在观测资料和前人研究的基础上,着重分析水星核凝固模式与水星幔放射性生热对水星内部温度和热流演化的影响,为研究水星磁场成因奠定基础。数值模拟结果表明,水星核向外凝固的热演化不能解释水星观测磁场。利用前人对水星核顶部稳定传导层的厚度估计,水星核向内凝固的热演化模型预测水星现今固态外核年龄大于2.8 Ga,而流过现今水星液态内核的热流介于0.8~0.4 TW。观测水星磁场微弱是水星液态内核低热流与固态外核磁屏蔽效应共同作用的结果。 展开更多

关键词 行星物理 水星 热演化 核幔耦合 磁场成因

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基于水文和GRACE重力数据的南美巴塔哥尼亚冰川均衡调整(GIA)响应

11

作者 李孟雨 孙鹏超 +2 位作者 郭长升 王长瑜 魏东平 《中国科学院大学学报(中英文)》 北大核心 2025年第1期74-85,共12页

南美巴塔哥尼亚高原位于大型温带冰块快速变化与洋-陆板块俯冲交汇的复杂地质构造区域,其现今冰川均衡调整(GIA)响应信号及地表抬升的机理有待进一步明确。基于重力恢复与气候实验卫星(GRACE)2003—2016年时变重力数据,分析该高原地区... 南美巴塔哥尼亚高原位于大型温带冰块快速变化与洋-陆板块俯冲交汇的复杂地质构造区域,其现今冰川均衡调整(GIA)响应信号及地表抬升的机理有待进一步明确。基于重力恢复与气候实验卫星(GRACE)2003—2016年时变重力数据,分析该高原地区的质量变化特征,利用相关水文模型和遥感卫星数据完善该地区的水文模型并提取水文信息空间变化特征,从GRACE综合信号中扣除水文信号得到现今GIA响应信号,并进一步通过全球定位系统(GPS)数据分析GIA效应对地表抬升的贡献。结果表明:巴塔哥尼亚高原地区呈现出巴塔哥尼亚冰原(PIF)及周围区域质量亏损、高原南部和北部质量增加的空间分布特征;水文质量亏损则形成以PIF为中心向外辐射、负信号逐渐减弱的空间分布;GIA响应使高原整体隆升,尤其在PIF南部最为突出,最高达(1.97±0.35)cm/a,与GIA模型特征相似;在北巴塔哥尼亚冰原(NPI)和南巴塔哥尼亚冰原(SPI)GIA响应分别能够解释约69.25%和82.70%的地表抬升信号。 展开更多

关键词 GIA GRACE PIF 巴塔哥尼亚高原 水文模型

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有机质参与铅锌成矿作用研究——以兰坪盆地金顶铅锌矿床为例

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作者 侯信高 琚宜文 +6 位作者 冯宏业 肖蕾 乔鹏 陶丽茹 王鹏 王巍 高健 《中国科学院大学学报(中英文)》 北大核心 2025年第1期86-106,共21页

滇西北兰坪盆地属于中新生代盆地,历经多期次构造-热演化过程。在盆地新生代成矿过程中,金顶铅锌矿床内部有机质丰富且与矿体相伴生,但有机质参与铅锌成矿的方式与过程仍存在争议。研究表明:在盆地浅层非强酸性流体介质及低于200℃流体... 滇西北兰坪盆地属于中新生代盆地,历经多期次构造-热演化过程。在盆地新生代成矿过程中,金顶铅锌矿床内部有机质丰富且与矿体相伴生,但有机质参与铅锌成矿的方式与过程仍存在争议。研究表明:在盆地浅层非强酸性流体介质及低于200℃流体温度条件下,有机质与金属离子络合并非其参与金顶铅锌矿化的主要方式。金顶矿区有机质普遍经历过生物降解,但仍含有可检的正构烷烃、类异戊间二烯烃以及萘、菲、联苯等化合物,少量有机质已不含正构烷烃和类异戊间二烯烃,呈现出甾烷初步降解的特征,无25-降霍烷生成,总体符合2~5级生物降解,与细菌还原硫酸盐作用(BSR)相一致。矿床内成矿方解石的δ^(13)C_(PDB)与δ^(18) O_(PDB)值之间无明显相关性,其稀土元素分布模式、Y/Ho值以及Sr含量等指标与热化学硫酸盐还原作用(TSR)成因的方解石的特征不同,且矿床中固体沥青的δ^(13)C_(PDB)值(-27‰)未显示出小于烃源岩δ^(13)C_(PDB)(估算值)的特征,因此认为TSR可能在盆地局部浅层区域内不起主要作用。硫化物δ^(34)S的估算结果显示,由有机质热解生成的H_(2)S的δ^(34)S值为-5‰~0,这与矿床金属硫化物δ^(34)S直方图中重硫同位素峰值的范围(-8‰~-2‰)相符。基于实际成矿特征,考虑1/3的铅锌矿石与有机质热解作用相关,且古油藏原油含硫量为1.5%,则成矿所需原油量为9687万t,这与地质事实相符,表明有机质热解也可能参与成矿作用。综上,在盆地演化过程中,有机质主要通过古油藏形成阶段的BSR作用和盆地深部高温成矿阶段的TSR作用或有机质热解作用参与铅锌成矿过程。 展开更多

