上地幔俯冲板块的动力学过程:数值模拟 被引量：4

1

作者 周信 许志琴 +2 位作者 李忠海 皇甫鹏鹏 张进江 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期2455-2465,共11页

大洋板块俯冲到地幔转换带,进而可形成不同的形态:板块可以停滞在660km不连续面,抑或穿过地幔转换带进入下地幔.这些不同的俯冲模式可进一步影响到海沟的运动.为更好地理解上地幔中俯冲板片的变形行为以及俯冲过程与海沟运动之间的关系... 大洋板块俯冲到地幔转换带,进而可形成不同的形态:板块可以停滞在660km不连续面,抑或穿过地幔转换带进入下地幔.这些不同的俯冲模式可进一步影响到海沟的运动.为更好地理解上地幔中俯冲板片的变形行为以及俯冲过程与海沟运动之间的关系,本文通过建立一系列高精度二维热-力学自由俯冲的数值模型,揭示了俯冲板块在上地幔中的变形方式及其与地幔转换带之间的相互作用过程.模拟结果显示,在俯冲板块与地幔转换带的相互作用过程中,其动力学过程可以分为以海沟后撤主导、海沟前进主导以及稳定型海沟等三种主要动力学类型.对于年龄较老,厚度较大的俯冲板块容易形成海沟后撤型俯冲,俯冲板块停滞在660km不连续面.相反,年龄较小,塑性强度较小的板块容易形成海沟前进型俯冲,俯冲板块穿越660km不连续面. 展开更多

关键词 俯冲板块 地幔转换带 海沟运动

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新生代华南及邻区上地幔各向异性深部动力学机制的数值模拟 被引量：4

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作者 郑群凡 张怀 +2 位作者 王勤 张振 石耀霖 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期2007-2018,共12页

晚中生代以来,华南地区同时受到印度—欧亚板块碰撞和太平洋—菲律宾板块俯冲及后撤作用的影响,壳幔结构复杂.深入了解华南地区深部地幔流模式和地幔各向异性特征是认识华南复杂的深部构造演化过程与动力学机制的基础.本文采用三维全球... 晚中生代以来,华南地区同时受到印度—欧亚板块碰撞和太平洋—菲律宾板块俯冲及后撤作用的影响,壳幔结构复杂.深入了解华南地区深部地幔流模式和地幔各向异性特征是认识华南复杂的深部构造演化过程与动力学机制的基础.本文采用三维全球地幔对流模型,从软流圈剪切变形的角度计算了软流圈的各向异性,尝试探讨了华南地区各向异性的起源和深部地幔流特征.华南地块东部,软流圈各向异性呈NW-SE向,各向异性主要来源于软流圈,壳幔具有垂直连贯的变形特征;南北构造带的中段,软流圈各向异性大致为N-S向,这一区域的造山作用虽然对岩石圈造成了巨大变形,但是并未显著影响软流圈变形,并且各向异性的主要来源可能是岩石圈地幔;在南北构造带中,30°N可能是地幔各向异性的过渡带,30°N以南的川滇地区,软流圈各向异性的方向出现了环形特征;菲律宾板块向欧亚板块下的俯冲到达地幔转换带,这种俯冲可能带动了西太平洋地幔向华南块体下的流动;华南地区的软流圈流场自西向东显示出顺时针旋转的特征,并在扬子板块东部与来自菲律宾板块下的西南向的地幔流相遇. 展开更多

关键词 地幔对流 各向异性 软流圈 华南 数值模型

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大陆动力学数值模拟:问题、进展与展望 被引量：7

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作者 李忠海 崔起华 +3 位作者 钟辛易 刘明启 王杨 皇甫鹏鹏 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期238-258,共21页

