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东菲律宾海帕里西维拉海盆多金属结核中元素赋存特征及古环境记录

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东菲律宾海帕里西维拉海盆多金属结核中元素赋存特征及古环境记录

作者：程宇龙自然资源部第三海洋研究所

学位级别：硕士

多金属结核不仅具有巨大的潜在经济价值,还能够记录古环境的变化。本文以东菲律宾海帕里西维拉海盆的多金属结核为研究对象,进行了全岩地球化学分析、X射线衍射仪矿物分析和显微镜岩相观察,并通过扫描电镜观察了矿物的形态。本文采用微... 详细信息

多金属结核不仅具有巨大的潜在经济价值,还能够记录古环境的变化。本文以东菲律宾海帕里西维拉海盆的多金属结核为研究对象,进行了全岩地球化学分析、X射线衍射仪矿物分析和显微镜岩相观察,并通过扫描电镜观察了矿物的形态。本文采用微区X射线荧光光谱分析了结核的元素分布,使用电子探针和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱分析了结核微区的元素赋存特征,并应用原位微区古地磁等方法构建结核的年代学框架。在此基础上,探讨了结核的成因、元素富集规律及古环境记录。全岩分析显示,研究区结核Fe平均为19.2%,Mn为10.2%,Mn/Fe比值仅为0.54,(Co+Ni+Cu)%平均为0.27%,ΣREY(稀土元素和钇)平均为967μg/g,稀散元素Ge、Se、Cd、In和Tl较为富集。结核主要的锰相矿物是δ-Mn O,还含有少量的钙锰矿(或布赛尔矿)。结核具有Ce的正异常、Y的负异常(Y/Ho 100μg/g),指示结核总体为水成型结核,主要形成于氧化环境中。微区分析表明,结核包壳主要由含δ-Mn O的水成型富铁层构成,Fe O平均为28.7%,Mn O平均为21.9%,Mn/Fe比值平均为0.93,(Co+Ni+Cu)%含量平均为0.60%;但边部存在薄层(<100μm)的成岩型富锰层,Fe O平均3.41%,Mn O平均52.6%,Mn/Fe比值平均为17.5,(Co+Ni+Cu)%含量平均为3.49%。富锰层可能形成于末次盛冰期(20～30 ka)以来的亚氧化环境。本研究还发现,结核核部气孔状岩屑中存在成岩成因的富锰矿物,其Mn O含量为22.5%～64.7%,Fe O含量为0.46%～7.05%,Mn/Fe比值为3.96～126。核部富锰矿物从纹层状变化为纤维状,Co、Ni和Cu倾向于保留在纹层状富锰矿物中。核部富锰矿物可能是包壳成分向核部活化迁移形成的。此外,研究区结核中Co、Ni、Cu和REY元素的富集均存在一个“拐点”。LA-ICP-MS分析显示,结核微区中的ΣREY平均为2066μg/g,明显高于全岩的结果。结核中REY(尤其是HREE)主要富集于锰相矿物中。本文基于原位微区古地磁定年和Co年代学,来解读结核中的古海洋环境及古气候演化信息。研究区结核开始生长于第四纪早期(2.5～2.8 Ma),生长速率为1.5～8.2 mm/Ma。从内向外,结核包壳由纹层状变化为柱状结构。结核内部的纹层状结构中10(?)锰矿物主要为不稳定的I型布赛尔矿,Mo含量(250μg/g)较高,δCe(1.51)及LREE/HREE(7.94)较低,反映了AABW活动相对较弱,底层水氧化性总体较低;而外部的柱状结构中10(?)锰矿物主要为稳定的钙锰矿(或II型布赛尔矿),Mo(123μg/g)较低,δCe(2.07)及LREE/HREE(9.54)较高,反映了AABW相对活跃,底层水氧化性总体较高。两种结构的分界处年龄为1.1～1.5 Ma。～1.2 Ma以来,结核的Fe/Mn比值与深海底栖有孔虫δO具有良好的对应关系,并显示出从～4万年向～10万年周期的转变,对应于“中更新世革命”的气候转型。

