IRS-P6遥感数据在青海尖扎地质灾害调查中的应用

黄河尖扎县境内流域梯级水电站的建设,使沿岸原有的崩滑体前缘大多数被淹没,处于回水变动带的崩滑体稳定性有所降低,产生一些新的崩滑体,给当地人民造成经济损失。研究工作采用遥感技术手段,快速地调查该地区现有的地质灾害类型、数量及表现形式,以及地质灾害与地质环境条件的相互关系,从而为在该地区进行地质灾害防治工作提供基础资料,取得了良好的应用效果。

基于InVEST模型的杭州市生态系统服务评估

以杭州市为研究区,分析了杭州市2000-2010年生态系统服务变化及其空间分布特征。综合多种地理空间数据和属性数据,采用InVEST模型及基于地表热辐射的计算方法,对研究区碳储量、产水量以及区域气候调节3种生态系统服务进行定量评估;根据生态系统服务的城乡差异因素,将杭州市划分为城镇、郊区、乡村三级,运用GIS技术对生态系统服务的空间分布特征进行分析。研究结果表明:①与2000年相比,2010年杭州市碳储量总量小幅度增加了1492.49t,而产水量则减少了0.2×107m^(3),区域气候调节能力基本随着土地覆盖变化而变化;②2000—2010年,碳储量服务在城镇和郊区有增加的趋势,且平均值增加量超过5%,而水资源供给服务的总量在城镇、郊区、乡村三级里均呈减少趋势。

数值模拟盐体几何起伏导致的应力扰动

通过构建挤压构造背景应力背景下静态盐构造模型,模拟计算盐盆地周围的应力变化,分析不同几何形状的盐体所导致的应力扰动,同时测试盐体起伏大小对应力扰动的影响。使用有限元方法设计了3个突起洼陷相互组合的双层盐模型,并计算其周围的应力扰动,结果表明盐体几何形状与其周围沉积物中的应力扰动有很大关系,且其突起和洼陷的起伏程度(平缓或陡峭)也会影响应力扰动的大小。挤压构造应力环境下,突起盐体附近产生挤压的水平应力、平面上的法向应力和垂向应力;相反地,洼陷盐体附近产生拉张的水平应力、法向应力和垂向应力扰动。此外,突起的起伏越平缓,所产生的应力扰动越小;洼陷的起伏程度越陡峭,沉积层中的应力扰动会减小越多。以库车坳陷克拉苏西剖面盐构造为例进行了应力模拟实验,证明上述结论适用于该盐构造模型。本研究成果为盐盆地系统盐体周围应力扰动预测提供了依据。

印度板块持续向北运动的驱动力来源——基于地幔动力学数值模拟的讨论

印度板块与欧亚板块在60 Ma前开始最初的碰撞,持续至今已造成亚洲一侧至少1000 km以上的缩短,形成巨大的青藏高原。是怎样一种力驱动着印度板块能够克服巨大的欧亚板块和青藏高原的阻力在这么长的时间里持续向北运动是岩石圈动力学研究中一个重要的问题。利用S20RTS地震层析成像模型S波速度分布换算出的地球密度和温度结构为初始条件,以绝对板块运动为地表约束,开展三维地幔动力学模拟。计算结果表明,印度板块之下软流圈地幔对岩石圈向北的拖曳力,可能是印度板块持续运动和造成青藏高原隆起的驱动力的主要来源。在碰撞边界下,印度岩石圈向北俯冲带动了地幔软流层运动。

基于角动量守恒定律分析固体矿产的开采对地球自转的影响

随着人类社会的不断发展,人类对各种固体矿产的需求正在不断上升.而固体矿产的开采在一定程度上改变了地球的质量分布情况,从而导致地球自转的转动惯量发生了改变.根据角动量守恒定律,地球的自转速率将会发生一定程度的变化.为了研究固体矿产的开采对地球自转的影响,本文采取了合理假设和适当放大的方法.进而通过理论推导,得出了衡量影响程度的公式.并在该公式的基础上,利用假设的数据从理论上分析了固体矿产的开采对地球自转的影响.最后简要分析了所使用的计算模型的不足之处,并对今后的研究工作进行了展望.