大陆动力学是地球动力学的基本组成部分,是板块构造理论的重要拓展,是固体地球科学的核心命题之一。在系统的地质、地球物理和地球化学观测的基础上,数值模拟是探讨大陆动力学过程和机制的有效手段。本文主要基于大陆动力学数值模拟,围... 大陆动力学是地球动力学的基本组成部分,是板块构造理论的重要拓展,是固体地球科学的核心命题之一。在系统的地质、地球物理和地球化学观测的基础上,数值模拟是探讨大陆动力学过程和机制的有效手段。本文主要基于大陆动力学数值模拟,围绕大陆形成和演化过程的四个关键科学问题进行总结和探讨。(1)大陆起源与早期地球动力学演化。现今观测到的最早的大陆地壳岩石来自冥古宙,说明地球早期就已经开始大陆地壳的形成;关于当时的构造体制,存在多种不同的模式及其过渡和转换(岩浆洋、热管、滞盖等),该问题的约束甚少,是一个地球动力学的前沿科学问题。(2)大陆岩石圈的稳定性与破坏。大陆岩石圈形成之后经历几十亿年尺度的长时间演化,有些克拉通可以保持大致的稳定性直至现今,而有的克拉通却在显生宙期间经历显著的改造和破坏,无论其稳定存在还是改造破坏,都是值得深入探讨的科学问题。(3)大陆深俯冲与极限折返。超高压岩石折返代表了地球表层物质由浅入深而又由深及浅的物质循环,系统的观测和模拟对该过程和机制已有比较清晰的理解;而近年来观测到的200~350 km的超深折返岩石又提出新的挑战,其模式和机制有待进一步探索。(4)大陆碰撞造山差异性。造山带解析是大陆动力学研究的核心内容,伴随日益精细化的地学观测,也对动力学模拟提出了新的挑战,多地体的复合造山动力学值得进一步探究;同时,青藏高原作为最重要的碰撞造山带,其一级动力学驱动力仍不明确。本文在系统探讨这些科学问题的基础上,进一步提出大陆动力学数值模拟的未来研究方向:一方面是问题导向型,针对上述仍未解决的重要科学问题,尤其是一级控制机制问题,通过创新思路和精细模拟,并与观测进行系统对比分析,最终给出答案;另一方面是技术导向型,极力发展新的数值模拟方法和技术(例如双相流乃至多相流),以适应复杂地质演化中的相变、流体、熔体、地表过程等的模拟需求,这两个研究方向的发展将共同提高大陆动力学过程和机制的认知水平,促进大陆动力学理论的发展。 展开更多

关键词 大陆起源 大陆岩石圈稳定性 克拉通破坏 大陆深俯冲 超高压折返 大陆碰撞造山 数值模拟

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基于PSR+云模型的室内地震应急避难场所的韧性评估 被引量：1

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作者 李海凌 刘睿玲 张怀 《地震工程学报》 北大核心 2025年第1期143-151,共9页

为评估室内地震应急避难场所的韧性等级,提出一种基于压力-状态-响应(PSR)模型+云模型的室内地震应急避难场所韧性评估方法。从PSR角度构建室内地震应急避难场所韧性评估指标体系,划分韧性评估等级标准,利用AHP-DEMATEL为指标赋权,并结... 为评估室内地震应急避难场所的韧性等级,提出一种基于压力-状态-响应(PSR)模型+云模型的室内地震应急避难场所韧性评估方法。从PSR角度构建室内地震应急避难场所韧性评估指标体系,划分韧性评估等级标准,利用AHP-DEMATEL为指标赋权,并结合云模型构建室内地震应急避难场所的韧性评估模型。以该模型对绵阳市九洲体育馆进行实证分析,分别确定其压力韧性、状态韧性、响应韧性的隶属度等级,最终得到综合等级C 2的结论,与九洲体育馆在汶川地震中表现出的韧性状态吻合,验证了模型的有效性。 展开更多

关键词 韧性评估 室内地震应急避难场所 避难建筑 PSR模型 云模型

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动力地形控制下的大河水系演化 被引量：1

5

作者 陈磊 王平 张怀 《沉积学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期894-911,共18页

大河既是人类文明的发源地,也是大陆地貌乃至地球表层系统中最重要的组成部分。大河水系形成与演化的决定性因素是大陆构造演化引起地形的改变。传统观念认为,大河水系的演化主要受板块构造的影响即“构造地形”,但越来越多的证据表明,... 大河既是人类文明的发源地,也是大陆地貌乃至地球表层系统中最重要的组成部分。大河水系形成与演化的决定性因素是大陆构造演化引起地形的改变。传统观念认为,大河水系的演化主要受板块构造的影响即“构造地形”,但越来越多的证据表明,地球地形并非单纯由板块水平运动塑造,还包括由地幔对流造成的“动力地形”的影响。从深部地幔对流控制下的动力地形与地貌演化模型两方面,分别介绍了其概念,模拟计算以及模型验证。并以北美、澳大利亚、南美以及非洲的大河水系演化为例,阐明了大河水系的演化与长波长动力地形之间存在的耦合关系,相对于构造作用的局部影响,长波长动力地形能影响甚至改变大陆尺度上的水系演化模式。最后简要综述了亚洲的构造背景及动力地形研究进展,亚洲特别是东亚地区从侏罗世开始就受到了多阶段板块汇聚与俯冲的影响,动力地形情况复杂,但最近的研究表明东亚地区的水系演化与动力地形之间存在相应联系,这对亚洲地区的构造—沉积演化研究具有重要的指示意义。 展开更多