关键词：多金属结核元素赋存古环境记录

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双轴光电跟踪转台的完全跟踪控制研究

双轴光电跟踪转台的完全跟踪控制研究

作者：程宇龙北京理工大学

学位级别：硕士

双轴光电跟踪转台是集光、机、电与计算机应用于一体的复杂系统,在军事领域和民用领域都有着广泛的应用。本文针对双轴光电跟踪转台系统在野外快速移动条件下跟踪精度不够、系统动态响应能力不足的问题,对完全跟踪控制策略以及目标检测... 详细信息

双轴光电跟踪转台是集光、机、电与计算机应用于一体的复杂系统,在军事领域和民用领域都有着广泛的应用。本文针对双轴光电跟踪转台系统在野外快速移动条件下跟踪精度不够、系统动态响应能力不足的问题,对完全跟踪控制策略以及目标检测跟踪算法展开了研究,从控制算法和目标检测跟踪算法两方面做出改进,提高系统的跟踪精度,保证系统的动态响应性能,具有重要的现实意义。首先,针对转台的跟踪精度不足、动态性较差的问题,进行了完全跟踪控制的研究。并且针对完全跟踪控制只适用于低阶线性对象的缺点,提出一种基于控制量细分的完全跟踪控制算法,该算法不受系统模型阶数限制,并在一定程度上提高了稳定跟踪精度,同时保证了系统动态响应性能。其次,为了提取目标位置,为跟踪转台提供精确的指令信号,进行了目标检测跟踪算法的研究,并针对光电跟踪转台在野外条件下进行跟踪时,由于存在光照条件变化、相似背景物体等干扰因素而导致跟踪精度较差的问题,设计了基于多种特征融合的分层粒子滤波算法。该算法在粒子滤波的基础上,通过层次化地利用目标的角点、颜色和边缘特征来确定粒子的权值,最终确定目标的位置,很好地提高了跟踪精度,且算法具有很好的鲁棒性。最后,设计了模拟室外实际跟踪的实验环境,另外构建了一套基于RTW和xPC Target的半实物仿真实验系统,一方面为本文提供了实验平台,另一方面也为今后的理论研究和工程应用打下了基础。通过实验验证了本文提出算法的良好的跟踪性能和鲁棒性。

关键词：双轴转台完全跟踪控制粒子滤波半实物仿真

晚新生代日本海古生产力演化——研究进展评述

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沉积学报 2023年第6期41卷 1714-1738页

作者：程宇龙万世明中国科学院海洋研究所海洋地质与环境重点实验室山东青岛266071 中国科学院大学北京100049

【意义】海洋表层初级生产力及其生物泵过程是海洋碳循环的关键环节。日本海作为西北太平洋一个主要的边缘海,其晚新生代古生产力演化与区域构造/火山活动、东亚季风/西风、洋流演变、全球气候和海平面变化等密切相关,是探寻地球系统科... 详细信息

