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月球正面火山复合体穹窿形貌特征识别和聚类分析

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地球科学 2024年第3期49卷 1104-1118页

作者：殷浩林黄倩陈雨超赵健楠中国地质大学地球物理与空间信息学院地球内部多尺度成像湖北省重点实验室湖北武汉430074 中国地质大学地质探测与评估教育部重点实验室湖北武汉430074

月球火山穹窿是了解月球火山活动的重要窗口.利用高分辨率多源遥感数据,对月球正面的3个火山复合体区(Marius Hills和Rümker Hills位于风暴洋克里普地体,Gardner在风暴洋克里普地体外)里发育的火山穹窿进行形貌和铁钛元素特征提取,利... 详细信息

月球火山穹窿是了解月球火山活动的重要窗口.利用高分辨率多源遥感数据,对月球正面的3个火山复合体区(Marius Hills和Rümker Hills位于风暴洋克里普地体,Gardner在风暴洋克里普地体外)里发育的火山穹窿进行形貌和铁钛元素特征提取,利用这些特征参数进行层次聚类分析,并将所有穹窿划分为7个聚类(DC1~DC7);然后结合流变学、年代学和区域地质背景对3个火山复合体区的火山活动特征进行了综合分析.Marius Hills发育的火山穹窿数量多,高度和坡度较高,以中高钛为主,穹窿代表类型为DC7,岩浆活动时间跨度大(约2.6 Ga)、周期长,表明该区域存在多期次不同特征的火山活动.Rümker Hills发育的火山穹窿数量少,高度和坡度居中,以低钛为主,穹窿代表类型为DC1和DC4,活动时间相对集中(约0.8 Ga).Gardner及其周边区域发育的穹窿呈环状和带状分布,高度和坡度较低,以中低钛为主,岩浆活动时间持续约1.0 Ga,穹窿代表类型为DC6,该区域发生了多期次且复杂多样的火山活动.本研究揭示了月球正面火山复合体岩浆活动的复杂性,这种复杂性可能与岩浆源区及生热元素的不均匀分布情况有关.

关键词：月球火山复合体穹窿特征提取聚类分析遥感

中国及邻区高分辨率三维岩石圈磁场修正球冠谐模型(CUG_CLMFM3Dv1)

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地球物理学报 2024年第5期67卷 1866-1880页

作者：张攀杜劲松李厚朴中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院地球内部多尺度成像湖北省重点实验室武汉430074 地质过程与矿产资源国家重点实验室中国地质大学(武汉)武汉430074 海军工程大学电气工程学院武汉430043

日益完善的大区域地面航磁调查与卫星磁测给建立高精度与高分辨率的地磁场模型带来了新的契机,同时也对地磁场建模技术提出了更高的要求.本文基于修正球冠谐分析方法,利用全球岩石圈磁力异常汇编网格WDMAMv2中提取的近地表总磁场强度异... 详细信息

日益完善的大区域地面航磁调查与卫星磁测给建立高精度与高分辨率的地磁场模型带来了新的契机,同时也对地磁场建模技术提出了更高的要求.本文基于修正球冠谐分析方法,利用全球岩石圈磁力异常汇编网格WDMAMv2中提取的近地表总磁场强度异常数据与CHAMP卫星近十年的矢量测量数据,联合构建了中国及邻区高分辨率三维岩石圈磁场的修正球冠谐模型.该区域岩石圈磁场模型的分辨率可达球谐3500阶/次,进而基于该模型正演计算了研究区域不同高度的矢量数据.将区域模型与高分辨率的球谐模型分别在空间域与频率域进行对比,结果显示区域模型中的高频成份更加丰富,所描绘出的磁异常的形态和幅值更加接近原始建模数据,且在由低分辨率球谐模型补空的区域更加平滑.该应用案例证明,联合可靠的近地面标量与卫星矢量磁测数据,基于修正球冠谐分析方法,有能力构建出高精度与高分辨率的区域三维岩石圈磁场模型.

关键词：修正球冠谐分析岩石圈磁场高分辨率三维模型中国及邻区

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基于自适应整形正则化的AVAz反演

地球物理学报 2024年第6期67卷 2429-2438页

作者：薛姣顾汉明贺梅张文涛中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院武汉430074 地球内部多尺度成像湖北省重点实验室武汉430074 电子科技大学长三角研究院(湖州) 湖州313001 地大汇能(北京)科技有限公司北京100085

高角度裂缝的存在导致地下介质呈现方位各向异性,具有水平对称轴的横向各向同性介质中反射系数随方位角的变化可以近似表示为傅里叶级数的形式.傅里叶系数的大小取决于背景介质和裂缝参数,傅里叶系数的相位角取决于裂缝对称轴方向.常规... 详细信息

