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物理学报论文范文

物理学报论文

目录

  1. 第一篇物理学报论文范文参考:鄂尔多斯块体及周缘瑞利面波相速度和方位各向异性研究
  2. 第二篇物理学报论文样文:典型离散系统的混沌动力学研究
  3. 第三篇物理学报论文范文模板:位场数据处理的高精度方法研究及应用
  4. 第四篇物理学报论文范例:巴颜喀拉块体边界断裂的跨断层形变与地震活动
  5. 第五篇物理学报论文范文格式:南北地震带南段地震各向异性与介质各向异性特征数值模拟初步研究

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第一篇物理学报论文范文参考:鄂尔多斯块体及周缘瑞利面波相速度和方位各向异性研究

鄂尔多斯块体被认为是华北克拉通自中生代破坏后残留的稳定地块,内部矿产资源丰富,活动微弱,而周缘地区新生代受到强烈改造,构造运动强烈,地震频发.由于鄂尔多斯块体处于中国东西部过渡区域,受到中国东西部双重动力作用的影响,其深部动力学问题一直是地球科学家研究的热点.

本文介绍了鄂尔多斯块体及周缘地区的构造演化、地质概况、地震活动、块体运动和应力环境以及区域的地球物理研究成果.本文使用基阶瑞利面波层析成像方法进行相速度和方位各向异性研究,因此在介绍使用的方法之前,对面波特征、分析方法、各向异性种类和形成进行了概述.

本研究利用鄂尔多斯块体及周缘地区的98个宽频带流动台站和118个宽频带固定台站,挑选出2010年1月-2011年12月期间237个远震事件的高质量面*形数据,利用双平面波方法反演了20-143s共13个周期的一维和二维相速度及方位各向异性,又利用Saito的非线性反演方法反演了S波速度结构.根据这些结果,分析讨论鄂尔多斯块体及周缘区域的深部结构和动力学环境.研究结果表明:

鄂尔多斯块体大部分区域岩石圈厚度在170-180km之间,呈高速特征,内部变形微弱,可能保留有克拉通性质的岩石圈根.岩石圈上部方位各向异性快波方向呈近EW向,为残留“化石”各向异性,岩石圈下部呈近NW-SE向,可能是现今板块构造运动导致的变形形成,岩石圈的这种垂向上的变形变化约开始于80-100km深度范围.鄂尔多斯块体岩石圈垂向上的变形差异可能主要与岩石圈温度随深度的变化有关.现今青藏高原的NE向挤压可能对鄂尔多斯块体岩石圈变形起主要作用.

鄂尔多斯块体东北部存在软流圈沿岩石圈薄弱带的被动裂谷模式下的上涌,上涌中心区域位于大同盆地西侧和岱海断陷盆地东南.由于软流圈岩浆热物质沿通道快速上涌,并注入地壳底部,在热侵蚀作用下引起壳幔物质熔融,导致了该区域地壳和上地幔的大范围低速异常.软流圈上涌位置和岩浆运移的差异,可能控制了大同等附近区域火山喷发模式和新生代玄武岩的区域差异.软流圈的上涌,造成新生代大同附近岩石圈的进一步减薄.河套断陷带下地壳和岩石圈的低速异常可能与软流圈上涌热物质的侧向运移有关.

鄂尔多斯块体西南的西秦岭、东祁连附近区域地壳及岩石圈的低速异常可能主要与该区的构造运动有关,即主要是由青藏高原向北东方向增生扩展作用引起的壳幔强烈剪切变形导致的地壳和岩石圈内生热和塑性流变引起,而不是软流圈热物质的大规模上涌.在六盘山断裂带附近,可能存在深部软流圈热物质的局部上涌.