【意义】海洋表层初级生产力及其生物泵过程是海洋碳循环的关键环节。日本海作为西北太平洋一个主要的边缘海,其晚新生代古生产力演化与区域构造/火山活动、东亚季风/西风、洋流演变、全球气候和海平面变化等密切相关,是探寻地球系统科学的极佳窗口。【进展和结论】得益于一系列国际大洋钻探计划(DSDP31、ODP127/128和IODP346)等航次的相关研究,有关日本海古海洋演化,尤其是古生产力演化重建方面取得了许多重要认识。日本海古生产力的常用代用指标包括沉积物的微量元素组成、生物标志物、生源组分含量及同位素组成、微体古生物化石种属特征等。在地质时间尺度,日本海表层初级生产力主要取决于浮游生物必需的主要营养盐(氮、磷和硅)和微量营养盐(铁、锰、钴、锌、铜等),而日本海的营养盐主要通过风尘输入、火山活动、表层和深层洋流携带过来。在构造时间尺度,日本海古生产力的长期演化及其驱动机制(如风尘、火山铁肥和洋流贡献)尚不清楚,区域构造演化与海道开合、全球气候和海平面变化、火山活动及亚洲风尘输入演化等可能是关键驱动因素。在轨道—千年尺度,日本海沉积了深—浅色的韵律层,表层生产力大体表现出冰期降低而间冰期增加的特征,这主要取决于水体交换和层化状况改变导致的营养盐供应变化。目前,日本海古生产力的重建主要集中在晚第四纪,晚新生代构造尺度的研究则相对较少。【未来展望】由于日本海缺乏钙质生物沉积,硅藻化石显示出很好的研究潜力。在未来研究中,一方面要发展新指标体系如硅藻稳定同位素并结合硅藻种属组合,以重建日本海晚新生代古生产力的长期演化历史;另一方面需要深入探讨海洋初级生产力与区域构造演化及全球气候变化的联系。

关键词：日本海古生产力古海洋古气候国际大洋钻探计划

东菲律宾海多金属结核微区元素赋存特征及成因意义

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大地构造与成矿学 2023年第1期47卷 133-148页

作者：程宇龙李东义王爱军徐勇航自然资源部第三海洋研究所、海洋与海岸地质实验室福建厦门361005

多金属结核富含Mn、Fe、Co、Ni、Cu和REY(稀土元素和钇)等元素,具有巨大的潜在经济价值。东菲律宾海结核由包壳和核部岩屑(或泥团)构成,其Mn、Fe、Co、Ni和Cu含量介于南海结核和大洋结核之间,但该区域结核的微区特征尚不清楚。本文基于... 详细信息

多金属结核富含Mn、Fe、Co、Ni、Cu和REY(稀土元素和钇)等元素,具有巨大的潜在经济价值。东菲律宾海结核由包壳和核部岩屑(或泥团)构成,其Mn、Fe、Co、Ni和Cu含量介于南海结核和大洋结核之间,但该区域结核的微区特征尚不清楚。本文基于微区元素分析,探究了东菲律宾海结核的元素赋存特征及其成因意义。结果表明,东菲律宾海结核总体为水成成因,主要形成于氧化环境。结核包壳主要由含δ-MnO_(2)的水成型富铁层(FeO平均为28.7%,MnO平均为21.9%,Mn/Fe值平均为0.93)构成,但边部存在薄层(<100μm)的成岩型富锰层(FeO平均3.41%,MnO平均52.6%,Mn/Fe值平均为17.5),富锰层具有高NiO(2.71%)和CuO(1.45%)含量。根据Co经验公式估算,富锰层可能形成于末次盛冰期(LGM)以来。本研究还发现,结核核部气孔状岩屑中存在成岩成因的富锰矿物,其MnO含量为22.5%~64.7%,FeO含量为0.46%~7.05%,Mn/Fe值为3.96~126。相比包壳中富锰层,核部富锰矿物NiO(1.25%)和CuO(0.5%)含量明显减少。此外,核部富锰矿物具有从纹层状到纤维状的变化,且随MnO含量(43.8%→56.1%)增加,CoO(0.55%→0.02%)、NiO(2.04%→0.88%)、CuO(0.62%→0.43%)含量反而降低,指示了矿物演化过程中,Co、Ni和Cu倾向于保留在纹层状富锰矿物中。

关键词：东菲律宾海多金属结核微区元素赋存特征核部富锰矿物

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基于随机Hough变换的圆形目标检测实验

实验室研究与探索 2014年第7期33卷 130-133页

作者：张佳程宇龙北京理工大学自动化学院北京100081

针对REVS-50M小型光电跟踪系统基于颜色阈值检测所存在的误跟踪问题,设计了形状检测实验。在实验过程中,提出采用Hough变换检测圆形手动靶标的方法。但常规Hough变换存在许多缺点,并不适用于较为复杂的情况。进而引导学生采用随机Hough... 详细信息

