Coupling numerical simulation with remotely sensed information for the study of frozen soil dynamics     

HuiRan Gao  WanChang Zhang 《寒旱区科学》2020,12(6):404-417

The acquisition of spatial-temporal information of frozen soil is fundamental for the study of frozen soil dynamics and its feedback to climate change in cold regions. With advancement of remote sensing and better understanding of frozen soil dynamics, discrimination of freeze and thaw status of surface soil based on passive microwave remote sensing and numerical simulation of frozen soil processes under water and heat transfer principles provides valuable means for regional and global frozen soil dynamic monitoring and systematic spatial-temporal responses to global change. However, as an important data source of frozen soil processes, remotely sensed information has not yet been fully utilized in the numerical simulation of frozen soil processes. Although great progress has been made in remote sensing and frozen soil physics, yet few frozen soil research has been done on the application of remotely sensed information in association with the numerical model for frozen soil process studies. In the present study, a distributed numerical model for frozen soil dynamic studies based on coupled water-heat transferring theory in association with remotely sensed frozen soil datasets was developed. In order to reduce the uncertainty of the simulation, the remotely sensed frozen soil information was used to monitor and modify relevant parameters in the process of model simulation. The remotely sensed information and numerically simulated spatial-temporal frozen soil processes were validated by in-situ field observations in cold regions near the town of Naqu on the East-Central Tibetan Plateau. The results suggest that the overall accuracy of the algorithm for discriminating freeze and thaw status of surface soil based on passive microwave remote sensing was more than 95%. These results provided an accurate initial freeze and thaw status of surface soil for coupling and calibrating the numerical model of this study. The numerically simulated frozen soil processes demonstrated good performance of the distributed numerical model based on the coupled water-heat transferring theory. The relatively larger uncertainties of the numerical model were found in alternating periods between freezing and thawing of surface soil. The average accuracy increased by about 5% after integrating remotely sensed information on the surface soil. The simulation accuracy was significantly improved, especially in transition periods between freezing and thawing of the surface soil.  相似文献   

利用GLAS激光测高数据评估DSM产品质量及精度优化   总被引：2，自引：0，他引：2  

胡柳茹  唐新明  李国元  付冬暇  窦显辉  赵世湖 《测绘通报》2019,(11):39-43

提出了一种利用卫星激光测高数据直接优化提升数字表面模型（DSM）产品精度的方法。选取境外中亚地区的资源三号DSM开展试验，通过采用多准则约束方法提取激光高程控制点，分别利用偏度、中值、线性、二次多项式等进行DSM误差修正，发现4种模型均能有效消除DSM系统误差，其中基于二次多项式的方法更适用于平地和丘陵地貌，线性模型更适用于高山地貌。试验验证了采用卫星激光测高数据优化境外DSM技术流程的可行性，最终可提高DSM的绝对高程精度。  相似文献   

Late Cambrian microbial build-ups,Llano Area,Central Texas: A three-phase morphological evolution     

Pankaj Khanna  Heath H. Hopson  André W. Droxler  Dylan A. Droxler  Daniel Lehrmann  Brian Kubik  Jacob Proctor  Pulkit Singh  Paul M. Harris 《Sedimentology》2020,67(2):1135-1160

Although Late Cambrian microbial build-ups were recognized in the Point Peak Member of the Wilberns Formation in Central Texas (USA) nearly 70 years ago, only a few studies focused specifically on the build-ups themselves. This study focuses on the interpretation of the regional (15 measured sections described in literature representing an area of 8000 km²) and local (field and drone photogrammetry studies in a 25 km² area from within south Mason County) microbial build-up occurrence, describes their growth phases and details their interactions with the surrounding inter-build-up sediments. The study establishes the occurrence of microbial build-ups in the lower and upper Point Peak members (the Point Peak Member is informally broken up into the lower Point Peak and the upper Point Peak members separated by Plectotrophia zone). The lower Point Peak Member consists of three <1 m thick microbial bioherms and biostrome units, in addition to heterolithic and skeletal/ooid grainstone and packstone beds. One, up to 14 m thick, microbial unit associated with inter-build-up skeletal and ooid grainstone and packstone beds, intercalated with mixed siliciclastic–carbonate silt beds, characterizes the upper Point Peak member. The microbial unit in the upper Point Peak member displays a three-phase growth evolution, from an initial colonization phase on flat based, rip-up clast lenses, to a second aggradation and lateral expansion phase, into a third well-defined capping phase. The ultimate demise of the microbial build-ups is interpreted to have been triggered by an increase of water turbidity caused by a sudden influx of fine siliciclastics. The lower Point Peak member represents inner ramp shallow subtidal and intertidal facies and the upper Point Peak member corresponds to mid-outer ramp subtidal facies. Understanding the morphological architecture and depositional context of these features is of importance for identifying signatures of early life on Earth.  相似文献   