鄂尔多斯块体东南的山西地堑南部、豫西北区域岩石圈约厚70km,软流圈显著上升,可能是中生代华北克拉通岩石圈减薄后的反映.山西地堑中部N37--38.区域可能存在鄂尔多斯块体突出的高速岩石圈,分割了南北异常的软流圈,高速岩石圈可能正遭受到南北软流圈的热侵蚀作用.秦岭造山带中部偏东,在E108°,-E109.5°,之间靠近渭河盆地一侧,100-150kmm深处存在高速异常体,可能是俯冲到华北块体之下的扬子块体拆沉的岩石圈,该区域现今发生的拆沉可能主要是由扬子块体与华北块体的斜向汇聚导致.

综合分析认为,青藏高原的隆升并向东北扩展挤压,可能对现今鄂尔多斯块体运动和变形起主要作用,而鄂尔多斯块体的运动又为周缘地区的进一步构造演化提供了新的环境.

第二篇物理学报论文样文:典型离散系统的混沌动力学研究

混沌系统是混沌理论研究和混沌应用的重要组成部分,充分了解混沌系统的混沌行为和混沌形成机理,能够实现混沌的控制和反控制.传统的非线性行为分析方法是从线性或确定性的角度分析和研究,往往不能满足控制性能日益提高的要求,本论文在前人工作的基础上,对混沌系统的非线性特性进行了深入研究.以典型的离散动力系统Logistic映射和开关变换器为例,将拓扑共轭理论、符号动力学、相对熵和信息熵等理论有机结合起来,并将这些理论应用到这两种典型离散动力系统的研究中,得到了一些新的混沌动力学行为指标,从而证明了本文所提出的方法的正确性和有效性,进一步丰富了混沌理论,为混沌理论的工程应用打下基础,并在文章的最后设计了基于电压和电流双环控制的串联型开关变换器.

本文将相对熵理论应用于具有混沌特征的典型Logistic映射的混沌状态分析中,提出了基于符号动力学和时间不可逆性量化Logistic映射混沌特性的新指标.首先将Logistic混沌系统的数值序列转化为符号序列,选择合适的符号序列长度和编码长度,通过一系列推导得出Logistic混沌系统存在时间不可逆性,相对熵可以量化处于混沌状态的Logistic系统离开平衡状态的距离,并且相对熵的数值与混沌系统的初始值x0无关,只取决于系统的参数μ,进而证明了并非混沌系统的所有特征参数都具有初值依赖性.


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本文对基于相对熵理论的开关变换器的时间不可逆性进行研究,提出了一种量化开关变换器处于混沌状态时的离开平衡状态的新的动力学行为指标.由于开关变换器处于电感电流不连续状态时可以等效为一阶的离散动力系统,文中以典型的DCM Boost变换器为例,基于拓扑共轭理论将数值序列以粗粒化的形式转化为符号序列,运用滑动窗口的方法,计算得出转化后的符号字频率,进而通过计算前向和后向序列的概率比值,得出了DCM Boost开关变换器的相对熵数值.由于相对熵值可以量化开关变换器的混沌状态离开平衡状态的距离,从而可以对开关变换器混沌系统的变化趋势做出合理的预判,为揭示开关变换器的非线性特性提供新的思路和方法.也进一步证明了相对熵理论对于处于混沌状态的开关变换器分析的适用性.

在基于信息熵理论分析开关变换器的混沌特性的研究中,本文针对开关变换数值序列的分布特点,结合信息熵理论提出了直接计算开关变换器数值序列分布特征.文中基于一阶不连续导电模式Buck和Boost变换器,讨论参数变化时对应的信息熵.研究结果表明,熵增加原理的前提下,信息熵能够区分周期态和混沌行为,随着反馈参数k的增加,信息熵趋近理论极大值,当初始值x0变化时,对应的数值序列信息熵的没有改变,证明了混沌系统的信息熵不具有初始值依赖关系.由于开关转换器的数字序列满足一定的分布特征,从宏观数值分布的开关变换器混沌系统做出合理的预期,为进一步理解混沌和混沌控制开关变换器的特点提供了理论依据.