针对REVS-50M小型光电跟踪系统基于颜色阈值检测所存在的误跟踪问题,设计了形状检测实验。在实验过程中,提出采用Hough变换检测圆形手动靶标的方法。但常规Hough变换存在许多缺点,并不适用于较为复杂的情况。进而引导学生采用随机Hough变换,并针对其随机采样带来的缺陷,对随机Hough变换做出了一些改进,利用了梯度信息减少无效累积,并在判断真圆时缩小了验证范围,从而优化了算法。

关键词：光电跟踪系统圆检测 Hough变换随机Hough变换

索马里海盆多金属结核中关键金属富集机制及古环境记录

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岩石学报 2023年第9期39卷 2778-2794页

作者：程宇龙徐勇航李东义陈坚李云海林梵宇尹希杰自然资源部第三海洋研究所海洋与海岸地质研究室厦门361005 福建省海洋物理与地质过程重点实验室厦门361005 中国科学院海洋研究所海洋地质与环境重点实验室青岛266071 中国科学院大学北京100049

多金属结核富含Mn、Fe、Ni、Cu等元素以及Co和REY(稀土元素和钇)等关键金属,是重要的大洋矿产资源。为了探究西北印度洋索马里海盆结核中关键金属的富集机制及古环境记录,本文使用X射线衍射仪(XRD)分析了一个结核的矿物成分,并通过激光... 详细信息

多金属结核富含Mn、Fe、Ni、Cu等元素以及Co和REY(稀土元素和钇)等关键金属,是重要的大洋矿产资源。为了探究西北印度洋索马里海盆结核中关键金属的富集机制及古环境记录,本文使用X射线衍射仪(XRD)分析了一个结核的矿物成分,并通过激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICPMS)和电子探针(EPMA)原位分析了该结核的微区元素组成。结果表明,研究区结核内层为柱状结构,中间为掌状,外层又变为柱状。结核主要由水成型富铁层构成,但外层中还存在薄的(100~200μm)成岩-混合型富锰层。富铁层MnO平均含量为25.1%,FeO为30.4%,Co为0.26%,Ni为0.24%,Cu为0.09%,ΣREY为1981×10^(-6)。富锰层MnO平均含量为52.0%,FeO为7.40%,Co为0.09%,Ni为2.45%,Cu为0.53%,ΣREY为719×10^(-6)。富铁层主要由含铁水羟锰矿构成,而富锰层主要由Ⅰ型布赛尔矿构成。Ni和Cu主要赋存于Ⅰ型布赛尔矿,Co和REY则主要赋存于含铁水羟锰矿中,并且Co存在一个“拐点”。富锰矿物(Ⅰ型布赛尔矿)相对更富集HREE,而含铁水羟锰矿中更富集LREE。从内到外,结核中ΣREY呈下降趋势,REY的变化主要受Ce影响。结核Mn/Fe比值与δCe不相关,但生长速率与δCe显著负相关,表明生长速率可能是控制Ce异常的主要因素,仅凭Ce异常不能区分结核微区的成因及氧化还原环境。根据Co经验公式估算,索马里海盆结核形成年龄为~1.46Ma。柱状结构的开始形成可能与早更新世晚期的古海洋环境转型有关。而掌状结构开始生长于~0.6Ma,中更新世气候转型之后风尘增加使得结核中Si和Al增加,并稀释了其他成矿元素。结核富锰层可能生长于末次间冰期的亚氧化底层水环境,且具有一定对称性和渐变性,指示了氧化还原环境的逐渐改变和恢复。

关键词：索马里海盆多金属结核关键金属富集机制古环境记录

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中晚全新世以来闽江口水下三角洲物质来源及古环境演变

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应用海洋学学报 2023年第3期42卷 479-487页

