Granite is an Effective Helium Source Rock: Insights from the Helium Generation and Release Characteristics in Granites from the North Qinling Orogen, China     

ZHANG Wen  LI Yuhong  ZHAO Fenghu  ZHOU Zheng  HAN Wei  ZHOU Junlin  ZHANG Qiao 《《地质学报》英文版》2020,94(1):114-125

Global helium(He) shortage is a challenging problem; however, the types of helium source rock and the mechanisms of He generation and release therein remain still poorly understood. In this study, in order to evaluate the potential of granite as an effective helium source rock, we collected granitic samples from the North Qinling Orogen, Central China, in the south of the helium-rich Weihe Basin. The helium generation and release behaviors in granite were studied through analysis of U and Th concentrations, EMPA images, and He and Ar concentrations and isotopic ratios extracted by crushing and stepwise heating. The results indicate that Ar has a better retention and a lower mobility than He. 3 He/4 He ratios released by crushing and stepwise heating are 0.016–0.056 RA and 0.003–0.572 RA, respectively, where RA is the atmospheric 3 He/4 He of 1.4×10-6, reflecting a crustal and radiogenic source. Helium concentrations extracted by the two ways are 0.13–0.95 ucm3 STP/g and 7.82–115.62 ucm3 STP/g, respectively, suggesting that matrix-sited He accounts for more than 98% of total helium preserved in granite. In addition, the total generated He amounts in granites are calculated based on the measured U and Th concentrations in granitic samples. Dividing the preserved He quantities by the generated He amounts, it turned out that less than 10% of He produced since the formation of the granite is preserved in the rock over geological time, suggesting that more than 90% generated He can be transferred to the Weihe Basin. Temperature and fracture are the two critical factors controlling He release. Based on the relationship between He diffusivity of granites and temperature and the He closure temperatures of a variety of U-and Th-rich minerals(27–250°C), we estimate that He can be partially released out of granite at the depths 400 m and totally released at the depths 7800 m. Fractures provide effective transfer of free He from deep source rocks to shallow reservoirs. Finally, a model on granite as an effective helium source rock is established. We suggest exploring He resources in hydrocarbon basins with granitic basement(or adjacent to granite bodies), high geothermal field, and young active fractures.  相似文献   

基于经验模态分解和小波分解估算海气通量涡相关计算中的截断时间尺度     

姜浩  赵中阔  樊伟  宋金宝 《海洋与湖沼》2018,49(6):1138-1150

基于时长38天的海表风场实测数据,应用经验模态分解(EmpiricalModeDecomposition,EMD)和小波分解(Wavelet Decomposition, WD)这两种数据处理方法首先对涡相关法中的截断时间尺度(CutoffTimescale,CTS)进行估算,结果显示:基于EMD与WD方法估算出的CTS一般都在40秒左右(EMD的结果略小),远远小于传统涡相关法中CTS的取值(固定为10分钟),且EMD和WD的使用使得每一段数据都能够根据自身的湍流特点而获得合适的CTS; EMD方法和WD方法有效的去除了计算结果中的非湍部分,且对通量传输方向的刻画也更加合理,极大提高了通量的计算精度,所得通量与传统方法计算的通量偏差平均值高达45%;研究还对EMD和WD的优缺点进行了对比分析,结果表明EMD相比于WD有更高的自主性,而WD对信号的分离程度则更高。  相似文献   

Numerical modeling investigation on turbulent oscillatory flow over a plane rough bed composed by randomly arrayed particles   总被引：1，自引：0，他引：1  

ZHOU Zhibo  ZHANG Jinfeng  ZHANG Qinghe  LIU Run 《海洋学报(英文版)》2018,37(7):62-68

A three-dimensional numerical model is established to simulate the turbulent oscillatory boundary layer over a fixed and rough bed composed by randomly arrayed solid spheres based on the lattice Boltzmann method and the large eddy simulation model.The equivalent roughness height,the location of the theoretical bed and the time variation of the friction velocity are investigated using the log-fit method.The time series of turbulent intensity and Reynolds stress are also investigated.The equivalent roughness height of cases with Reynolds numbers of 1×10~4–6×10~4 is approximately 2.81 d(grain size).The time variation of the friction velocity in an oscillatory cycle exhibits sinusoidal-like behavior.The friction factor depends on the relative roughness in the rough turbulent regime,and the pattern of solid particles arrayed as the rough bed in the numerical simulations has no obvious effect on the friction factor.  相似文献   

