大陆岩石圈的热-流变底边界——以Kaapvaal、Fennoscandia和Slave克拉通为例

板块构造理论的一个基本假设是相对刚性的岩石圈板块漂浮在相对软弱的软流圈之上作欧拉运动.岩石圈与软流圈间存在边界面称为岩石圈-软流圈边界(LAB).提出一种半解析方法来确定大陆LAB:定义其为有效黏度取极小值所在的深度.该方法得到的LAB,综合考虑了大陆岩石圈地幔介质的热学和流变学性质,故称其为热-流变底部边界.对3个著名克拉通(Kaapvaal, Fennoscandia 和 Slave) 的研究表明:3个克拉通的热-流变底部边界在~250 km,与大地电磁测深等其他地球物理方法得到的结果一致.因为热-流变底部边界是从力学的角度来定义的,且提供了岩石圈板块浮于软流圈上运动的极大可能性,因而与板块构造理论的定义更为接近.在该边界及附近,主导的流变机制是湿橄榄石的扩散蠕变,有效黏度极小,差应力小,应变率相对较大.     

热斗篷结构调控传输过程的绕流偏角特性

热斗篷结构具有良好的热防护与热隐身效果,在航空、运输和计算机等领域有着广泛的应用。当前的热斗篷研究,主要是利用变换光学的方法实现热流在被保护体表面的绕流。依据稳态过程导热微分方程具有形式不变性,利用变换光学的方法,推导出二维坐标系下,热隐身系统中任意位置的热流偏角的表达式,并通过FLUENT对二维圆形热斗篷材料层边界处的热流偏角进行验证。结果表明,当材料层厚度增大时,热流绕流的偏角减小;当导热系数比值b>1时,热流偏角随着b的增大而增大;当导热系数比值b<1时,热流偏角随着b的增大而减小。据此,设计控制热流的传递路径,并优化热斗篷的防护性能和热隐身效果。     

塔里木盆地巴楚隆起与塔北隆起构造-热演化的对比分析

巴楚隆起和塔北隆起具有相似的的构造特征. 从构造-热演化的角度出发,恢复了这2个地区沉积埋藏史、构造沉降史以及热演化史. 通过对比分析,可以看出巴楚地区热流一直大于塔北地区,这可能导致巴楚地区生烃期早,而巴楚区隆起发育时间晚,后期断裂活动又比较剧烈,这些不利因素导致了巴楚地区勘探进展不如塔北地区理想.     

南海中央海盆热结构及其地球动力学意义

依据南海中央海盆大地热流观测值及地壳结构资料,利用地热学方法计算了海盆及周缘壳内温度和热流分布,并得出壳幔热结构配分比例。计算结果表明,中央海盆洋壳层内垂向热流变化不大,但垂向温度变化较大,这是地幔上涌所致。海盆内成片分布的地热区,则是局部地区地幔上涌,导致多期次、多方向海底扩张的反映。海盆区地幔热流在地表实测大地热流中所占比例高于80%,地壳下部热流在地壳总热流中所占比例小于20%。由此推测,中央海盆洋壳层3厚度过薄,可能是后期热事件减缓了上地幔的冷却过程,而初始地壳熔融程度较低,2种因素综合所致。     

利用有限元热应力计算方法对热事件月震成因的探讨

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。     

南海西南部万安盆地新生代沉降分析及构造意义

南海盆地位处特提斯、环太平洋和古亚洲三大构造域交汇部,其西南部代表性万安盆地新生代地层发育齐全,但前人对其构造沉降及伸展机制研究比较薄弱,制约了人们对南海扩张和盆地演化的理解。基于构造格局和地层层序等区域地质资料,利用回剥法模拟万安盆地的构造演化史,并通过McKenzie纯剪切拉伸模型反复调整拉张因子拟合构造沉降史,得到万安盆地的伸展因子与伸展速度,最终通过岩石圈的热传导方程求取基底热流。研究结果表明：南海扩张、洋脊跳跃和西南次海盆扩张的共同作用控制万安盆地的沉降、伸展和热异常;万安盆地具有独特的时空演化特征,即沉降作用受断裂带左行和右行活动的影响,整体上具有V型转折特性,而伸展作用以“早东西、后南北”为主要特点;伸展和热异常均受构造活动的影响,呈现出以断裂带为异常轴、向两侧以不同的速率逐渐减弱的特征。     

大温差下真空绝热板复合围护结构热工性能数值分析

为研究真空绝热板复合围护结构热工性能,采用真空绝热板对活动房墙体进行内保温、夹心保温和外保温形式的构造,根据寒冷地区气候变化特征建立物理及数学模型.对这3种构造大温差下的热工性能进行数值对比分析.在同一温度波连续作用下,理论分析3种构造活动房围护结构的衰减系数、延迟时间、围护结构内表面温度变化、热传递等.结果表明,内保温形式有利于减小热桥处的热流损失、减小辐射冷感、缩小内墙壁表面温度与室温的差距、改善室内热舒适性.该研究对真空绝热板在建筑领域的推广应用具有借鉴意义.     