关键词 动力地形 水系演化 地貌演化模型 地幔对流

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自支撑相变压裂技术中相变热对裂缝温度的影响

6

作者 张楠林 刘福深 +5 位作者 姜亮亮 罗志锋 琚宜文 刘平礼 赵立强 裴宇昕 《石油勘探与开发》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1374-1383,共10页

采用差示扫描量热法测试了相变流体热通量曲线,以此建立反映相变转化率与温度、时间关系的反应动力学模型,进而构建了考虑相变热的裂缝和岩体温度场模型,采用前人建立的温度场模型验证了本模型的可靠性,利用新模型研究了不同注入参数、... 采用差示扫描量热法测试了相变流体热通量曲线,以此建立反映相变转化率与温度、时间关系的反应动力学模型,进而构建了考虑相变热的裂缝和岩体温度场模型,采用前人建立的温度场模型验证了本模型的可靠性,利用新模型研究了不同注入参数、相变压裂液性能参数对裂缝和岩体温度变化的影响规律。研究表明:缝内温度在不同位置、不同时间受注入冷流体的冷却效应和相变过程中的放热效应交替主导;压裂液注入初期,缝内温度较高、相变速度较快,相变放热对储层岩石温度影响较大;注入后期,缝内温度降低,相变放热速度减慢、压裂液对储层岩石的冷却效应增强。相变热对裂缝温度的影响较大,与不考虑相变热相比,当考虑相变热时,注液结束时缝内温度均有不同程度上升,当相变热由20J/g上升至60J/g时,缝内温度上升最大值由2.1℃升至6.2℃。相变热和相变流体(PF)体积分数与裂缝温度变化呈正相关,比热容则与温度变化呈负相关。随着注入时间的增加,缝口温度、相变速度逐渐降低,最大相变速度和最大温度差值位置逐渐从缝口转移到距缝口约10 m处。 展开更多

关键词 自支撑相变压裂 原位自生支撑剂 反应动力学 相变热 相变速度 裂缝温度

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显生宙碰撞造山带超高温变质作用的加热机制:来自二维数值模拟的约束

7

作者 樊银龙 张立飞 +3 位作者 李忠海 焦淑娟 王杨 邹雷 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1044-1060,共17页

大量的岩石学证据表明:碰撞造山带中常发育900~1100℃的超高温变质作用。然而,碰撞造山带中如何出现如此极端的超高温条件仍然存在争议。为了更好地理解超高温变质作用加热机制和碰撞造山带中主要热源的相对贡献,我们建立了一系列高分... 大量的岩石学证据表明:碰撞造山带中常发育900~1100℃的超高温变质作用。然而,碰撞造山带中如何出现如此极端的超高温条件仍然存在争议。为了更好地理解超高温变质作用加热机制和碰撞造山带中主要热源的相对贡献,我们建立了一系列高分辨率二维热-动力学模型,借此探讨了俯冲大陆岩石圈密度亏损程度、大陆地壳放射性生热率和大陆汇聚速率等因素对碰撞造山过程中超高温变质主要热源的影响。当大陆岩石圈密度亏损(Δρ=ρ软流圈地幔-ρ岩石圈地幔)大于50kg/m^(3)时,有利于发生大陆平板俯冲,软流圈地幔无法上涌为地壳物质提供热源;此时,具有较高放射性生热率(>3μW/m^(3))的地壳可以发生“浅俯冲-折返”型超高温变质作用。而当大陆岩石圈密度亏损小于10kg/m^(3)时,大陆上地壳在深俯冲阶段首先发生超高压榴辉岩相变质作用,随后伴随着大陆岩石圈地幔后撤和软流圈上涌,进而出现以异常高的地幔热流加热为主的“深俯冲-折返”型超高温变质作用。此外,较低的大陆汇聚速率(<1cm/yr)更有利于“深俯冲-折返”型超高温变质作用的产生。将数值模拟结果与特提斯构造域的变质岩石数据和地球物理观测进行对比,我们认为在现今板块构造体制下,由具有密度亏损程度较高的大陆岩石圈平俯冲有利于“浅俯冲-折返”型超高温变质作用的发生,而由密度亏损程度较低的大陆岩石圈俯冲可能导致“深俯冲-折返”型超高温变质作用的产生。 展开更多