吉林延边红太平铜多金属矿床脉型矿化的成矿时代与构造背景     

侯鹤楠  任云生  陆思宇  郝宇杰  杨群 《岩石学报》2020,36(3):820-836

吉林延边红太平铜多金属矿床位于兴蒙造山带东段,区内发育产于晚古生代火山沉积岩系中的层状铜多金属矿体和受岩体及构造控制的脉状铅锌矿体。为了确定脉型铅锌矿化的成矿时代与构造背景,本文对与脉状铅锌矿体相关的英安岩开展了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及岩石地球化学研究,并对脉状铅锌矿体中金属硫化物开展了Rb-Sr同位素定年。结果表明,英安岩中28个锆石测点的~(206)Pb/~(238)U加权平均年龄为204.1±2.0Ma(MSWD=0.24),脉状铅锌矿石中4件金属硫化物的Rb-Sr等时线年龄为206.8±9.0Ma(MSWD=2.0),二者在误差范围内基本一致,表明红太平矿床脉型铅锌矿化的成矿时代为晚三叠世末期。英安岩的稀土元素配分模式呈明显的轻稀土元素(LREEs)富集,轻重稀土分馏明显[(La/Yb)N=7.59～8.28],存在弱的Eu异常(δEu=0.65～0.68);微量元素以富集大离子亲石元素(LILEs:Rb、Ba和K)和不相容元素(U、Th),亏损高场强元素(HFSEs:Nb、Ta、P和Ti)为特征,表明原始岩浆应为壳-幔混源;脉状铅锌矿体中4件金属硫化物初始Sr同位素比值(87Sr/86Sr)i为0.705954～0.707101(均值0.706390),表明脉型铅锌矿化与壳-幔混源的岩浆作用密切相关。根据Rb-(Yb+Ta)及La/Yb-Th/Yb图解判别结果,结合区域构造演化分析,认为红太平矿区英安岩及相关的脉型铅锌矿化形成于活动大陆边缘的构造环境,与晚三叠世-早侏罗世(T_3-J_1)古太平洋板块向欧亚板块的俯冲作用密切相关。  相似文献   

土遗址全长黏结式锚固系统动力响应解析方法     

芦苇  赵冬  李东波  毛筱霏 《岩土力学》2020,41(4):1377-1387

以纵向宽大裂隙引起的夯土城墙遗址稳定问题为背景，建立危险土体?锚杆?稳定土体锚固系统简化力学模型。该模型将土体对锚杆的摩阻作用简化为一个线性弹簧和一个与速度相关的阻尼器的并联机构，将裂隙段锚杆对两侧土体的拉结作用简化为一个线性弹簧。基于弹性体动力理论建立锚固系统动力平衡方程，并推导了锚杆轴力和位移的动力响应解析解。最后，以新疆高昌故城南城墙某段锚固工程为例对提出的解析方法进行了说明，明确了锚杆轴力响应特征及其分布规律，并通过数值分析对其合理性进行了验证。结果表明：在动力作用下同一位置锚杆的轴力响应呈围绕静力平衡位置的波动形态，轴力峰值点位于裂隙附近，且逐渐向临空端和锚固端指数衰减。在考虑地震加速度沿遗址高度的放大效应后能够获得较精确的锚杆轴力响应。  相似文献   

扎鲁特地区无烟煤分子结构特征和模型构建     

张帅  马汝嘉  刘路  张浩  刘钦甫 《煤田地质与勘探》2020,48(1):62-69

为了构建内蒙古扎鲁特地区无烟煤的分子结构模型，采用工业分析、元素分析、核磁共振碳谱、高分辨率透射电镜和X射线光电子能谱等测试方法对该地区无烟煤的分子结构进行研究。结果表明无烟煤分子结构中以芳香碳为主，脂肪碳以短烷基侧链和环烷烃为主。煤分子结构中氧原子主要以酚羟基和醚氧基的形式存在，氮原子主要以吡咯型氮和吡啶型氮的形式存在，硫原子主要的赋存形态是硫醇硫酚。结合由核磁共振碳谱测得的煤结构参数和由高分辨率透射电镜测得的芳香环尺寸和含量，构建了无烟煤大分子平均结构模型。对构建的模型进行了结构优化与能量分析，发现煤分子结构的芳香片层趋于平行排列，非键结势能中的范德华力是保持煤结构稳定的主要因素。本研究为采用分子动力学模拟从分子尺度研究扎鲁特地区无烟煤在石墨化过程中，其芳香碳层的拼叠过程及其反应路径提供了模型基础。   相似文献   

四川米易海塔地区混合岩型铀矿流体包裹体特征     

郭锐  陈友良  刘凯鹏  郑玉文  胡漾 《矿物学报》2020,40(2):137-148

混合岩型铀矿是康滇地轴上最有希望取得找矿突破的铀矿类型,海塔地区的铀矿化即是该类型铀矿的典型代表。本文针对区内的长英质脉矿石、富晶质铀矿石英脉矿石和含矿热液石英脉中的石英流体包裹体进行了研究。结果表明,海塔地区混合岩型铀矿的成矿作用可分为2个阶段:早期混合岩化热液成矿阶段为高温、中低盐度流体,流体包裹体均一温度集中在380~540℃,盐度变化范围为16.15%~23.18%NaCl eqv,是区内铀成矿的主要阶段;晚期热液叠加改造成矿阶段为中低温、低盐度流体,流体包裹体均一温度集中在140~220℃,盐度变化范围为5.56%~23.18%NaCleqv,是区内富铀矿的形成阶段。流体包裹体的气相成分测试表明,长英质脉矿石石英包裹体中以CH4、CO2为主,其次为H2O和N2;而富晶质铀矿石英脉及含矿热液石英脉石英包裹体中以H2为主,部分含有CO2、CH4、H2O。氢、氧同位素研究表明,早期混合岩化成矿阶段的成矿流体可能为岩浆水与变质水的混合,而晚期热液叠加改造成矿阶段成矿流体中可能有大气降水的加入。  相似文献   

