Особенности строения зоны проведения: Зоны корня и их функции в таблице

Зоны корня растений. Зона деления, всасывания, проведения, роста

В нашей статье мы рассмотрим зоны строения корня, которые позволяют ему осуществлять важнейшие функции в растительном организме. Внутреннее строение этого органа отличается четкой дифференциацией, благодаря которой осуществляется согласованная работа всего организма.

Что такое корень

Корнем называют осевой подземный орган растения. В зависимости от особенностей расположения различают главный, боковые и придаточные. Первый вид определить очень просто. Главный корень у растения всегда один. На нем расположены боковые. Вместе они формируют стержневую корневую систему. Она характерна для всех представителей класса Двудольные, включающие всем известные семейства Розоцветных, Пасленовых, Астровых, Капустных, Бобовых, и других. Прямо от побега отходят придаточные корни. Они растут пучком. Такую корневую систему, которая называется мочковатой, имеют Однодольные растения: Злаковые, Луковые и Лилейные.

Функции корня

Главная задача подземного органа заключается в закреплении растения в почве, обеспечения его водой и растворами минеральных веществ. С помощью корня происходит поглощение из почвы соединений азота, калия, железа, магния, фосфора и других элементов. Этот процесс называется минеральным питанием. Полученные вещества растения используют для самостоятельного синтеза органических соединений.

Корень и побег осуществляют свои функции в тесной взаимосвязи. Подземный орган обеспечивает растение водой с растворами минеральных веществ. Они поступают из корня ко всем частям побега. Это восходящий ток веществ. В свою очередь, в результате фотосинтеза в листьях образуются органические вещества. Они передвигаются из побега в корень, осуществляя нисходящий ток.

В отдельных случаях зоны корня растений видоизменяются для выполнения дополнительных функций. К примеру, у редиса, репы, моркови и свеклы подземный орган утолщается для запаса резервных веществ. А плющ при помощи корней-прицепок надежно цепляется за опору. Многие паразитические растения вообще не способны к фотосинтезу. Питание таких организмов происходит исключительно за счет корневой системы. Примером этому случит растение — паразит повилика. Своими корнями оно проникает в клетки организма хозяина, поглощая его соки.

Зоны корня растения

Если разрезать подземный орган вдоль его оси, можно без труда заметить зоны корня. Все они являются специализированными, с четкой взаимосвязью особенностей строения и выполняемых функций. Зоны расположены в следующей последовательности: корневой чехлик, деления, растяжения, всасывания, проведения. Уже только по названиям можно догадаться, из элементов каких тканей они состоят, и какова их роль в жизнедеятельности растительных организмов. Рассмотрим каждую из них более подробно.

Корневой чехлик

Чтобы проникнуть вглубь почвы, корень постоянно нарастает своей верхушкой. Эту функцию осуществляет зона деления корня, которая покрыта корневым чехликом. Он надежно защищает клетки образовательной ткани от механических повреждений, предотвращает повреждение верхушки подземного органа во время его проникновения в почву.

Корневой чехлик образован несколькими слоями живых клеток покровной ткани. Они не однородны по своему строению. Так, клетки наружного слоя постоянно разрушаются при соприкосновении с частицами почвы. Поэтому они требуют восстановления. Этот процесс происходит за счет деления клеток образовательной ткани изнутри. Корневой чехлик также играет роль своеобразного «навигатора» для подземного органа растений. Поскольку он обладает способностью воспринимать силу земного притяжения, эта зона определяет направление роста корня в глубину.

Меристема

Далее следует часть корня, объединяющая две зоны: деления и растяжения. За счет этих структур осуществляется увеличение его размеров. Поэтому ее называют зона роста корня. Какими особенностями строения обладает каждая из них?

Зона деления корня располагается за корневым чехликом. Она полностью сформирована образовательной тканью — меристемой, длина которой не превышает 3 мм. Ее клетки мелкие, плотно прилегают друг к другу, имеют тонкие стенки. Эта зона обладает уникальной способностью. При ее делении образуются клетки любых других тканей. Это очень важно для восстановления утраченных или поврежденных частей органов растительного организма.