关键词 超高温变质作用 碰撞造山带 大陆岩石圈密度 数值模拟 特提斯构造域

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华北泥河湾盆地铺路哺乳动物群的磁性地层学定年

8

作者 李嘉皓 刘平 高显丽 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期225-240,共16页

华北泥河湾盆地的晚新生代河湖相沉积地层,产出了十分丰富的旧石器和哺乳动物化石,记录了早期人类活动以及晚上新世以来哺乳动物群的演化过程.作为广义泥河湾动物群之一,铺路动物群化石点位于盆地内的壶流河东侧,含有晚上新世及早更新... 华北泥河湾盆地的晚新生代河湖相沉积地层,产出了十分丰富的旧石器和哺乳动物化石,记录了早期人类活动以及晚上新世以来哺乳动物群的演化过程.作为广义泥河湾动物群之一,铺路动物群化石点位于盆地内的壶流河东侧,含有晚上新世及早更新世哺乳动物化石.本文结合生物地层学和岩石地层学,对含铺路哺乳动物化石的河湖相沉积物,进行详细的岩石磁学及高分辨率的磁性地层学研究,旨在对铺路哺乳动物群进行精确定年.结果表明,铺路剖面河湖相沉积物的磁性矿物主要为磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿,平均粒度以准单畴为主.铺路剖面河湖相沉积物记录了布容正极性时(Brunhes normal chron)早期、松山负极性时(Matuyama reverse chron)、高斯正极性时(Gauss normal chron)和吉尔伯特负极性时(Gilbert reverse chron)晚期,铺路动物群产出在留尼旺(Réunion)地磁漂移之前,凯纳(Kaena)负极性亚时之后,年代约为3.0~2.2 Ma.本研究结果将广义泥河湾动物群的年代下限延至约3.0 Ma.此外,结合泥河湾盆地古气候学及古环境学研究结果,表明在上新世与更新世过渡期间,泥河湾动物群的演化受气候环境变化的影响,更适应干旱寒冷的生存环境. 展开更多

关键词 泥河湾盆地 磁性地层学 泥河湾动物群 铺路动物群 晚上新世

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南海潜在海啸传播过程的数值模拟:初始海啸衰减的影响

9

作者 杨少华 石耀霖 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期3802-3815,共14页

准确预估南海海啸风险是有效防灾减灾的前提.前人一般把弹性半无限空间背景下解算出来的海底位错直接等同于初始海啸分布,继而开展海啸传播过程研究.由于断层破裂并非瞬时完成,破裂过程会导致初始海啸波高小于海底位错量,即初始海啸衰减... 准确预估南海海啸风险是有效防灾减灾的前提.前人一般把弹性半无限空间背景下解算出来的海底位错直接等同于初始海啸分布,继而开展海啸传播过程研究.由于断层破裂并非瞬时完成,破裂过程会导致初始海啸波高小于海底位错量,即初始海啸衰减.本文基于高精度地形和高密度网格,求解非线性浅水方程,分别针对马尼拉断裂带的南段、中段和北段,构建南海海啸传播数值模型,试图定量考察初始海啸衰减作用对南海海啸的影响.模拟结果表明一定幅度的初始波高衰减将导致几乎相同幅度的海啸波高衰减,相应的偏差可以忽略.在保守的初始海啸衰减幅度(10%)下,模拟结果显示我国东南沿海、越南东部沿海和巴拉望岛为海啸危险区.另外,模型显示科里奥利力导致的波高变化幅度小于5 cm且其分布样式符合预期,这进一步佐证了数值模型的可靠性,也表明在实际南海海啸模拟中可以忽略科里奥利力进而提高计算效率.结合前人的沉积学认识和本文的数值模拟结果,本文认为南澳岛、西沙东岛和越南绥和周边曾同时遭受海啸侵袭,产生海啸的断裂带最有可能是马尼拉断裂带南段.后续有必要加强南澳岛、西沙东岛和越南东部的沉积学研究,识别更早的海啸事件,以期有力约束南海下次海啸事件的发生年份. 展开更多