本文的最后设计了基于电压和电流双环控制的串联型Buck开关变换器.实验结果表明控制电路采用电压、电流双环控制,因此电路响应快,限制了开关管的最大电流,极大地改善了工作特性,在输入电压在20~90V范围改变时频率较稳定,接入容性负载时工作状态影响较少,且具有短路和过流保护功能.这种电源成本低、工作稳定,可使用在宽电压工作的工业用各种报警器产品和爆闪式信号灯中.

第三篇物理学报论文范文模板:位场数据处理的高精度方法研究及应用

位场数据处理是利用位场资料进行地质-地球物理综合解释的重要组成部分,伴随着人们对地质目标精细解释的迫切需求,位场数据处理的高精度方法研究已成为地球物理工作者日益重视的一项课题.

目前,位场数据处理大多是在波数域中进行的,然而某些数据转换诸如向下延拓、高阶导数、低纬度化极等计算,由于在波数域中表现为转换因子对某些频率成分的显著放大,导致FFT理论计算结果不稳定.为此,学者们提出了一系列提高计算稳定性和计算精度的改进方法,其中迭代法具有较好的应用效果,在近些年来受到了普遍重视.

笔者以迭代法的思想为前提,针对向下延拓的不适定问题,提出了Taylor级数迭代法.证明了该方法的收敛性,分析了方法的收敛速度,同时指出当迭代通式中所取项数N等于0时,与波数域的积分迭代法模式完全一致.模型试验表明,当向下延拓深度较大且项数N取1和0时,如果它们迭代的延拓误差相等,那么N等于1时的迭代次数远小于N等于0的,且N等于1时的迭代结果具有更强的保幅能力.

针对一些位场数据处理方法在计算过程中存在的不稳定性问题,提出了统一的迭代模式—迭代滤波法,给出了一种可以解决迭代法最佳迭代次数的选取方案.在此基础之上,探讨了迭代次数对迭代计算结果的影响机制,并按迭代次数的递增,将迭代结果依次划分为信号压制区、最佳迭代区和局部干扰区等三个计算区域.导数换算、向下延拓和水平磁化化极的含噪模型试验表明,本文的迭代滤波法相对于其他迭代模式具有较好的计算稳定性和较高的计算精度,试验结果也验证了最佳迭代次数选取方案的正确性.

笔者还将迭代法引入到了位场分离、重力归一化总梯度、常密度界面反演等方法中.位场分离的迭代滤波法是针对异常分离不彻底时给出一种改进方案,其方法是:当分离出的局部异常中含有较多区域场成分时,对局部场进行逐次剥离,并将剥离出的成分“返还”给区域场,以此达到分离场的目的.针对重力归一化总梯度,提出了截止圆滑滤波,该滤波算子可以有效地压制高频干扰,保留低频有用信号;模型试验表明:该方法相对于常规计算方法而言,具有参数试算时间少,计算分辨能力高的优势.在密度界面反演中,提出了线性迭代法,该方法是将界面深度变化值与异常值之间建立线性关系,通过逐次迭代实现界面反演;模型检验表明了该算法相对于常规的Parker-Oldenburg法具有计算稳定性强、精度高和对迭代次数依赖弱的优点.

利用位场资料进行地质体边界检测是本文研究的另一个重点.应用位场数据识别地质体边界是地质-地球物理综合解释的一项重要工作.位场异常中包含有场源边界的信息,但边界信息的提取需要进行相关的数据处理.近些年来地球物理工作者们提出了许多基于位场梯度的边界检测方法.然而大多边界识别方法均存在着边界识别模糊和易受高频干扰影响等缺点.针对于此,文中提出了识别地质体边界的归一化均方差比法、归一化差分法、垂向梯度最佳自比值法以及改进型边界识别方法.

归一化均方差法是针对边界点异常具有方向性和均方差可衡量数据波动性提出的,该方法对不同深度的地质体边界都有较好的探测效果;归一化差分法是根据位场异常三个方向的差分算子与构造边界位置对位关系,给出的突出异常梯级带的归一化差分表达式,通过选择不同的差分阶次和差分半径可以识别出不同级别的断裂构造,有利于对断裂构造带平面位置的厘定和盆地内各级构造单元的划分.