Зона растяжения

За меристемой зона роста корня продолжается клетками другого типа. Они постоянно растут, удлиняются, приобретая фиксированную форму и размеры. Это зона растяжения. Размеры ее также незначительны: всего несколько мм. Увеличиваясь в размерах, ее клетки продвигают меристему с корневым чехликом все глубже. Зона растяжения также создана образовательной тканью. Поэтому здесь могут формироваться клетки любых типов.

Зона всасывания корня

Следующая структура имеет более значительные размеры, занимая участок от 5 до 20 мм. Это зона всасывания корня. Ее основной функцией является поглощение воды с раствором питательных веществ из почвы. Данный процесс осуществляется при помощи корневых волосков, которые являются выростами клеток покровной ткани. Их длина варьирует от нескольких миллиметров до одного сантиметра. Иногда этот показатель превышает размеры самих клеток.

Корневые волоски — постоянно обновляющиеся образования. Они живут до 20 дней, после чего отмирают. Новые волоски образуются из клеток, которые располагаются вблизи зоны роста. При этом в верхней части они исчезают. Поэтому получается, что зона всасывания по мере роста корня погружается в почву все глубже.

Корневые волоски очень легко повредить. Поэтому во время пересадки растений рекомендуется переносить его вместе с почвой, в которой оно росло до этого. Структуры эти достаточно многочисленны. На 1 квадратном миллиметре образуется несколько сотен корневых волосков. Это значительно увеличивает поверхность всасывания, которая в несколько сотен раз превышает площадь побега растения.

Боковые корни

Зона проведения корня, или боковых корней, является самой большой. Это участок, в пределах которого подземный орган утолщается и ветвится. Здесь формируются боковые корни растения. В зоне проведения нет корневых волосков, поэтому поглощение питательных веществ из почвы не осуществляется. Зона проведения корня служит «транспортной магистралью» от зоны всасывания к наземной части растения.

Особенности внутреннего строения

Как видите, все зоны корня отличаются четкой специализацией. Это касается и внутреннего строения подземного органа. На поперечном срезе корня в зоне всасывания отчетливо видно несколько слоев. Снаружи находится покровная ткань. Она представлена одним слоем живых клеток кожицы. Именно они формируют новые корневые волоски.

Под кожицей размещается кора. Это несколько слоев основной ткани. Через них передвигаются растворы минеральных веществ из корневых волосков к элементам проводящей ткани. Внутреннюю осевую часть корня занимает центральный цилиндр. Эта структура состоит из сосудов и ситовидных трубок, а также элементов механической и запасающей ткани. Вокруг центрального цилиндра находится слой клеток образовательной ткани, из которых формируются боковые корни.

Способы формирования корневой системы

Знания о строении и физиологии подземного органа растений человек издавна использует в своей хозяйственной деятельности. Так, для формирования дополнительных корней, развивающихся в поверхностном слое почвы, рекомендуется окучивать участок и подсыпать землю к основанию побегов.

Чтобы увеличить количество боковых корней применяется метод пикировки. Осуществляют его во время пересаживания рассады в открытый грунт. Для этого у проростка отщипывают кончик главного корня, в результате чего вся система становится более разветвленной. Боковые корни разрастаются, а значит, почвенное питание растений осуществляется более эффективно. Кроме того, при окучивании и пикировке их преобладающее количество развивается в верхнем слое почвы, который является более плодородным.

Итак, зоны корня представляют собой разные по особенностям строения участки осевого подземного органа растений. Все они отличаются узкой специализацией, обусловленной особенностями их строения. Различают следующие участки: корневой чехлик, деления, роста, включающие зоны растяжения и всасывания, и проведения.

Зоны корня

Корневой чехлик и зона деления

1)      В каком отделе корня расположен чехлик, зачем он нужен и какими клетками представлен? Чехлик находится непосредственно на кончике корня, он играет защитную роль. Состоит он из нескольких слоев, при этом внешний слой имеет слизь, его клетки постоянно отрываются.

2)      Благодаря чему чехлик восстанавливает размеры? За счет зоны деления — места, где расположена образовательная ткань, которая все время делится.

3)      В чем значение зоны деления помимо пополнения клеток чехлика? Она формирует все другие клетки корня.