关键词 海啸危险性 初始海啸衰减 数值模拟 科里奥利力 南海

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金属氧化物及氢氧化物去除水中氟离子的研究进展 被引量：4

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作者 杨辰 谢友友 +3 位作者 左景栾 琚宜文 琚丽婷 郑建中 《化工环保》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期659-665,共7页

综述了金属氧化物及氢氧化物除氟吸附材料的研究进展,主要包括铝基、铁基、稀土类、层状双金属氢氧化物及其他金属氧化物及氢氧化物。介绍了金属氧化物及氢氧化物的吸附性能、吸附反应机理及改性方法。指出今后的研究方向为:开展对高效... 综述了金属氧化物及氢氧化物除氟吸附材料的研究进展,主要包括铝基、铁基、稀土类、层状双金属氢氧化物及其他金属氧化物及氢氧化物。介绍了金属氧化物及氢氧化物的吸附性能、吸附反应机理及改性方法。指出今后的研究方向为:开展对高效、高选择性、易再生复合材料的研究,进一步提高材料对水中氟离子的去除性能及其对复杂水质条件的适应能力;加强材料对实际废水除氟效果的评价以及材料再生技术的研究,以节约资源,降低处理成本。 展开更多

关键词 金属氧化物 氢氧化物 氟离子 吸附材料

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长短时记忆神经网络在中期地震预报中的探索--以川滇地区为例 被引量：11

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作者 李林芳 石耀霖 程术 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期12-25,共14页

利用机器学习方法对地震活动大数据进行挖掘,识别出一些过去认识不到的异常,提高地震预测的准确性,是一个非常具有挑战性的科学问题.本文基于川滇部分地区(24°N—32°N,98°E—106°E)地震目录,采用滑动的时空窗口,选... 利用机器学习方法对地震活动大数据进行挖掘,识别出一些过去认识不到的异常,提高地震预测的准确性,是一个非常具有挑战性的科学问题.本文基于川滇部分地区(24°N—32°N,98°E—106°E)地震目录,采用滑动的时空窗口,选取16个反映地震时空强度分布特征的地震预测因子,建立了长短时记忆(LSTM)神经网络,对研究区域9个子区块未来一年的最大地震震级进行预测.通过设置训练集∶测试集=8∶2和训练集∶测试集=7∶3两个不同的训练测试模型,对过往发生的地震进行了回溯性预报.结果表明:训练集∶测试集=7∶3模型能够利用1970年1月至2004年9月的地震目录进行学习,成功回溯性预报2008年汶川地震;训练集∶测试集=8∶2模型利用1970年1月至2009年5月资料进行训练,回溯性预报2010—2019年间6级以上地震的R评分为0.407,回溯性7级地震预报时准确率高达92.31%.本文还探讨性给出预测意见:2022年2月前研究区西部、中部、东部、西南部存在发生5.1~5.3级地震的潜在危险性. 展开更多

关键词 中期地震预报 长短时记忆神经网络 预报因子 R值 川滇地区

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基于钻孔应变观测资料分析远震造成的动态库仑应力变化 被引量：13

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作者 李富珍 任天翔 +2 位作者 池顺良 张怀 石耀霖 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1949-1974,共26页

已有证据充分证明了大地震远震触发作用的存在.为认识其机理,需要深入探究大地震产生的远场动态应力对断层面应力及断层地震活动性的影响.四分量钻孔应变仪作为超宽频地壳应力监测的重要手段,可以直接记录地震波传来时造成的动态水平应... 已有证据充分证明了大地震远震触发作用的存在.为认识其机理,需要深入探究大地震产生的远场动态应力对断层面应力及断层地震活动性的影响.四分量钻孔应变仪作为超宽频地壳应力监测的重要手段,可以直接记录地震波传来时造成的动态水平应变和应力,这些资料对动态库仑应力变化及其影响的研究有着重要意义,而迄今尚未得到足够重视和应用.本文通过对高台、通化台的四分量钻孔应变仪记录到的2018年太平洋地区4次大地震事件数据进行分析,识别出了P波、S波和面波等不同震相,运用应力花瓣方法分析了它们的特点,计算了它们各自引起的动态应力变化,展示了利用钻孔应变实际观测资料定量研究不同震级大小、不同震中距离的远震地震波在台站位置处的地壳造成动态应力变化的可行性.研究发现,台站位置处动态应力变化的主应力轴方向大体与震中方位角一致,并讨论了对台站附近断层面上动态库仑应力的影响.定量计算结果表明,这4次地震在高台、通化台附近断层面产生的动态库仑应力变化峰值在数百帕量级,低于一般认为的动态触发阈值,也的确没有观测到被动态触发地震活动.但是本文的思路和方法,对今后更大远震可能产生的触发效应提供了研究基础. 展开更多