基于高分辨率风场的海洋近惯性能通量计算——时空特征及其影响因素     

杨兵  侯一筠 《海洋与湖沼》2020,51(5):978-990

基于高分辨率CFSR(climate forecast system reanalysis)风场资料、气候态海洋混合层厚度资料和卫星高度计海面高度异常资料,本文估计了大气风场向全球海洋混合层的近惯性能通量和近惯性能量输入功率,并探究了混合层厚度、风场时间分辨率、经验衰减系数和中尺度涡旋涡度对近惯性能通量和能量输入功率的影响。浮标实测风场和流速表明,本文所用的风场和阻尼平板模型可用于估计风场向全球海洋的近惯性能通量。本文计算得到的大气向全球海洋输入近惯性能量的功率为0.56TW(1TW=10~(12)W),其中北半球贡献0.22TW,南半球贡献0.34TW。在时间上,风场的近惯性能通量呈现各个半球冬季最强、夏季最弱的特征,这和西风带风场的季节变化有关。在空间上,近惯性能通量的高值海域为南、北半球西风带海洋,尤其是南大洋。混合层厚度和风场空间不均匀性使得西风带近惯性能通量呈现纬向变化,即海盆西部强于海盆东部。风场时间分辨率对近惯性能通量的估计至关重要,低时间分辨率风场对近惯性能通量的低估达到13%—30%。阻尼平板模型中的经验衰减系数对近惯性能通量估计的影响不超过5%。中尺度涡旋涡度仅改变近惯性能通量的空间分布,而对全球近惯性能量输入功率的影响可以忽略。  相似文献   

中尺度暖涡对热带气旋强度变化的影响及作用机制   总被引：1，自引：0，他引：1  

孙佳  王桂华  熊学军  回贞立  胡筱敏  凌征  于龙  杨光兵  郭延良  鞠霞  陈亮 《海洋学报(英文版)》2020,39(8):1-2

基于两组理想化数值试验，对比研究了分布于热带气旋不同位置处的海洋中尺度暖涡所引发的热带气旋强度变化的时空特征。研究发现，热带气旋中心附近的暖涡对热带气旋强度有增强作用，而位于热带气旋外围的暖涡则会抑制热带气旋的发展。本研究将暖涡增强（减弱）热带气旋强度的区域称为内（外）区。随着时间的推移，内（外）区暖涡对热带气旋强度的增强（减弱）幅度逐渐减小（增大），区域范围同步减小（增大）。内区暖涡增强了热带气旋的次级环流和结构对称性、增加了海气界面热通量，同时减弱了外围螺旋雨带，进而导致热带气旋强度增强；若暖涡在外区，其对热带气旋的作用相反，导致热带气旋强度减弱。由于理想化试验中热带气旋静止不动，因此研究结果可能只适用于传播速度较慢的热带气旋。本研究结果有助于更好地理解热带气旋和海洋中尺度暖涡之间的相互作用，并通过引入热带气旋外区暖涡的影响助力提高热带气旋强度预报工作。  相似文献   

巴芬湾西部和格陵兰岛东部大气经向热量输送协同变化对夏季北极海冰的影响     

王乐  张录军  杨文发 《海洋学报(英文版)》2020,39(8):14-23

利用欧洲中心气候再分析资料和美国国家冰雪数据中心北极海冰面积资料，分析了夏季北极海冰面积与前期大气经向热量输送年际变化的联系。结果表明：6月北半球中高纬大气的经向热量输送以瞬变热量形式为主，其中巴芬湾西部（B区）和格陵兰岛东部（G区）是瞬变热量向极区传输的两个通道，二者之间存在反位相的协同变化，且这种协同变化与夏季北极海冰面积变化密切相关。可能的机制为：6月，AD、AO和NAO三种北极大气环流型能够引起巴芬湾西部和格陵兰岛东部瞬变热量输送的协同变化，这种协同变化通过涡旋动力作用激发夏季极区大气表现为AD异常，同时影响途经区域的气温，从而通过热动力作用影响夏季北极海冰。将向极区输送的热量称为暖输送，从极区输出的热量为冷输送，则上述两个区域的瞬变热量协同输送可分为三种情况：B暖G冷、B冷G暖、B和G均冷，而B和G均暖的情况十分罕见。当B区向极区输入、G区输出热量时，有利于太平洋扇区和喀拉海的海冰偏少；当G区输入、B区输出热量时，利于喀拉海和拉普捷夫海海冰偏少；当B区和G区均输出热量时，利于波佛特海南部、喀拉海和拉普捷夫海海冰偏多，反之则相反。  相似文献   