Зона роста (растяжения)

1)      Какое место имеет зона роста в корне? Расположена за зоной деления, перед зоной всасывания.

2)      Клетки какой ткани входят в состав зоны роста? В чем их особенности? В нее входят частично клетки образовательной ткани, но есть и клетки, которые закончили деление и просто растут. Клетки растут благодаря поглощению влаги и формированию крупных вакуолей, поэтому этот участок корня удлиняется.

3)      В чем функция зоны роста? Она толкает зону деления вперед, вглубь почвы, вместе с корневым чехликом.

4)      В клетки каких тканей могут превращаться выросшие клетки зоны роста? Одна часть клеток превратится в клетки покровной ткани, вторая станет клетками ткани основной, наконец, оставшаяся часть — это клетки проводящей ткани.

5)      Как на опыте доказать, что корень растет со стороны верхушки, за счет зоны деления и зоны роста? Нанесем на проросток фасоли (или конского боба) две пары черточек-меток — первую у верхушки корня, вторую его основания. Буквально спустя сутки мы увидим, что расстояние между метками увеличилось только у верхушки корня.

Вывод прост — корень характеризуется именно верхушечным ростом.

Зона всасывания

1)      В данной зоне расположены корневые волоски. Какое строение имеют их клетки? Оболочки клеток тонкие, слизистые, центральные вакуоли крупные. Длина волосков от 0,1 до 1,5 миллиметров, но иногда они могут достигать 8-9 мм, например, это свойственно пшенице.

2)      Зачем нужны волоски? Они в ходе развития плотно сцепляются с микроскопическими комочками почвы, а содержащаяся на них слизь активно растворяет минералы в почве. Таким образом множественные волоски увеличивают в десятки, а иногда и в сотни раз бывшую до того небольшой всасывающую поверхность корня. Впрочем, живет корневой волосок недолго, самое большее несколько дней.

3)      Где отмирают и где растут новые корневые волоски? Отмирают они в конце зоны всасывания, новые появляются вблизи зоны роста. Делаем вывод, что зона всасывания все время растет, проникая в новые слои почвы. Однако в целом зона всасывания сохраняет прежнюю длину.

Внутреннее строение корня в зоне всасывания

1)      Наружный слой клеток, кожица (называемая ризодермой или эпиблемой), образован корневыми волосками.

2)      Клетки коры корня являются следующим слоем. Они представляют собой живые, тонкостенные клетки, между которыми расположены крупные межклетники.

3)      В коре можно выделить три слоя — наружный плотный (он примыкает к кожице, и в зоне проведения берет на себя функции кожицы после ее отмирания), центр коры из крупных клеток, внутренняя часть коры (представлена одним слоем смыкающихся клеток). В коре корня могут запасаться вещества, например, витамины, крахмал, белки.

4)      Проводящие ткани в центре корня: центральный цилиндр, куда входят древесина и луб. Сосуды древесины центрального цилиндра — каковы они? Длинные полые трубки, без живого содержимого, с одревесневевшими стенками, по которым движется вода с содержащимися в ней необходимыми минеральными солями. Ситовидные трубки луба построены из живых клеток, для которых характерны поперечные перегородки в виде сита (отсюда и название), но без ядра. Сердцевины в корне нет. Как расположена древесина и луб в центральном цилиндре в зоне всасывания? Древесина находится в центре, ее лучи доходят до периферии центрального цилиндра. Различные виды растений имеют от трех до нескольких десятков лучей. Луб расположен между лучами древесины.

Зона проведения

1)      Что происходит с клетками наружного слоя коры после того, как отмирают корневые волоски? Они также отмирают, и мертвые защищают внутренние части корня от повреждений и бактерий. Такой участок корня уже не может всасывать, а только проводит вещества.

2)      Растет ли зона проведения? Да. И еще на нее приходится большая часть длины долгоживущих корней.

Хочешь сдать экзамен на отлично? Жми сюда — биология: курсы подготовки

Ответ §3. Зоны (участки) корня

РАЗМЕЩЕНИЕ

1) Рассмотрите на рисунке в учебнике изображение продольного разреза молодого корня. Запишите в таблицу, какие зоны есть у корня и какие функции они выполняют.