关键词 四分量钻孔应变仪 应变地震波 动态触发 动态库仑应力

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基于Boussinesq型方程的钱塘江涌潮数值模拟 被引量：8

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作者 黄婷 张怀 石耀霖 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期79-95,共17页

钱塘江因其恢弘的涌潮现象而举世闻名,对钱塘江涌潮形成机理的探究具有理论与应用双重价值.本文建立了考虑非线性、频散以及耗散作用的二维高阶Boussinesq型方程,并结合有限体积数值方法来描述钱塘江涌潮这一物理过程,复演了最具代表性... 钱塘江因其恢弘的涌潮现象而举世闻名,对钱塘江涌潮形成机理的探究具有理论与应用双重价值.本文建立了考虑非线性、频散以及耗散作用的二维高阶Boussinesq型方程,并结合有限体积数值方法来描述钱塘江涌潮这一物理过程,复演了最具代表性的“交叉潮”、“一线潮”和“回头潮”三大潮景,同时展现了涌潮的二次自由面起伏现象,重现了钱塘江涌潮的形成、发展和消亡三个完整阶段.从涌潮高度、涌潮速度等涌潮传播表征指标进行探究,分析了不同河段潮景的形成过程以及特征,模拟结果与实际观测结论相吻合.潮景的形成是涌潮进入不同发展阶段的重要标志,“交叉潮”出现在涌潮的形成初期,Froude数接近1,涌潮高度在0.5 m左右;涌潮进入盐官河段后,强度开始增强,形成“一线潮”,Froude保持在1.45以上,涌潮高度最大可达3 m以上;“回头潮”出现之后,涌潮强度开始减弱,于三工段区域再次形成小规模的“一线潮”,Froude数在1.3~1.4之间,涌潮高度约为2 m;七堡之后,上溯的涌潮进入消亡阶段,Froude数减小至1.3以下,涌潮高度约为1 m.此次研究有助于对钱塘江涌潮特性的进一步认识. 展开更多

关键词 钱塘江 涌潮 BOUSSINESQ型方程 频散 数值模型

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基于钻孔应变地震波记录确定地震面波应变震级 被引量：8

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作者 李富珍 张怀 +1 位作者 唐磊 石耀霖 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1620-1631,共12页

近年发展的高采样率的钻孔应变仪可以记录到地震波造成的水平应变,是动态库仑应力研究的重要手段.利用钻孔应变仪记录的应变地震波确定地震震级,是一个重要的科学课题.本文收集了我国10个应变台站四分量钻孔应变仪2020年1—3月记录的10... 近年发展的高采样率的钻孔应变仪可以记录到地震波造成的水平应变,是动态库仑应力研究的重要手段.利用钻孔应变仪记录的应变地震波确定地震震级,是一个重要的科学课题.本文收集了我国10个应变台站四分量钻孔应变仪2020年1—3月记录的10 Hz采样应变地震波资料,共选出震级M≥4.0的浅源地震68个,用最小二乘法求得应变震级公式为Mε=lg E max+1.65 lg(Δ)+1.43.对于6.5级以下的地震,计算得到的应变震级ε与中国地震台网中心公布的震级M CENC基本一致:M CENC=1.03ε-0.23,但本研究中的两个7级地震,应变震级出现了震级饱和现象.本文的基本结论是:应变定震级是可行的,但对于两个7级地震的饱和现象需要进一步深入研究,因为它们不但涉及震级确定,而且涉及远震动态库仑应力触发地震的研究.今后要对更多的大震钻孔应变波形记录进行分析. 展开更多

关键词 四分量钻孔应变仪 应变震级 震级测定 震级偏差

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华北平原地下水开采对区域地震活动性的影响 被引量：5

15

作者 窦甜甜 程惠红 +1 位作者 周元泽 石耀霖 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期2931-2944,共14页