高角度裂缝的存在导致地下介质呈现方位各向异性,具有水平对称轴的横向各向同性介质中反射系数随方位角的变化可以近似表示为傅里叶级数的形式.傅里叶系数的大小取决于背景介质和裂缝参数,傅里叶系数的相位角取决于裂缝对称轴方向.常规傅里叶级数分析利用逐个时间采样点的方位地震数据求和计算傅里叶系数,计算结果易受噪声影响.为了提高傅里叶系数估计的抗噪性和稳定性,将常规傅里叶级数分析与AVAz(振幅随方位角变化)反演方法相结合,提出一种基于整形正则化的AVAz二阶傅里叶系数反演方法.常规整形正则化约束中的整形算子形态固定,提出一种基于方位各向异性强度的自适应整形算子,利用基于常规傅里叶级数分析的二阶傅里叶系数初步估计结果计算阻尼因子,结合一阶差分矩阵构建自适应整形算子,达到在反演中自适应地调整整形算子形态的目的.理论测试表明,基于自适应整形正则化的AVAz反演方法具有较强的抗噪性,能够有效提高二阶傅里叶系数反演的稳定性.实际叠前地震数据应用结果显示裂缝预测结果与测井资料相吻合,证明了基于自适应整形正则化AVAz反演进行裂缝预测的有效性.

关键词：裂缝储层 AVAz反演傅里叶系数整形正则化自适应整形算子

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基于黏弹模型的鲜水河断裂震间闭锁状态研究

中国科学：地球科学 2024年第1期54卷 138-151页

作者：朱亚戈刁法启陈飞王阅兵邵志刚汪荣江熊熊中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院地球内部多尺度成像湖北省重点实验室武汉430074 中国地震台网中心北京100045 中国地震局地震预测研究所地震预测重点实验室北京100036

断层滑动速率和闭锁状态是定量评估区域地震危险性的关键依据,然而相对于同震破裂或震后余滑来说,断层闭锁引起的地表变形较弱,利用地壳变形资料获取可靠的断层闭锁状态具有一定的挑战性.本文考虑地震周期过程中的黏弹松弛效应和其他模... 详细信息

断层滑动速率和闭锁状态是定量评估区域地震危险性的关键依据,然而相对于同震破裂或震后余滑来说,断层闭锁引起的地表变形较弱,利用地壳变形资料获取可靠的断层闭锁状态具有一定的挑战性.本文考虑地震周期过程中的黏弹松弛效应和其他模型参数(如块体内部应变等)的影响,融合了新增的13个近场GPS测站和区域内已有测站的观测资料,研究了鲜水河断裂的滑动速率和闭锁状态.结果显示,弹性模型会显著高估断层的闭锁深度,导致地震矩的积累速率被明显高估;同时,弹性模型得到的断层滑动速率(8.9~9.9mm a^(-1))略低于黏弹模型的结果(10.5~11.6mm a^(-1)),与理论模拟结果一致.根据获取的鲜水河断裂的闭锁强度,沿断层走向圈定了四个潜在的凹凸体.重要的是,圈定的凹凸体与断层上历史地震的破裂分布存在明显的空间相关性,暗示凹凸体的空间特征可能控制了地震的破裂范围和震级.另外,发现2022年M6.8泸定地震仅破裂了一个潜在凹凸体的部分区域,未破裂区域积累的能量相当于一个M_(w)6.9的地震,潜在的地震危险性值得重点关注.

关键词：断层运动学黏弹松弛效应 GPS观测地震危险性 2022年M6.8泸定地震

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锂辉石在花岗质熔体中溶解度及其成矿意义

岩石学报 2024年第2期40卷 615-622页

作者：徐雨生唐勇张辉吕正航中国科学院地球化学研究所地球内部物质高温高压院重点实验室贵阳550081 中国科学院大学北京100049

本次研究利用快速淬火高温高压实验装置,在100MPa和650~850℃条件下,开展了锂辉石在简单花岗质熔体中溶解度及其影响因素的高温高压实验。实验结果表明温度是影响锂辉石在简单花岗质熔体中溶解度最为重要的因素,其次为铝饱和指数(ASI),... 详细信息

本次研究利用快速淬火高温高压实验装置,在100MPa和650~850℃条件下,开展了锂辉石在简单花岗质熔体中溶解度及其影响因素的高温高压实验。实验结果表明温度是影响锂辉石在简单花岗质熔体中溶解度最为重要的因素,其次为铝饱和指数(ASI),而熔体的Na/K比值对锂辉石的溶解度几乎没有影响。结合已有的数据,建立了锂辉石溶解度与温度、铝饱和指数的关系:logLi_(2)O(%)=-0.61×(1000/T)+0.53×ASI+0.10,R^(2)=0.60其中T为绝对温度。该关系式可以用来量化锂辉石的结晶温度或评价花岗伟晶岩的成矿潜力。本次研究结果表明,伟晶岩矿床中锂的成矿潜力受限于初始岩浆中锂的含量和伟晶岩的结晶温度。