北极薄冰-煎饼冰区域中不同重力波驱动形成海流的敏感性分析     

张雪妍  戴海瑨  赵军  殷何卿 《海洋学报(英文版)》2020,39(3):123-129

A coupled ocean-ice-wave model is used to study ice-edge jet and eddy genesis during surface gravity wave dissipation in a frazil-pancake ice zone. With observational data from the Beaufort Sea, possible wave dissipation processes are evaluated using sensitivity experiments. As wave energy dissipated, energy was transferred into ice floe through radiation stress. Later, energy was in turn transferred into current through ocean-ice interfacial stress. Since most of the wave energy is dissipated at the ice edge, ice-edge jets, which contained strong horizontal shear, appeared both in the ice zone and the ocean. Meanwhile, the wave propagation direction determines the velocity partition in the along-ice-edge and cross-ice-edge directions, which in turn determines the strength of the along-ice-edge jet and cross-ice-edge velocity. The momentum applied in the along-ice-edge(cross-ice-edge)direction increased(decreased) with larger incident angle, which is favorable condition for producing stronger mesoscale eddies, vice versa. The dissipation rate increases(decreases) with larger(smaller) wavenumber, which enhances(reduces) the jet strength and the strength of the mesoscale eddy. The strong along-ice-edge jet may extend to a deep layer(> 200 m). If the water depth is too shallow(e.g., 80 m), the jet may be largely dampened by bottom drag, and no visible mesoscale eddies are found. The results suggest that the bathymetry and incident wavenumber(magnitude and propagation direction) are important for wave-driven current and mesoscale eddy genesis.  相似文献   

基于自动探测方法的南海北部涡致海表温度锋面的特征研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

邱春华  欧阳娟  俞建成  毛华斌  戚永锋  吴加学  苏丹仪 《海洋学报(英文版)》2020,39(11):82-90

南海北部具有丰富的温度锋面和中尺度涡，它们调节着局地的热量和能量平衡。本文利用卫星海洋高度异常和海表温度数据，并基于自动探测方法，探究了2007年至2017年南海北部中尺度涡边缘的海表温度锋面（涡致锋面）特征。反气旋/气旋边缘出现锋面的概率可达20%。气旋涡在各个方向上出现锋面的概率比较均匀，反气旋涡的东北部和西南部出现锋面的概率大于西北部和东南部。中尺度涡致锋面的数量有明显的季节变化，而涡动能未表现出明显的季节变化。中尺度涡致锋区的总涡动能是中尺度涡内动能的3倍，并且反气旋涡致锋面的总涡动能明显强于气旋涡致锋面的总涡动能。中尺度涡致锋面的数量和涡动能的年际变化与厄尔尼诺南方涛动指数没有明显的相关性。本研究也讨论了中尺度涡致锋面的可能机制，但是中尺度涡对海表温度锋的贡献需要进一步定量研究。  相似文献   

孟加拉湾及其毗邻海域中尺度涡旋活动的冬、夏季差异          下载免费PDF全文

黄挺  周锋  田娣  张家赢 《海洋学研究》2020,38(3):21-30

基于1993—2017年从卫星高度计资料中识别出来的中尺度涡轨迹数据集,对冬、夏季孟加拉湾涡旋的源地和性质进行了研究。研究表明孟加拉湾西部、安达曼海和孟加拉湾通往赤道的出口处的中尺度涡旋活动呈现显著的季节性差异。安达曼海在冬、夏季从北往南中尺度涡旋分别以“反气旋涡-气旋涡-反气旋涡”和“气旋涡-反气旋涡-气旋涡”的格局分布。不同源区涡旋的季节性生长过程有明显差异。孟加拉湾西部的涡旋在夏季生长迅速但消散缓慢,斯里兰卡冷涡生长缓慢但消散迅速。不同源区涡旋半径和振幅大小有不同的特征。孟加拉湾西部,无论冬、夏季,反气旋涡的振幅、半径都比气旋涡大;夏季季风漂流区,气旋涡半径比反气旋涡小但是振幅比反气旋涡大;安达曼海内无论冬、夏季都是最北侧聚集区涡旋的半径和振幅最大。孟加拉湾内生命史为30~40 d的涡旋数量最多,生命史在100 d以上的涡旋主要分布在孟加拉湾西部。  相似文献   

北太平洋冬季西部发展型天气尺度涡旋对平均流的影响          下载免费PDF全文

刘丽  谭言科  夏淋淋 《大气科学学报》2019,42(2):174-183

在中纬度北太平洋大气强斜压区,存在频繁的天气尺度涡旋活动,通过水分、动量和能量输送维持大气环流。为了进一步研究天气尺度涡旋发生发展与大尺度环流之间的联系,利用1981—2013年再分析资料,筛选出西部发展型天气尺度涡旋114个偏强日和87个偏弱日,给出了西部发展型天气尺度涡旋异常导致的动力和热力强迫的变化,同时从能量转换的角度分析了西部发展型天气尺度涡旋与平均流之间的相互作用,并探讨了其与西太平洋遥相关型的关系。结果表明:西部发展型天气尺度涡旋通过动力强迫和热力强迫影响平均流,其中动力强迫主要造成北太平洋中纬度上空的西风气流加速并向北移动;热力强迫的作用则是减弱中纬度大气斜压性。同时,强西部发展型天气尺度涡旋有利于西北太平洋上空对流层低层斜压有效位能向扰动动能的转化增大和扰动动能向平均流的转化增大,有利于中纬度地区对流层高层平均流向扰动动能的转化增大。此外,西部发展型天气尺度涡旋通过与平均流的作用,对维持西太平洋遥相关型的负位相有一定影响。  相似文献