垂向梯度最佳自比值法是为了有效消除高阶导数中的干扰成分和提高边界识别能力而提出的.笔者对自比值进行了数值分析,阐述了该算法检测地质体边界的物理机制.最佳自比值法不仅可以进行地质体边界的精细检测,还可以对地质体引起的异常进行有效的圈定.

改进型边界识别方法是针对常规边界识别方法存在识别能力差或识别边界发散等缺点提出的,文中给出了水平总梯度、tilt angle、tilt angle的水平总梯度、Theta map和归一化标准差、归一化均方差比等六种方法的改进型,并通过模型试验验证了改进型边界识别方法可以较好地弥补原方法的不足,有效地提高地质体边界的识别能力和定位精度.

将上述新算法和常规方法同时应用于地质条件较为复杂的鸭绿江盆地位场数据中,处理结果进一步证实了新方法具有较强的计算稳定性和较高的计算精度.根据数据处理计算结果和已知地质资料,对研究区的重、磁场、剩余场以及垂向二阶导数的特征进行了描述;依据多种边界识别方法对重力异常处理的结果,在研究区划分出了32条断裂构造,其中12条断裂被盆地内三条视电阻率断面图所佐证;采用线性迭代界面反演方法对分离出的浅部重力异常进行了低密度地层底界面的反演,预测了两个隐伏凹陷;在此基础上,结合研究区的地质资料,将盆地构造划分成4个一级构造单元和11个二级构造单元.

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第四篇物理学报论文范例:巴颜喀拉块体边界断裂的跨断层形变与地震活动

1997年至今围绕巴颜喀拉块体发生了一系列强震,为块体边界跨断层形变过程与强震活动研究提供了一个前所未有的范例.鲜水河、龙门山断裂带分别属于巴颜喀拉块体的西南边界和东边界,跨断层形变观测有几十年的记录,本文基于这些数据,结合GPS观测、震源机制解、地震活动性资料,着重关注这两条断裂带跨断层形变的时空演化过程和巴颜喀拉块体的强震活动,以及它们共同反映的巴颜喀拉块体的运动.

跨断层形变随时间的演变和在空间上的差异,是断层活动在时、空两个维度中的表现,两者都很重要.由于单个测点的资料只能反映断层局部运动随时间的变化,如果要得到断裂带活动的全貌,需要获取沿断裂走向多个测点所反映的断层运动空间分布.因此,本文的研究思路是:单点分析与多测点群体分析结合,长期活动背景与短期变化结合,注重跨断层形变的时空演化过程,分析跨断层形变过程与强震活动在运动学上的一致性,以及它们所共同反映的块体运动.

本文的研究内容和主要进展集中在以下四个方面:

1.鲜水河断裂带存在与长期活动性质相反的右旋走滑

野外地质调查显示鲜水河断裂带的左旋滑动速率介于5-15mm/a,在1973~1981年的地震活动期,短基线观测到炉霍段的断层近场蠕滑速率最高达10mm/a左右,而最近20余年的间震期,沿断裂的短基线、蠕变观测显示不同部位的左旋走滑速率在0~2.49mm/a之间,说明断层逐渐愈合与闭锁.以道孚县为界,鲜水河断裂带的东南段曾发生多次右旋走滑,获得了汶川地震前巴颜喀拉块体东部SE向运动增强的证据.巴颜喀拉、川滇块体SE向的运动不同步,其速度差的动态变化是鲜水河断裂带反向走滑的主因.

2.巴颜喀拉块体的整体运动

断层运动的错动矢量和时空演化结果显示:(1)鲜水河、龙门山、岷江断裂带的跨断层形变对多次边界强震都有不同程度的变化或响应;(2)对不同的边界强震,跨断层形变的响应有所不同,按震源特性推断的理论影响,与跨断层形变实测结果吻合,具有运动学上的一致性;(3)当短基线观测显示鲜水河断裂带出现右旋走滑迹象时,短水准观测显示龙门山、岷江断裂带的挤压有所加剧,而当鲜水河断裂带的左旋走滑增强时,龙门山、岷江断裂带的挤压有所减弱.由以上三点,可定性推断巴颜喀拉块体的现今运动具有整体性.