关键词：高温高压实验溶解度锂辉石伟晶岩

基于瞬变电磁法的张家峁煤矿地层富水性特征研究

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工程地球物理学报 2024年第4期21卷 555-568页

作者：高小伟李雄伟庞少东胡正旺中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710061 中国地质大学地球物理与空间信息学院湖北武汉430074 中国地质大学地球内部多尺度成像湖北省重点实验室湖北武汉430074 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室湖北武汉430074

煤矿地层的富水性探测对于煤矿的防水与治水工作至关重要。张家峁煤矿现阶段主采2-2煤层,面临上部基岩风化含水层和工作面前方火烧岩涌水的水害风险。鉴于瞬变电磁法对富水区、采空区、含水构造等高导异常体的高灵敏度等优势,本研究采... 详细信息

煤矿地层的富水性探测对于煤矿的防水与治水工作至关重要。张家峁煤矿现阶段主采2-2煤层,面临上部基岩风化含水层和工作面前方火烧岩涌水的水害风险。鉴于瞬变电磁法对富水区、采空区、含水构造等高导异常体的高灵敏度等优势,本研究采用地面瞬变电磁法对该煤田西部特定区域2-2煤层上覆的基岩、风化带、第四系岩层以及烧变岩的富水性进行探测,在四个地层分别探查出低阻异常区6处、9处、9处和2处,并结合钻孔、地层、水文、地形和磁法探测成果等多元资料以及低阻异常区的可靠性,对低阻异常区的成因分别进行了综合分析,这可为该区域煤层开采防水与治水工作的规划与执行提供科学依据。同时,本研究也可为瞬变电磁法在其它地区地层富水性探测中的应用提供一套全面的数据采集、处理、反演以及分析与解释的参考与借鉴资料,以推动该技术在煤矿地层探测领域的进一步发展与应用。

关键词：瞬变电磁法富水性探测含水层分布张家峁煤矿电磁勘探

高、低空急流耦合对山东“利奇马”台风暴雨增幅影响的诊断研究

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大气科学 2024年第2期48卷 445-462页

作者：张端禹王俊超王晓芳崔春光叶金桃中国气象局武汉暴雨研究所中国气象局流域强降水重点开放实验室/暴雨监测预警湖北省重点实验室武汉430205

受登陆北上台风“利奇马”等影响,2019年8月9~12日山东省出现连续暴雨,其中10日夜间出现降雨峰值。利用中国气象局上海台风研究所(Shanghai Typhoon Institute of China Meteorological Administration,简称CMA-STI)热带气旋最佳路径数... 详细信息

受登陆北上台风“利奇马”等影响,2019年8月9~12日山东省出现连续暴雨,其中10日夜间出现降雨峰值。利用中国气象局上海台风研究所(Shanghai Typhoon Institute of China Meteorological Administration,简称CMA-STI)热带气旋最佳路径数据、山东省自动气象站逐时降雨量、常规观测资料、中国风云二号地球静止气象卫星(FY-2G)0.1°×0.1°逐小时云顶相当黑体亮温和美国环境预报中心(National Center of Environmental Prediction,简称NCEP)1°×1°逐6 h再分析等资料,主要运用纬向风局地变化方程与大气动能方程,诊断分析降雨明显增幅与高、低层风场变化的关系。结果表明:(1)暴雨主要影响系统有高低空急流、500 hPa西风槽、850 hPa台风倒槽及“利奇马”本体环流等。10日200 hPa中纬度大尺度西南风急流东南移影响鲁西北,当天08:00(北京时,下同)850 hPa因双台风活动而形成的大尺度东南风急流突然北伸越过山东省。台风倒槽对流云与本体环流对流云先、后北移经鲁中,累积效应造成该地区10日夜间雨量最大。(2)10日20:00850 hPa章丘站东北侧出现了过程最快东风增幅,纬向运动方程诊断结果表明,东风平流是东风增加最主要原因,地转偏向力项则不利于东风增加。(3)10日20:00章丘站200 hPa西南风风力明显加大形成急流,10日08:00至11日08:00青岛站850 hPa维持东南风低空急流。同时位于高空急流右后侧与低空急流左前方是鲁中附近10日夜间降雨增幅的重要原因。章丘200 hPa与青岛850 hPa都是在最大风力之前12 h动能增加最快。动能方程诊断表明,最有利于鲁西北高空急流形成的是位能平流项,最有利于鲁东南低空急流形成的是动能垂直通量散度项。(4)10日20:00至13日08:00“利奇马”本体环流一直在影响山东,暴雨期间山东中部地形的动力作用也一直存在,而降雨的峰值是出现在10日夜间,说明10日20:00前后高、低空急流的耦合可能是山东暴雨增幅的主要影响因子。其主要作用至少有加强山东中部的垂直运动、整层水汽输送与静力不稳定度等方面。