辽东半岛五龙金矿床航空电磁场特征及找矿意义     

石连成  骆燕  江民忠  王志宏  朱琳  陈伟  韩鹏辉  陈志鹏 《地质学报》2020,94(10):3106-3119

五龙金矿床位于五龙矿集区中部，是矿集区内规模大的石英脉型金矿。为查明矿集区深部构造及指导深部找矿预测，需结合深部地球物理资料综合分析研究。本文基于五龙矿集区航空探测任务，并结合其成矿地质特征，研究了五龙金矿在平面、剖面、空间等维度的航磁、航空TEM、航空大地电磁特征及其找矿意义。研究表明：平面上矿体位于鸡心沟断裂东侧负磁背景场中NE与近SN、NW向弱磁异常带交汇处，中等 强剩余磁异常带的转折端、梯度带，视电阻率低阻区及中低阻梯度带，深部存在团块状视磁化率高值区；剖面上矿体位于“左低右高，上高下低”的视电阻率梯度带上，呈中低阻、低阻特征及强磁场区至弱磁场区的视磁化率梯度带上，呈浅部“上高下低”、深部“下高上低”的中等 弱磁特征；空间上矿体位于鸡心沟断裂东侧的断裂构造低阻带与岩体高阻异常带的梯度带。五龙金矿地质地球物理找矿标志的建立和深部高视磁化率异常区的存在，表明矿区深部1000~2000m空间与五龙金矿体视电阻率、视磁化率特征相似的地段，仍具有较好找矿潜力。  相似文献   

老挝班康姆铜金矿床成矿作用研究及其指示意义   总被引：1，自引：0，他引：1  

卢见昆  赵延朋  陈晓锋  康铁锁  莫江平 《矿床地质》2020,39(6):1122-1140

班康姆铜金矿床位于墨江-黎俯火山弧带的中段，成矿条件优越，区内中性侵入杂岩具有岛弧钙碱性火山岩的地球化学特征，属火山岛弧环境。氢、氧同位素特征及黄铁矿流体包裹体的He、Ar同位素特征均指示流体为岩浆流体与大气雨水型地下水的混合流体，晚期经历了开放系统的持续瑞利去气过程。硫同位素组成表明成矿系统的硫源主要为深源地幔硫，推断Au、Cu应来自地幔源区，在俯冲消减的构造背景下，携带大量Cu、Au等成矿金属构成富矿初始岩浆流体。热液成矿作用经历了高温矽卡岩蚀变阶段、中温青磐岩热液蚀变矿化阶段、低中温金矿化阶段和超低温热液碳酸盐化阶段4个阶段，中低温阶段为主要的矿化阶段，而北东-北北东向次级断裂带成为浅部重要的容矿空间。流体包裹体及稀土元素特征指示了矿床深部存在隐伏的岩体，很可能为含矿的斑岩体，这对班康姆矿床乃至成矿带的研究及勘查具有重大的意义。  相似文献   

不同顶管组合方式的管幕冻结温度场模型试验   总被引：1，自引：1，他引：0  

段寅  荣传新  程桦  蔡海兵  解德柱  丁杨龙 《冰川冻土》2020,42(2):479-490

拱北隧道作为港珠澳大桥珠海连接线的关键性工程， 在国内外首次成功运用了管幕冻结技术。以此为背景， 为更加全面地掌握饱和软土地层中管幕冻结温度场的分布特点， 开展了不同顶管组合方式下的管幕冻结温度场模型试验研究。试验结果表明： 各测点温度曲线在积极冻结期前4 h急剧下降， 随后逐渐减缓， 降至砂土冰点后趋于平稳， 三种布管方式均满足冻结设计要求； 冻结管中低温盐水提供的冷量首先传递给顶管管壁， 再以“面”的形式均匀地传递给周围土体； 积极冻结21 h后， 采用四根空顶管组合的C区冻结壁竖向范围最大， 空管管壁正上方冻结壁平均厚度约为105 mm， 在满足管幕刚度设计要求的前提下， 可采此布管方式以达到快速形成冻结帷幕的目的。限位管开启后的4 h内， 实顶管中线垂直距离100 mm范围内测点温度曲线虽有明显回升但仍维持在冻土冰点以下， 超出此范围后温度变化影响逐渐减弱， 且顶管间冻结壁稳定存在， 表明限位管在满足管间有效封水的条件下， 能在一定范围内起到定向限制地层冻胀的作用。优化后的双圆形冻结管在满足冻结设计要求的同时， 更加便于安装且经济环保。  相似文献