一种改进的遥感热惯量模型初探

本文改进了遥感热惯量模型,考虑到植被因素的影响,在植被覆盖区,使用双层模型中的土壤热能量平衡方程,同时在热传导方程的边界条件中引进显热通量和潜热通量,使热惯量模型的应用范围从裸土扩展到植被覆盖区.通过顺义地区的MODIS影像数据和同步野外测量数据对此模型进行验证,所获得的热惯量值与实测热惯量值进行比较,结果表明改进模型的实用性和可行性.     

大学生热环境下中等强度运动的热调节反应和生理变化

为探讨大学生热环境下运动的热调节能力和生理变化情况。将18名男性大学生自愿者随机分为热环境运动组(HE组)和室温对照组(NE组),以55%VO2max强度分别在38±1℃和26±1℃环境下(相对湿度皆为73%±3%)进行60min功率自行车运动。每15min测定两组HR、RPE值和直肠温度,统计热环境下HR和RPE的相关关系;测定两组运动前后的体重变化、总出汗率、总出汗量、血尿素和疲劳指数。结果得出:两组被试运动15min HR、RPE组间差异不显著,但30min后HE组HR、RPE值显高于NE组并持续到运动结束;热环境下HR与RPE呈高度相关(r=0.839,P<0.01);运动过程中,NE组Tre低于HE组,运动30min后差异愈发明显;运动前后NE组体重丢失、总出汗量、总出汗率均低于HE组(P<0.05),BUN和FI明显低于HE组(P<0.01)。结论为:热环境下运动对HR、RPE、Tre的刺激更为深刻,并且体重丢失、脱水更为严重,更易导致肌体疲劳。     

当前“美术高考热”原因调查及其分析

近年来,美术高考热持续升温,招生的院校和参加考试的学生都在急剧增加.要探究"美术高考热"产生的原因,需从多个视角来分析,找出问题的根源.笔者经过具体的调查研究,发现"美术高考热"现象产生的原因主要有社会需求增长的需要、国家高考扩招政策的推进、高考升学率的刺激、美术类学生就业观念的转变等.     

孙疃-赵集勘探区现今地温场特征及其高温热害预测

淮北煤田是中国东部主要的煤炭生产基地之一.通过分析淮北煤田孙疃-赵集2个新勘探矿区中测温数据资料,绘制出了研究区主采煤层在后期开采中可能产生高温热害的分布图. 研究表明:孙疃-赵集勘探区现今地温梯度分布范围介于1.7~3.6℃/hm ,平均现今地温梯度约为2.68℃/hm,3个主采煤层的高温热害区表现出了东高西低的特点.     

马里亚纳海沟Challenger Deep的岩石圈流变结构与动力学分析

马里亚纳海沟是西太平洋板块边缘沟-弧-盆体系构造演化的关键地区,其南端的Challenger Deep不仅是地球表面最深点,也是马里亚纳海沟、马里亚纳岛弧、马里亚纳海槽、西马里亚纳洋脊和帕里西维拉海盆的构造汇聚点。开展岩石流变结构与动力学过程研究对于认识Challenger Deep的形成演化具有重要的科学意义。利用综合地球物理资料,通过对重、磁数据的计算分析,研究马里亚纳沟-弧-槽-盆系统的等效黏滞系数和岩石圈强度等流变学特征。利用地震资料,勾绘海沟之下贝尼奥夫带随深度变化的特征以及陡变形态。计算结果表明：对应马里亚纳海沟-岛弧-海槽系统,自由空气重力异常向东凸出,形成弧型异常区;区内异常表现为串珠状线性特征,异常值中间高,两侧低。不同深度岩石圈累积强度比值表明,海沟南北两侧地壳上硬下软,海沟中部地壳上软下硬。在给定应变速率条件下计算的等效黏滞系数东高西低,说明西侧构造体地壳比东侧构造体地壳更容易变形。Challenger Deep岩石圈强度较大,等效黏滞系数较高,具有上硬下软的流变学特征,为板块俯冲在该区的弯曲、撕裂与快速翻转提供了重要条件。地震与重力剖面分析表明,Challenger Deep处的岩石圈累积应力强度和有效粘滞系数条件,可以使马里亚纳海沟俯冲带在重力作用下弯曲、开裂,或部分向南翻转、变陡。     