华北作为中国大陆强震区,同时也是我国人口最多的平原,20世纪60年代以来经历了大规模的地下水开采.本文基于华北平原1959—2016年地下水水位变化,结合区域地质背景建立了有限元孔隙弹性模型,定量分析地下水开采对区域地震活动性的影响.... 华北作为中国大陆强震区,同时也是我国人口最多的平原,20世纪60年代以来经历了大规模的地下水开采.本文基于华北平原1959—2016年地下水水位变化,结合区域地质背景建立了有限元孔隙弹性模型,定量分析地下水开采对区域地震活动性的影响.结果显示,地下水开采引起的卸载作用导致区域地壳隆升,最大约35 mm,同时在垂直方向上产生拉伸,地下10 km深度处拉应力最大达92 kPa.根据华北地区历史地震震源参数计算库仑应力变化,结果表明地下水弹性卸载增大了断层面上的正应力,但开采引起的孔隙压力减小使开采区内库仑应力变化为负,而开采区外结果为正.通过分析认为库仑应力变化结果受断层产状、位置等的影响,华北平原地下水开采减小了该地区强震发生的可能性,但随着开采速率放缓及未来可能的水位抬升,会对区域地震活动性产生进一步影响. 展开更多

关键词 华北平原 地下水开采 应力变化 地震活动性

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为何塔里木盆地独立于青藏高原整体变形之外而柴达木盆地却并入其中? 被引量：4

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作者 裴旭 皇甫鹏鹏 +1 位作者 李忠海 石耀霖 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期4259-4272,共14页

青藏高原北缘盆地与高原之间的协调变形是青藏高原壳幔演化变形的核心问题之一.塔里木盆地和柴达木盆地虽然都位于青藏高原北缘,但最终表现出不同结果;其中,柴达木盆地并入青藏高原并随之整体变形,而塔里木盆地仍然保持其几何和力学完整... 青藏高原北缘盆地与高原之间的协调变形是青藏高原壳幔演化变形的核心问题之一.塔里木盆地和柴达木盆地虽然都位于青藏高原北缘,但最终表现出不同结果;其中,柴达木盆地并入青藏高原并随之整体变形,而塔里木盆地仍然保持其几何和力学完整性,从而独立于青藏高原的整体变形之外.两盆地差异性演化的物理机制研究目前仍较为薄弱.本文基于塔里木盆地与柴达木盆地的共性与差异性,以青藏高原一级构造演化为约束,建立二维热-动力学数值模型,通过系统的数值模拟实验,研究坚硬块体并入高原的壳幔变形过程及其控制因素.实验结果表明,坚硬块体是否并入高原并成为其一部分主要受控于坚硬块体的长度和地壳强度.具体地,坚硬块体越长,地壳强度越大,越不容易并入高原内部.因而,相比于柴达木盆地,面积更大更坚硬的塔里木盆地更难并入青藏高原. 展开更多

关键词 柴达木盆地 塔里木盆地 青藏高原 岩石圈变形 数值模拟

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王仁先生在地震预报中的开拓性工作 被引量：3

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作者 石耀霖 胡才博 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期3429-3441,共13页

中国是一个多地震和强地震的国家,地震预报是当代科学最具挑战性的课题之一.王仁先生从20世纪70年代起开展了前瞻性和开拓性的工作,他的思想的科学性已经被半个世纪以来的地震科学进展所证明.本文简要回顾了王仁先生关于地震预报的科学... 中国是一个多地震和强地震的国家,地震预报是当代科学最具挑战性的课题之一.王仁先生从20世纪70年代起开展了前瞻性和开拓性的工作,他的思想的科学性已经被半个世纪以来的地震科学进展所证明.本文简要回顾了王仁先生关于地震预报的科学思想和实践,以及这些思想在近年来取得的突出进展,展望了今后数值地震预报在高性能计算物理模型驱动和机器学习数据驱动下的发展前景. 展开更多

关键词 王仁 地球动力学 地震预报 数值预报

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藏南亚东地区超高温叠加的榴辉岩中文象浅色体成因及其对软流圈上涌的制约

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作者 吴晨光 张立飞 +1 位作者 张贵宾 王杨 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期2238-2256,共19页