NaCl-O_2体系高温高压化学反应的拉曼光谱证据

利用金刚石压腔装置和显微激光双面加热技术,对NaCl-O_2体系在高温高压下的化学反应进行研究。在55GPa下对样品进行激光加热,使温度达到1 500~2 000K,然后在常温下对产物进行拉曼光谱测量。测试数据显示,NaCl-O_2体系在上述温压条件下发生了化学反应,产物包括NaO_4、NaCl_3等非传统化合物,以及少量的NaClO_4和中间产物Cl_2。易吸潮的NaO_4黑色粉末在常压下仍稳定存在,其1 384cm-1特征振动峰反映其结构中存在带分数负电荷的O-O原子对。斜方结构NaCl_3表现出强的拉曼信号,可分辨出10个拉曼峰,并在卸压过程中于23GPa左右完全分解为NaCl+Cl_2。实验结果表明,高压有利于O元素和Cl元素以非常规阴离子对或聚阴离子的形式出现,并表现出异于常压和较低压时的化学反应特性。这些特性是否具有普遍性还需要更多的实验体系证实。研究结果为探讨地幔深处氧可能的非常规存在方式提供了新的证据。

6H型六方钙钛矿相BaGeO_(3)的高温高压合成

利用金刚石对顶砧高压装置,结合显微激光双面加热技术,对BaGeO_(3)开展了高温高压实验研究。常温常压下赝硅灰石相的BaGeO_(3)于12 GPa左右开始非晶化。进一步加压到22 GPa并对已完全非晶化的BaGeO_(3)样品进行(1800±200)K的高温处理,拉曼光谱显示其转变成一种未见报道的高压新相。在0~17.4 GPa压力范围对BaGeO_(3)高压新相开展同步辐射X射线衍射测试,其衍射谱可以用6H型六方钙钛矿相进行指标化,并且卸压到常压时仍保持稳定。以6H型钙钛矿相为结构模型,分别对17.4 GPa和常压下的X射线衍射谱进行Rietveld结构精修,获得其结构参数。应用二阶Birch-Murnaghan状态方程拟合实验体积-压力数据,得到其体弹模量K0=150(2)GPa和零压晶胞体积V0=373.0(3)Å3。在实验研究的基础上,对6H型钙钛矿相BaGeO_(3)进行第一性原理理论计算,所得不同压力下的晶格常数和体积数据与实验结果符合得很好,状态方程参数K0=153(1)GPa,V0=374.2(1)Å3。20.0 GPa时计算的拉曼光谱也很好地描述了拉曼实验测量结果。研究结果补充了赝硅灰石相BaGeO_(3)在更高温压条件下的结构相转变。6H型钙钛矿相BaGeO_(3)的获得为进一步表征该相的物理化学性质奠定了基础,为开发高性能钙钛矿结构锗酸盐材料提供了可能性,同时对于理解硅酸盐钙钛矿结构的相变规律及稳定性、地球下地幔物理化学性质及其变化等具有重要的指示意义。

高氯酸钠高压相变的拉曼光谱证据

利用金刚石压腔高压装置,在0~20GPa压力范围对高氯酸钠(NaClO4)开展室温高压原位拉曼光谱测试,结合密度函数理论,计算NaClO_4几种可能结构的拉曼光谱,研究NaClO_4的压致相变现象,并确定其高压相晶体结构。实验结果显示:常温下硬石膏型结构的NaClO_4在约4GPa时开始相变,在低压相ClO-4四面体内模振动ν_1(Ag)拉曼峰的低波数侧出现新峰,并在ν_2、ν_3、ν_4波数区出现多个新峰,反映高压相仍保持ClO-4四面体配位特征;如同NaClO_4低压相,高压相也未观察到离子间的晶格振动峰;相变在6.1GPa时转变完全,直到最高实验压力19.5GPa,也没有观察到进一步的相变现象。卸压过程中,于3.1GPa开始从高压相转变成低压硬石膏相,1.7GPa时相变完成。对比8.8GPa实验观察的NaClO4高压相拉曼光谱和理论计算的8.0GPa时3种可能高压相(AgMnO_4型、重晶石型和独居石型)的拉曼光谱发现,实验观测结果与计算的独居石型结构基本一致,而与AgMnO_4型结构和重晶石型结构有明显差别。由此确定实验观察的NaClO_4高压相为独居石型结构,与相同结构的典型矿物硬石膏(CaSO_4)于2GPa转变成独居石结构相一致。上述实验现象表明,NaClO_4在4GPa左右发生可逆的重构型相变,与文献报道的NaClO_4于2GPa左右转变成AgMnO_4型结构、于3GPa左右进一步转变成重晶石型结构不一致,推测可能与他们的样品中含有少量水有关,或与高温高压实验环境有关,高压同时高温也许导致NaClO_4更复杂的变化。研究结果对于理解火星上广泛存在的高氯酸盐是否与火星内部火山作用相关,以及地球内部氯元素在板块俯冲、地幔柱等物质循环过程中的可能变化和作用有所助益。