关键词 有机质参与成矿作用 金顶铅锌矿床 细菌硫酸盐还原 热化学硫酸盐还原 有机质热解

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兰家沟钼矿成矿热力学参数研究

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作者 郭洋 刘立东 +3 位作者 褚少雄 李永兵 闫全人 石耀霖 《中国科学院大学学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2019年第6期810-816,共7页

成矿热力学参数是矿床成因研究的重要内容,共生的矿物必然能共同反映其形成时的成矿热力学环境。基于此,通过分析兰家沟钼矿不同成矿阶段的矿物共生组合,利用流体包裹体测定不同成矿阶段的成矿温度和压力范围,并基于热力学计算获得不同... 成矿热力学参数是矿床成因研究的重要内容,共生的矿物必然能共同反映其形成时的成矿热力学环境。基于此,通过分析兰家沟钼矿不同成矿阶段的矿物共生组合,利用流体包裹体测定不同成矿阶段的成矿温度和压力范围,并基于热力学计算获得不同成矿阶段的矿物共生组合相图,进而得到兰家沟钼矿床3个成矿阶段的成矿热力学参数。在石英斑晶阶段,氧逸度的区间范围为10^-40~10^-25,硫逸度的区间范围为10^-40~10^-5。在斑岩型矿化阶段,pH值为6.9~6.1,氧化还原电位在-1.3~0.3 V。在石英大脉型矿化阶段,氧逸度应小于10^-13,硫逸度为10^-14~10^-6,矿床的成矿环境属于弱还原环境。这些研究结果有助于对兰家沟钼矿成矿环境的认识。 展开更多

关键词 兰家沟钼矿 pH值 硫逸度 氧逸度 矿物共生组合 流体包裹体

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基于力矩平衡的板块驱动力研究

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作者 俞霄 王世民 《中国科学院大学学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第3期321-331,共11页

基于刚体稳定运动的力矩平衡原理研究现今岩石圈板块运动的驱动力。提出通过计算力矩与板块角动量间夹角来识别板块驱动力的方法,并定量分析在板块底部黏性剪切阻力的约束下刚性板块运动的稳定性。采用最新的岩石圈结构模型和板块绝对... 基于刚体稳定运动的力矩平衡原理研究现今岩石圈板块运动的驱动力。提出通过计算力矩与板块角动量间夹角来识别板块驱动力的方法,并定量分析在板块底部黏性剪切阻力的约束下刚性板块运动的稳定性。采用最新的岩石圈结构模型和板块绝对运动模型计算各板块的转动惯量和角动量,进而基于简单的物理模型计算得到各板块受到的边界力矩及板底剪切力矩。结果表明:与洋脊力矩和板底力矩平衡的剩余力矩可由俯冲板片、碰撞带、裂谷带产生的力矩解释;洋脊与俯冲板片力是板块运动的主要驱动力;板块碰撞是欧亚板块运动的重要驱动力。 展开更多

关键词 板块构造 驱动力 力矩平衡 板底剪切

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CO_(2)在高岭石(001)晶面吸附的第一性原理计算

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作者 梁家新 刘善琪 李永兵 《中国科学院大学学报（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期751-760,共10页

吸附是封存CO_(2)的一种重要手段,也是降低CO_(2)温室效应的一种有效途径。高岭石作为主要的黏土矿物,不仅具有较大的比表面积,而且分布广,封存CO_(2)后不污染环境,是CO_(2)的天然吸附剂。基于密度泛函理论的第一性原理计算CO_(2)在高岭... 吸附是封存CO_(2)的一种重要手段,也是降低CO_(2)温室效应的一种有效途径。高岭石作为主要的黏土矿物,不仅具有较大的比表面积,而且分布广,封存CO_(2)后不污染环境,是CO_(2)的天然吸附剂。基于密度泛函理论的第一性原理计算CO_(2)在高岭石(001)晶面的吸附,讨论吸附后的稳定构型、电子转移情况、密立根布居和分波态密度。结果表明在Top(1~3),Bridge(1~3)和Hollow(1~6)不同位点的吸附构型中,Hollow4-X构型最稳定,其吸附能为-0.41 eV。在Hollow4-X吸附构型中,CO_(2)的O原子与晶面的H原子形成H—O键,其中CO_(2)的O原子的2p轨道对成键贡献较大;高岭石(001)晶面H原子的电子转移到CO_(2)的O原子上。 展开更多