辽河盆地东部凹陷大地热流

辽河盆地是一个中、新生代断陷盆地,具有“三凹三凸”的构造格局.依据 1 2口系统测温井数据和 47块岩石热导率测试结果,计算了东部凹陷 1 2个高质量的大地热流数据.东部凹陷地温梯度变化于 10～ 50℃/km之间,岩石热导率变化于 0.819～ 2.914W /m·K之间,平均 1.667W/m·K,热流值变化于 45.7～ 70.0×10^-3W/m² 之间,平均为56.1(±6.98)×10^{-3W/m2.热流分布的格局是古潜山带和斜坡带高于洼陷区.}     

流道插件在高温和磁流体作用下的力学行为

在国际热核聚变试验堆计划中,流道插件是包层模块中的一个重要部件,它的主要作用是隔热和电绝缘,它的力学行为受到高温、磁场、流体压力的共同作用,使得其响应分析成为一个多场耦合的问题。本文采用有限体积法和有限元法,对包层中流体传热性能和流道插件的结构安全性能进行计算,其中详细分析一种典型工况下流道插件的应力状态;同时,对具有不同热导率的流道插件进行计算,得出其对包层结构的影响。计算结果说明流道插件厚度方向以及面内方向的压应力均比较安全,而较危险的则为极向面内拉应力和棱边的剪切破坏。采用具有较低热导率的流道插件时,可以使出口金属流体的平均温度提高,从而提高热效率,同时降低第一壁的最高温度,从而保证其结构安全,但流道插件内部的温度梯度会增加,结构热应力也更高。     

区域岩浆热液成矿的数值模拟——以熊耳山前河地区金矿为例

熊耳山前河地区金矿是熊耳山地区具有代表性的金矿之一,位于华北克拉通南缘,是中国重要的黄金产区。该金矿是典型的构造蚀变岩型金矿,成矿流体以岩浆水为主,成矿物质来源以深部幔源为主,属中低温热液矿床。以熊耳山前河金矿为例,搭建区域成矿的二维地质模型,分别进行稳态与瞬态数值模拟分析。结果显示：在合理的岩体和断层参数条件下,来自岩浆的高温成矿流体沿断裂带流动,加热断层及其围岩,可以达到成矿需要的温度和压力。热液成矿的主要影响因素是热液在断层带中流过携带的物质和热量。流体传递的总热量与断层宽度、热液源头的流体温度压力、断层渗透率的大小等有关。断层渗透率越高、源头压力越大、温度越高,断层内的热液流速就越大、平流传递的热流密度就越大;在同样热流密度下,如果断层越宽,则传输的总热量越大,更有利于在较短的时间段内,达到在特定压力下利于金矿生成的温度,形成金矿。在这些影响因素中,由于断层带的渗透率可以变化几个数量级,它的影响尤为显著。当断层渗透率较低时,前河地区热液成矿系统达到稳定的适合成矿条件需要~1 Ma;而断层渗透率较高时,只需要千年尺度就可以达到稳定的适合成矿的温压条件。     

岩石圈弯曲的黏弹性松弛及其对确定弹性岩石圈厚度的影响

确定弹性岩石圈厚度在地球科学中具有重要意义。基于弹性板弯曲解析解结合岩石圈弯曲外缘隆起位置反演弹性岩石圈厚度的传统方法具有深远影响。利用变黏度可压缩黏弹性有限元模型定量研究岩石圈在表面垂向载荷作用下弯曲的黏弹性松弛问题。模拟结果显示,外缘隆起位置具有先向弯曲中心运动而后向弯曲外侧移动的特点,反向运动发生在载荷作用约9 Ma后。与基于松弛时间定义的弹性岩石圈厚度相比,基于弹性板弯曲解由外缘隆起位置约束弹性岩石圈厚度的方法仅在载荷作用后0.2~5.0 Ma的时间段内给出较为合理的结果。