CuS2的高压拉曼光谱和X射线衍射

利用金刚石压腔在高温高压条件下合成了黄铁矿结构CuS2,结合显微拉曼光谱和同步辐射X射线衍射实验,发现黄铁矿结构CuS2在低于30 GPa的压力范围内保持稳定,无结构相变发生。高压拉曼光谱研究结果显示,CuS2的所有拉曼模频率随压力升高呈连续单调线性增加。对X射线衍射实验获得的CuS2体积随压力变化关系进行Birch-Murnaghan状态方程拟合,得到零压晶胞体积V0=193.8(5)?3,体积模量K0=99(2)GPa,K0’=4(固定)。运用第一性原理理论计算,得到CuS2的拉曼模频率和晶胞体积随压力变化关系均与实验观测结果保持一致。与其他黄铁矿结构过渡金属二硫化物MS2(M=Mn,Fe,Co,Ni)对比,发现MS6配位八面体大小(M-S键长)主导晶胞的体积大小和晶体的压缩性,并推测CuS2中Cu离子可能以+2价形式存在。研究结果弥补了黄铁矿结构CuS2高压拉曼光谱和X射线衍射研究的缺失,证实其在高温高压下的结构稳定性,对全面认识CuS2的物理化学性质及黄铁矿结构物质的统一规律具有重要价值,对于探索Cu在地球深部的价态和赋存形式也具有指示意义。

δ-(Al,Fe)OOH的高压相变

δ-(Al,Fe)OOH被认为是将水输运到地球核幔边界的可能载体,厘清其在高压下的结构相变与物理性质对于理解深部水循环具有重要意义。利用金刚石压腔和同步辐射X射线衍射,研究了δ-Fe_(0.08)Al_(0.92)OOH(δ-Fe8)的压缩行为。压力-晶胞体积(p-V)曲线表明:δ-Fe8在0~78 GPa经历了氢原子的有序–无序转变和铁的自旋转变。其中氢原子有序–无序转变发生在约9.7 GPa,p-V曲线在相变点出现轻微转折,且轴比a/c和b/c对压力的斜率在相变前后发生反转,空间群由P21nm变为Pnnm。铁自旋转变发生在31.5~39.5 GPa,伴随着约2%的晶胞体积塌缩,属于等结构相变。采用Birch-Murnaghan状态方程分段拟合了p-V曲线,得到了各个结构的状态方程参数。用铁高自旋态和低自旋态理想固溶体模型分析了自旋转变区域的p-V数据,拟合得到低自旋分数随压力变化的关系式。计算结果表明,体弹模量和体波速在自旋转变区域会出现软化行为,说明地球内部富集一定数量的δ-Fe8可能造成中下地幔局部体波低速异常。结合前人研究,给出了δ-(Al,Fe)OOH体系的相变压力与铁含量的线性关系式。

外地核物质的状态参数方程

在整个外地核空间内流体的对流存在狭窄的上升流通道(浮力团块上升至顶部)和宽阔的下降流通道(周围液体缓慢下降),假定这种对流循环相当快,以至于外地核接近于一个混合良好的等熵态,而各种物理量的偏离可以看作等熵态下的微扰.根据这一对流模型给出了外地核内下降部分物质的组分、温度、压力等状态参数的空间变化方程,以及与之密切相关的径向流体速度方程,并定性分析了各参量对外地核下降流体分层稳定性的贡献.