在藏南亚东地区榴辉岩中新识别出的超高温变质作用拓展了对喜马拉雅这一正在进行中的陆陆碰撞造山带的认识,但是对于该超高温变质作用的时代及热源目前仍缺乏限定。本文在藏南亚东地区超高温叠加的榴辉岩中发现了一种文象结构的浅色体... 在藏南亚东地区榴辉岩中新识别出的超高温变质作用拓展了对喜马拉雅这一正在进行中的陆陆碰撞造山带的认识,但是对于该超高温变质作用的时代及热源目前仍缺乏限定。本文在藏南亚东地区超高温叠加的榴辉岩中发现了一种文象结构的浅色体。该浅色体由大量文象结构的斜长石、石英以及中条纹长石组成,是变质熔体冷却结晶的产物。通过详细的矿物学、地球化学、地质温度计和锆石年代学研究发现:该熔体最初是由片麻岩部分熔融产生,在榴辉岩相条件下侵入榴辉岩,体系的温度在~16Ma时至少为900℃;随后发生近等温降压折返,在~15Ma时温度仍保持在~950℃,并开始冷却结晶。由于被侵入的榴辉岩在~17Ma时温度仅为750℃,说明该地区的岩石在大约2Myr的时间内温度升高了200℃,要求有异常热源提供热量。结合区域上在具有时空一致性的南北向裂谷和可能的俯冲印度岩石圈的撕裂,由此导致的软流圈上涌可以作为喜马拉雅中部的榴辉岩在早中新世快速升温达到超高温变质作用叠加的热源,对喜马拉雅造山带的演化具有重要意义。 展开更多

关键词 喜马拉雅 亚东地区 超高温变质作用 快速加热 软流圈上涌

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构造与地表过程相互作用:正断层陡崖形态和几何特征分析 被引量：2

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作者 李伊菲 石耀霖 张怀 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期3740-3750,共11页

量化分析构造、侵蚀与气候之间的相互作用关系是现代地球动力学的前沿.断层陡崖是伸展构造环境中的一种常见地貌特征,是构造与地表过程密切耦合作用下演化的结果.断层崖面形态各异,如断层陡坎、断层三角面和断层梯形面等.本文基于数值... 量化分析构造、侵蚀与气候之间的相互作用关系是现代地球动力学的前沿.断层陡崖是伸展构造环境中的一种常见地貌特征,是构造与地表过程密切耦合作用下演化的结果.断层崖面形态各异,如断层陡坎、断层三角面和断层梯形面等.本文基于数值模拟方法,对断层滑动速率、断层滑动周期、河流下切系数、山坡蠕移系数等关键性控制因素对断层崖形态和几何特征的影响进行了系统分析,主要结论为:依据参数空间的动力学对比模拟结果,可以将断层陡崖分为三个主要类型,即沟壑型、断层三角面型和尖锥型;断层陡崖的最终形态主要受地表演化过程(即河流下切、山坡蠕移)的控制;三角面型陡崖的高度和宽度随时间增大,但坡度角在演化过程中基本不变,其几何特征主要受控于断层滑动速率,且在相同的气候和岩性条件下,与断层滑动速率呈正相关;在十万年时间尺度下,断层滑动周期与三角面的形态和几何特征基本无关.断层滑动速率与三角面坡度角间的正相关关系可用于解释观测数据的统计结果,如希腊和保加利亚的观测数据. 展开更多

关键词 正断层陡崖 断层滑动速率 地表演化 数值模型

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一种求解黏弹塑性介质流动的全隐格式算法

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作者 金一民 张怀 石耀霖 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期3242-3257,共16页

在岩石圈动力学数值模拟中,现有的黏弹塑性数值模型通常在每个时间步先使用迎风间断Galerkin方法对偏应力张量进行旋转,然后使用Particle-In-Cell(PIC)方法或场方法求解对流方程,所构成的时间离散格式为显格式或半隐格式.我们将黏弹塑... 在岩石圈动力学数值模拟中,现有的黏弹塑性数值模型通常在每个时间步先使用迎风间断Galerkin方法对偏应力张量进行旋转,然后使用Particle-In-Cell(PIC)方法或场方法求解对流方程,所构成的时间离散格式为显格式或半隐格式.我们将黏弹塑性介质的经典数值模型和非牛顿流体力学领域的黏弹性流体问题计算方法相结合,提出了一种基于有限单元法的求解黏弹塑性介质流动的全隐格式算法.本文通过数值实验将这种全隐格式算法与PIC方法和半隐格式算法进行了详细的对比,实验结果表明全隐格式算法的数值稳定性优于PIC方法,而当Deborah数较高时精度优于半隐格式算法.同时,我们在应力场引入三阶WENO(Weighted Essentially Non-Oscillatory)限制器,可以在保留数值解精度的同时有效消除应力集中引起的数值振荡. 展开更多

关键词 隐格式 迎风间断Galerkin法 WENO限制器 黏弹塑性介质

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