  

Ответ:

Зоны корня

Название зоны	Функция зоны
1) корневой чехлик	защита
2) зона деления	деление
3) зона растяжение	Рост клеток в длину
4) зона всасывания	Всасывают воду и мин. вещества
5) зона проведения	Транспорт веществ

 

Лабораторная работа

 

Корневой чехлик и корневые волоски

 

* Рассмотрите корешок проростка пшеницы или другого растения. Как выглядит корневой чехлик?

 

 

* Как выглядят корневые волоски?

 

 

* Где они расположены?

 

 

* Запишите, клетками каких тканей образованы:

  

Ответ: Чехлик – покровной

 

* Запишите, в каких зонах корня расположены:

 

— Чехлик

 

 

* Корневые волоски

 

 

* Что такое корневой волосок?

 

 

2) Заполните таблицу «Зоны корня»

 

• Ответ:

  Название зоны	Ткань	Особенности строения клеток
  Корневой чехлик	Покровная	Твердые и темные клетки
  Зона всасывания	Покровная	Образуются многочисленные выросты наружных клеток, тонкие и прозрачные
  Зона деления	Образовательная	Клетки постоянно делятся
  Зона роста	Образовательная	Клетки способны растягиваться
  Зона проведения	Покровная ткань	Клетки образуют сосуды

 

3) Зарисуйте клетку корневого волоска. Запишите, какую функцию она выполняет

 

 

 

4) Какие знания об особенностях строения корня лежит в основе агротехнических мероприятий, влияющих на развитие корневой системы

 

• Ответ: общее строение, глубина проникновения, длина, способность всасывать воду

Зоны корня: особенности строения, функции

1. Зоны корня: особенности строения, функции.
2. Цикл развития у растений. Чередование поколений: спорофит, гаметофит. Обобщённая схема цикла развития растения.
3. Класс Двудольные. Экологическая характеристика семейства лютиковые на примере лютиков. Охраняемые лютиковые.

 

 

Анатомическое строение корня  характеризуется радиальной симметрией и четкой вертикальной дифференцировкой тканей, определяющей его зональность. Нумерация зон производится от верхушки корня.

 

Первой считается зона делящихся клеток, затем располагается  зона растяжения клеток, которая переходит  в зону всасывания, а затем зону проведения. Уже само название говорит об их функциональной особенности. Выполнение определенной функции накладывает отпечаток и на анатомическое строение корня в определенной зоне.

 

Особого таксономического значения анатомическое строение корня не имеет, но отдельные его признаки могут быть использованы для диагностики  таксонов.

 

Представление об анатомическом  строении корня может дать серия  поперечных срезов, выполненных в  пределах различных зон корня.

 

Зона делящихся клеток не превышает в длину I мм. Сформировавшаяся часть зоны представлена тремя блоками  клеток: внешний слой — это дерматоген, средний — периблема, внутренний — плерома.

 

В зоне растяжения клеток начинается дифференцировка производных инициалей образовательной ткани. Внешний слой клеток — протодерма сохраняет на поперечном срезе форму клеток дерматогена, но клетки становятся более вакуолизированными. Средний слой — основная меристема — характеризуется продолжающимся делением клеток, расположены они уже не так плотно, как в периблеме. Внутренний слой — это типичный прокамбий, клетки его вытянутые, со скошенными концами, образуют центральный тяж. В зоне всасывания заканчивается дифференцировка клеток, которая началась еще в верхней части зоны растяжения. Пограничный слой зоны всасывания составляет эпиблема — эпидерма с преобладанием поглощающей функции, образуется она в результате дифференцировки клеток протодермы. Под эпиблемой расположен самый мощный блок клеток — кора.