关键词：登陆北上台风降水增幅机理高空西南风急流低空东南风急流动能诊断

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三峡水库水质时空变化特征及影响机制研究

人民长江 2024年第2期55卷 41-50页

作者：习文祥祝贤彬潘红忠姚华明刘明亮长江大学油气地球化学与环境湖北省重点实验室湖北武汉430100 长江大学资源与环境学院湖北武汉430100 中国长江电力股份有限公司智慧长江与水电科学湖北省重点实验室湖北宜昌443000

三峡工程建设运行后水库生态环境问题一直备受关注,水质状况复杂且不断变化,但在水库调度下水库水质时空特征及影响机制仍需探究。基于三峡水库2021年11个长江干流断面和2个支流断面的监测数据,利用水质指数(WQI)评价水库水质状况,并结... 详细信息

三峡工程建设运行后水库生态环境问题一直备受关注,水质状况复杂且不断变化,但在水库调度下水库水质时空特征及影响机制仍需探究。基于三峡水库2021年11个长江干流断面和2个支流断面的监测数据,利用水质指数(WQI)评价水库水质状况,并结合主成分分析(PCA)、Pearson相关性分析、单因素方差分析(One-way ANOVA)及随机森林(Random forest,RF)方法探究三峡水库在调度影响下水质的时空变化特征及影响机制。结果表明:①从空间尺度上看,各水质参数的变化具有明显的空间异质性,总体上水质状况从上游至坝前(朱沱到巫峡口断面)有所好转,朱杨溪断面的水质情况最差;②从月尺度上看,不同水质参数和WQI随年度水库调度规划期发生变化,TP和COD_(Mn)的浓度总体上呈现汛期(6~9月)>消落期(1~6月)和蓄水期(9~10月)>高水位期(10~12月)的特征,而DO、pH及WQI与前者相反,在消落期下降,汛期相对稳定,在蓄水期逐渐上升;③生态调度有益于提升三峡水库水质,推测由于2021年5月29日至6月3日和6月16~22日开展2次以“促进产漂流性卵鱼类繁殖”为目标的生态调度使得6月份水库水质明显提升;④多种统计分析手段结合RF方法表明,不同水质参数之间存在明显关联,TN、TP、NH 3-N及COD_(Mn)之间呈显著正相关(r>0.3,p<0.01),pH和DO呈显著正相关(r=0.428,p<0.01),各参数均显著影响三峡水库WQI(p<0.01),其中浊度是影响三峡水库水质的最重要参数。研究结果可为三峡水库水环境可持续发展和水资源合理配置提供理论依据。

关键词：水质水库调度水质指数随机森林三峡水库

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天山地区均衡剩余地形特征及其地质意义

大地测量与地球动力学 2024年第3期44卷 267-271页

作者：孔繁良张星宇梁青陈超中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院北京市100083 新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局地球物理化学探矿大队新疆维吾尔自治区831100 新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第八地质大队新疆维吾尔自治区843000 中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院地球内部多尺度成像湖北省重点实验室武汉市430074

新生代印度板块持续碰撞和俯冲欧亚大陆的远端效应,波及整个天山地区,强烈改造了天山及相邻块体的岩石圈结构。为了更好地研究天山地区的岩石圈演化和形变过程,本文首先采用联合重力和地震数据反演方法,获得研究区岩石圈密度异常结构,... 详细信息

新生代印度板块持续碰撞和俯冲欧亚大陆的远端效应,波及整个天山地区,强烈改造了天山及相邻块体的岩石圈结构。为了更好地研究天山地区的岩石圈演化和形变过程,本文首先采用联合重力和地震数据反演方法,获得研究区岩石圈密度异常结构,然后考虑有效弹性厚度的横向变化计算研究区均衡剩余地形。结果表明,均衡剩余地形幅值在-1.6~0.9 km之间,且与各构造单元具有良好的对应性。天山各段的均衡剩余地形呈现不同的分布特征,中部为较高幅值的负值,指示剧烈增厚的下地壳;西部为较低幅值的负值,可能与软流圈上涌有关;东部为较低幅值的正值,表明岩石圈形变以地表抬升为主。

关键词：天山地区均衡剩余地形岩石圈形变