关键词 吸附 高岭石 二氧化碳 第一性原理计算

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庐枞矿集区矾山—将军庙地区AMT三维反演及地质结构解释 被引量：8

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作者 汤井田 张林成 +4 位作者 王显莹 任政勇 周聪 赵文广 吴明安 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期1576-1587,共12页

庐江—枞阳矿集区是长江中下游成矿带内的一个重要的多矿种成矿区.为揭示矾山—将军庙地区的地质结构以指导找矿,首先,在庐枞矿集区北部的矾山—将军庙地区开展了三维音频大地电磁数据采集工作,采用Rhoplus方法进行AMT数据死频带校正保... 庐江—枞阳矿集区是长江中下游成矿带内的一个重要的多矿种成矿区.为揭示矾山—将军庙地区的地质结构以指导找矿,首先,在庐枞矿集区北部的矾山—将军庙地区开展了三维音频大地电磁数据采集工作,采用Rhoplus方法进行AMT数据死频带校正保证数据质量,利用相位张量分析地下介质的维性特征;其次,利用模块化三维反演并行代码ModEM开展了实测数据的三维反演,获得了一个典型的具有双层结构特征的火山岩盆地三维地下电性模型;最后通过电性模型及其他地质资料的综合解释,依据反演模型中近地表的低阻层和深部的高阻隆起区,分别勾画出了火山岩地层的厚度和深部侵入岩的分布范围,并在小岭地区发现地表浅部下方存在一个含矿次级火山机构的高导体. 展开更多

关键词 庐枞矿集区 音频大地电磁法 三维反演 电性模型

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顾及下地壳拖曳力的川滇地区地表形变有限元数值模拟 被引量：4

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作者 尹迪 董培育 石耀霖 《中国科学院大学学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2021年第1期1-8,共8页

在川滇地区,GPS观测资料揭示了其运动方向为东向—东南向,呈现顺时针旋转的趋势。已有研究表明该区域的下地壳是柔性的,且运动速度快于脆性的上地壳并对其具有拖曳作用,这是造成该区域独特运动特征的主要因素。因此在数值模拟区域形变场... 在川滇地区,GPS观测资料揭示了其运动方向为东向—东南向,呈现顺时针旋转的趋势。已有研究表明该区域的下地壳是柔性的,且运动速度快于脆性的上地壳并对其具有拖曳作用,这是造成该区域独特运动特征的主要因素。因此在数值模拟区域形变场时,仅考虑弹性作用是不够的,还需要考虑柔性下地壳的拖曳力作用。拖曳力的分布通常采用人工分区和试错法得到,主观性较强。根据川滇地区的构造活动特征建立二维有限元弹性平面模型,以GPS观测数据为约束,利用未施加拖曳力时的计算结果与实际观测结果之间的位移残差ΔUx,ΔUy与各点位坐标x,y的拟合关系式反映研究区域柔性下地壳对上地壳的拖曳力作用。计算结果表明:拖曳力主要集中在川滇菱形块体内,且块体北部的值最大,高达1.0e8 N,并以南向为主;块体南部拖曳力逐渐减小,约为4.0e7 N,方向上逐渐向东西两侧分流。拖曳力以等效体力的形式加载至模型中,可得到与实测形变场吻合度较高的结果。该方法可以为川滇地区长期地表形变动力学机制的研究提供一种物理上更加合理、方法上更加简洁的新思路。 展开更多

关键词 川滇地区 拖曳力 多项式拟合 有限元模拟

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北京云蒙山变质核杂岩大水峪韧性剪切带的应变特征及构造意义 被引量：1

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作者 赵腾格 侯泉林 +1 位作者 石梦岩 丁林 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2483-2501,共19页