作者：徐勇航李东义程宇龙李云海自然资源部第三海洋研究所福建厦门361005 福建省海洋物理与地质过程重点实验室福建厦门361005

通过对闽江口南侧柱状样沉积物开展高分辨率的粒度、粘土矿物分析及AMS14C测年,揭示了中晚全新世以来闽江口水下三角洲物质来源及古环境演变。中全新世(7 ka BP—4 ka BP)高海平面时期,梅花水道可能是闽江口南侧陆源物质输运的主要通道... 详细信息

通过对闽江口南侧柱状样沉积物开展高分辨率的粒度、粘土矿物分析及AMS14C测年,揭示了中晚全新世以来闽江口水下三角洲物质来源及古环境演变。中全新世(7 ka BP—4 ka BP)高海平面时期,梅花水道可能是闽江口南侧陆源物质输运的主要通道,沉积了以砂为主[(58.6±8.7)%]的沉积物,平均粒径为(3.76±0.49)φ,为较高能的沉积环境。期间,增强的浙闽沿岸流携带更多的长江物质沉积到闽江口,导致沉积物中蒙脱石含量增多。然而,到晚全新世(3 ka BP)海平面略有下降,梅花水道衰退,闽江口南侧的水动力条件减弱,形成以粉砂为主[(58.1±4.4)%]的沉积物,平均粒径为(6.30±0.32)φ。晚全新世浙闽沿岸流有所减弱,闽江口沉积物中的蒙脱石含量明显减少,而来自闽江的高岭石含量增加。

关键词：海洋地质学中晚全新世粘土矿物物质来源水下三角洲闽江口

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无锡锡山：服务企业创新发展 006

涡轮叶片前缘强化旋流–气膜复合高效冷却研究

科技日报

作者：过国忠程宇龙

时至年末，记者来到无锡锡山区采访看到,这里无论是高新技术产业，还是创新型经济都已成为经济转型发展中的亮点。　　　　今年1—9月份，全区高新技术产业实现产值295.19亿元，高新技术产业产值占规模以上工业产值比重达到26.87%，高...

时至年末，记者来到无锡锡山区采访看到,这里无论是高新技术产业，还是创新型经济都已成为经济转型发展中的亮点。　　　　今年1—9月份，全区高新技术产业实现产值295.19亿元，高新技术产业产值占规模以上工业产值比重达到26.87%，高新技术产业增加值占规模以上工业增加值比

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来源： cnki报纸评论

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工程热物理学报 2024年第10期45卷 3101-3110页

作者：李菲栾勇饶宇程宇立上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 上海交通大学深圳研究院深圳518000

本文建立了GE-E3高压涡轮第一级动叶前缘复合冷却模型,利用流热固耦合传热方法数值研究了冲击–气膜复合冷却和旋流–气膜复合冷却的流动换热特性,考虑了实际主流对前缘复合冷却效果的影响。在此基础上提出了内部凸脊通道的强化旋流–... 详细信息

本文建立了GE-E3高压涡轮第一级动叶前缘复合冷却模型,利用流热固耦合传热方法数值研究了冲击–气膜复合冷却和旋流–气膜复合冷却的流动换热特性,考虑了实际主流对前缘复合冷却效果的影响。在此基础上提出了内部凸脊通道的强化旋流–气膜复合冷却新型结构,分析了不同吹风比下前缘冷却模型的流场结构和传热分布。结果表明:在研究范围内,与冲击冷却相比,旋流冷却具有更均匀的传热分布和更低的压力损失;旋流在光滑内壁的冷却通道中平均努塞尔数可以提升17.6%以上,前缘平均综合冷效可以提升4.7%~7.2%,冷气端压力损失可降低4.7%~5.1%;而凸脊结构进一步强化了旋流冷却,内部冷却通道的平均努塞尔数可以显著提升37.7%以上,平均综合冷效可以提升6.1%~11.8%,压损可降低3.9%~4.1%。

关键词：涡轮叶片前缘冲击冷却旋流–气膜复合冷却冷却强化耦合传热