3.鲜水河断裂带的分段活动

以道孚县为界,鲜水河断裂带的西北段与东南段分段性显著:(1)西北段累积走滑量大,多在10mm以上,最大55.35mm,而东南段均在3mm以下;(2)观测时段内,西北段保持相对稳定的左旋走滑,而东南段走滑状态复杂,多次发生右旋;(3)西北段的道孚断层以张性活动为主,东南段的乾宁断层则以压性活动为主;(4)在玛尼、玉树地震前后,道孚、乾宁断层走滑速率的增量变化相对一致,但在昆仑、汶川、芦山地震前后,它们的增量变化相反.道孚县的位置相当于鲜水河断裂带与龙日坝断裂带的交汇部位,分段性结果可能说明鲜水河断裂带的西北段属于阿坝次级块体的边界,而东南段属于龙门山次级块体的边界,这两段的活动差异可能表明阿坝次级块体的运动相对稳定,而龙门山次级块体的运动比较复杂.同时,西北段、东南段对不同的边界强震有不同的动态响应模式,可能体现了阿坝、龙门山次级块体在不同时期的联合或解耦运动.

4.鲜水河断裂带的走滑速率与剪切形变带

跨距几十米的蠕变观测显示鲜水河断裂带的左旋走滑速率在0.08~0.74mm/a之间,跨距几百米的短基线观测结果为0.04~2.4mm/a,点距达几十公里的GPS观测结果介于6~14.4mm/a之间,上述三种观测手段之间的差异说明断裂两侧存在一定宽度的剪切形变带,在道孚县附近,其空间分布特征为:随远离断层距离的增加,平行断层的位移速率按对数函数增长,视剪应变率按幂函数衰减,超过几十公里的断层影响区后趋于稳定.虽然不同观测手段得到的走滑速率相差较大,但它们均显示鲜水河断裂带以左旋走滑为主,并且在汶川地震后都记录到了右旋走滑,表明近场的跨断层形变观测能够反映断层两侧块体的相对运动.

5.鲜水河断裂带的跨断层形变在汶川、芦山地震前后的巨大反差

鲜水河断裂带的跨断层形变对7.0级芦山地震的响应,反而远大于8.0级的汶川地震.在这两次地震前,鲜水河断裂带均出现右旋走滑迹象,震后均显示强烈拉张兼微弱右旋,但芦山地震前后的变化速率是汶川地震前后的2倍和4倍.据此推测,大致以近NW走向的马尔康、米亚罗断裂为界,龙门山次级块体可进一步划分为丹巴(西部)和松潘(东部)两个微块体,微块体的存在可能影响了龙门山地区的应变分配模式和跨断层形变异常的表现,松潘微块体可能是汶川地震的主体活动构造和应变积累单元,而鲜水河断裂带东南段与芦山地震的发震构造同为丹巴微块体的两条边界,构造关联性更加直接,因此变化异常显著.

本文提出垂直断层布设多种跨距的形变观测,可作为观测场地布局的新思路.与基于地质资料和强震历史的静态研究结果相比,本文的重要进展是发现了巴颜喀拉块体边界断裂的动态活动过程与块体整体运动的关联.同时指出,巴颜喀拉块体内部的次级块体、微块体可能存在差异运动,对构造活动的影响不可忽略.

第五篇物理学报论文范文格式:南北地震带南段地震各向异性与介质各向异性特征数值模拟初步研究

地壳与上地幔的地震各向异性研究,关系到板块运动、地震活动、地球动力学和深部结构等众多地球物理基本问题.地壳介质的各向异性特征研究反映出地壳主压应力方向,可以研究地下应力变化,分析区域应力场与地质构造的关联性;上地幔介质的各向异性特征可以推测地球内部物质运动模式,探讨大陆岩石层等地球深部动力学问题.