北京云蒙山变质核杂岩东南缘的大水峪韧性剪切带是认识云蒙山变质核杂岩构造演化的关键。本文通过变形温度区间估算、有限应变测量以及运动学涡度计算等手段对大水峪韧性剪切带的应变特征进行了系统分析。长石石英温度计与EBSD石英组构... 北京云蒙山变质核杂岩东南缘的大水峪韧性剪切带是认识云蒙山变质核杂岩构造演化的关键。本文通过变形温度区间估算、有限应变测量以及运动学涡度计算等手段对大水峪韧性剪切带的应变特征进行了系统分析。长石石英温度计与EBSD石英组构分析结果表明剪切带的变形温度区间为480~650℃。剪切带南西段的变形温度自北向南逐渐降低,北东段的变形温度由岩基向断层方向先降低后升高。有限应变测量结果指示剪切带的变形整体经受压扁作用为主,南西段的压扁程度与韧性位移量均大于北东段。运动学涡度的计算结果表明剪切带在形成过程中主要受纯剪切控制。南西段的运动学涡度自北向南逐渐增大,北东段的运动学涡度由岩基向断层方向先减小后增大。据此认为岩浆作用是导致云蒙山变质核杂岩形成的主导因素,大水峪韧性剪切带北东段的拆离过程可能受到了东侧岩体的阻挡。 展开更多

关键词 云蒙山 韧性剪切带 有限应变测量 运动学涡度

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运用LSTM神经网络对川滇地区的地震中期预报——回溯性预测2008年汶川M_(S)8.0地震的探索 被引量：4

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作者 石耀霖 李林芳 程术 《中国科学院大学学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第1期1-12,共12页

地震预报是当代科学难题,把机器学习方法运用于地震预报探索是一个研究热点。大地震造成巨大的人员伤亡和经济损失,因此对大震的预测是地震预报的主要目标。利用1970年以来的川滇地震目录,选择16个反映地震时空强度分布特征的地震预测因... 地震预报是当代科学难题,把机器学习方法运用于地震预报探索是一个研究热点。大地震造成巨大的人员伤亡和经济损失,因此对大震的预测是地震预报的主要目标。利用1970年以来的川滇地震目录,选择16个反映地震时空强度分布特征的地震预测因子,采取滑动时空窗口方法有效地挖掘数据的隐藏信息,对川滇部分地区开展了基于长短期记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络的为期一年的地震预报研究。结果显示,用1970—2019年地震目录的70%(时间窗口大概为1970年到2004年前后)作为训练集训练网络,对剩余的30%作为测试集(时间窗口大概为2005年前后到2019年底)进行回溯性预报检验时,实际震级落在预测震级±0.5内的准确率为70.2%,虚报率为18.7%,漏报率为11.1%,可以回溯性预测2008年汶川M_(S)8.0地震。为测试模型的稳健性,进行了扩大研究区域范围、改变大震级地震在均方差计算中的权重等测试。在这些测试中,LSTM神经网络模型依然表现良好。 展开更多

关键词 中期地震预报 长短期记忆神经网络 地震预报因子 R值 川滇地区

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青藏高原东南部地震b值时空演化及其对区域应力场特征的启示 被引量：3

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作者 高雅婧 罗纲 +1 位作者 王少坡 周元泽 《中国科学院大学学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第5期627-638,共12页

区域应力分布特征是地震危险性评价的重要指标之一。采用青藏高原东南部1970—2019年的地震目录数据,使用最大似然法对该区进行地震b值时空扫描,得到该区b值时空分布特征;利用地震b值与应力的负相关关系,分析青藏高原东南部主要断裂带... 区域应力分布特征是地震危险性评价的重要指标之一。采用青藏高原东南部1970—2019年的地震目录数据,使用最大似然法对该区进行地震b值时空扫描,得到该区b值时空分布特征;利用地震b值与应力的负相关关系,分析青藏高原东南部主要断裂带上的应力分布及变化。研究结果显示:1)在鲜水河—小江断裂系统的中部,大凉山断裂带附近区域的b值比安宁河—则木河断裂带附近区域低,推测大凉山断裂带承担较多的应力,可能是未来地震风险较高的断裂带;2)研究区浅层(0~20 km)比深层(20~40 km)的b值高,这是与浅层区域围压低、岩石倾向脆性破裂,而深层区域围压高、岩石倾向韧性变形的特征相一致的;3)汶川地震发生前后,震源及周边区域的b值经历了降低—升高—降低的过程,揭示了区域内应力的累积—释放—累积过程;地震震级越大,震前b值降低趋势持续越久,该地震的发生对b值的影响范围越大、b值波动越明显,距震中越近的区域的b值在地震前后的波动越明显;4)龙门山断裂带及其附近地区b值较低,推测该区域应力较大。 展开更多

关键词 地震b值 震级-频度关系 青藏高原东南部 应力场 龙门山断裂带

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