南北地震带南段位于青藏高原东南缘,是欧亚板块与印度板块碰撞强烈变形地带,地质构造错综复杂,地震活动强烈,也是我国最重要的强震活动地区之一.通过南北地震带南段的地震各向异性研究,可以讨论青藏高原地壳缩短和隆升作用背景下,青藏高原东南缘的地壳应力空间分布,及地质构造间与区域应力之间的关系;并且可以探讨在块体强烈碰撞作用下,青藏高原东南缘的岩石圈的形变特征.

本研究采用四川、云南区域地震台网2000年1月至2010年4月期间记录到的近场地震波形资料,及2007年8月到2010年10月期间记录的远场地震波形资料,通过S波和XKS (SKS、SKKS、PKS)波的分裂特征,获得南北地震带南段地壳和上地幔介质各向异性空间分布特征.

研究利用剪切波分裂系统分析方法,得到南北地震带南段77个台站下方地壳介质的剪切波分裂参数.结果显示,由于受到区域主压应力场和局部地质构造的影响,南北地震带南段地壳介质的快剪切波的偏振方向表现出分区特征.其中,松潘-甘孜块体东部的快剪切波偏振方向显示为北东向:川滇菱形地块西北部和东南部的快剪切波偏振方向分别显示近东西和北北西的优势方向.在研究区的块体内部,快剪切波偏振方向与区域主压应力的方向一致.但是,在研究内块体的边界带,复杂地质构造的属性及活动断裂的几何形态造成快剪切波分裂参数呈现的区域化分布的特征.其中,龙门山断裂带北东段和西南段的快剪切波偏振方向分别显示北东和北西的优势方向;青川断裂北侧和南侧地震的快剪切波偏振方向分别为近南北向和近东西向,在青川断裂的北侧,慢剪切波的时间延迟大于南侧的时间延迟.

上地壳介质的各向异性机制可以分为应力各向异性和结构各向异性两种.区域主压应力场产生的应力各向异性是研究区各向异性的主导者,但是,地质构造的作用也会使研究区的各向异性产生局部变化.剪切波分裂观测结果表明,地壳各向异性特征与断裂带的构造、几何分布等因素有密切关系,位于走滑断裂上或活动断裂交汇部位的快剪切波偏振优势方向与起控制作用的活动断裂走向-致.

为了讨论复杂各向异性结构对地震波传播特征的影响,本研究采用自相关函数的随机扰动建立水平方向的定向分布非均匀介质模型,通过数值模拟地震波在此模型中的传播特征,认为定向分布的非均匀介质可以等效为具有水平对称轴的横向各向同性介质.介质的非均匀性建立各向异性介质的方法对裂隙形状、尺度度等没有限制,因此,可以数值模拟地震波在复杂定向排列的非均匀介质中传播的特征的表明.依此可以探讨,不同尺度、走向地质构造对地震各向异性的观测影响.

此外,本研究还采用切向能量最小化法获得南北地震带南段的上地幔各向异性图像.研究结果显示,南北地震带南段下方的地幔介质各向异性特征复杂,整体显示为“南强北弱,西强东弱”特征.松潘—甘孜块体下方快剪切波偏振方向显示为北东向或者北北东方向;四川盆地下方的快剪切波的偏振方向为近东西向;在川滇地块,小金河断裂北部地区快剪切波的偏振方向为北西向或者北北西向,南部地区快剪切波偏振方向整体显示为近东西方向.慢剪切波的平均时间延迟约为1.0s,但是变化幅度较大.四川盆地下方的慢剪切波的时间延迟较小,研究区南部的时间延迟整体略大于北部的时间延迟.

研究显示,青藏高原物质东向挤出过程中受到四川盆地的阻挡作用,川滇块体北部的中下地壳物质的流动围绕青藏高原东侧顺时针旋转.小金河断裂带对于青藏高原东向挤出的物质扩散具有调节作用,造成青藏高原东向挤出物质在川滇块体南部向东方向扩散.

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