 

Кора формируется из клеток основной меристемы. Слой клеток коры, граничащий с эпиблемой называется экзодермой. Это плотная ткань, состоящая из клеток гранистой формы. Под экзодермой находится основная масса коры — мезодерма, рыхлая ткань из почти округлых клеток. В мезодерме у некоторых растений образуются млечники, появляются склереиды, а иногда и хлоропласты, но, в принципе, это довольно однотипная ткань. Внутренний слой коры – эндодерма. Клетки эндодермы чаще всего образуют однослойный цилиндр, но у однодольных может появляться и второй слой клеток эндодермы. Сами клетки могут быть тонкостенными, с кольцеобразным, равномерным или бокалообразным утолщением стенки. В центре зоны всасывания находится центральный или осевой цилиндр. Образуется он в результате дифференцировки прокамбиального тяжа. У всех растений внешний слой клеток прокамбия не меняет своей структуры, но меняет название. Теперь его называют перицикл, состоит он из одного, двух или нескольких слоев клеток. Перицикл может включать млечники, смоляные ходы, масляные ходы, склеренхимные волокна. Уже в зоне всасывания перицикл дает начало боковым корням, что можно видеть на сериальных поперечных разрезах в этой зоне. Основной объем центрального цилиндра занимает проводящая система, состоящая из ксилемы, которая на поперечном сечении имеет звездообразную форму, и флоэмы, располагающейся тяжами между лучами ксилемы. В зависимости от количества лучей ксилемы, проводящая система корня бывает монархной, диархной, триархной, тетрархной, полиархной. Последняя характерна для однодольных.

 

В зоне проведения у однодольных  растений и в верхней части  зоны всасывания у двудольных, на поперечном сечении видны остатки эпиблемы, или эпиблема вообще отсутствует, а  клетки экзодермы становятся опробковевшими. У двудольных в зоне всасывания прокамбий сохраняется не только в состоянии перицикла, но и между ксилемой и флоэмой.

 

В зоне проведения у голосеменных и двудольных покрытосеменных формируется, так называемое, вторичное строение. Прокамбий, расположенный между флоэмой и ксилемой, трансформируется в камбий, т.е. клетки меристемы приобретают свойство делиться во всех направлениях. В результате функционирования камбия, флоэма «сдвигается» в сторону перицикла, а участки камбия, сливаясь, образуют цилиндр из клеток меристемы. В пределах этого цилиндра, в результате дифференцировки производных клеток камбия, формируется вторичная ксилема и вторичная флоэма. В период образования камбиального цилиндра, начинают делиться и клетки перицикла, причем они делятся по тому же принципу, что и клетки камбия, т. е. и радиально и тангентально. Образуется многослойный перицикл. Внешний слой клеток перицикла трансформируется в феллоген, из производных которого образуется феллема. Клетки коры перестают получать питательные вещества и разрушаются.

 

При вторичном строении корень состоит из перидермы и центрального цилиндра. Пограничным слоем центрального цилиндра (ЦЦ) остается перицикл. Проводящая система представлена остатками  первичной флоэмы, цилиндром вторичной  флоэмы, камбием, вторичной ксилемой и звезды первичной ксилемы. Ближе  к корневой шейке камбий перестает  функционировать, его клетки полностью  дифференцируются в клетки проводящей ткани и, как элемент анатомического строения, камбий перестает существовать.

 

 

 

 

Различные части корня  выполняют неодинаковые функции  и характеризуются определенными  морфологическими особенностями. Эти  части получили название зон ( рис. 65 ). Кончик корня снаружи всегда прикрыт  корневым чехликом , защищающим  апикальную  меристему . Клетки  корневого чехлика продуцируют слизь, покрывающую поверхность молодого корня. Благодаря слизи снижается трение о почву, и ее частицы легко прилипают к корневым окончаниям и корневым волоскам.  Корневой чехлик выполняет и другую важную функцию, контролируя, в частности, реакцию корня на гравитацию (положительный геотропизм).

 

 Корневой чехлик состоит  из живых паренхимных клеток, возникающих у большинства однодольных из особой  меристемы , получившей название  калиптрогена , а у двудольных и голосеменных — из верхушечной меристемы кончика корня. Водные растения корневого чехлика обычно не имеют.

 

 Под чехликом располагается  зона деления, представленная  меристематической верхушкой корня, его апексом. В результате активности апикальной меристемы формируются все прочие зоны и ткани корня. Однако следует заметить, что меристематическая активность клеток в разных частях зоны деления различна.

 

 Делящиеся клетки сосредоточены  в зоне деления, имеющей размеры  около 1 мм. Эта часть молодого  корня заметно отличается от  прочих зон своей желтой окраской. Вслед, за зоной деления располагается  зона растяжения (роста). Она также  невелика по протяженности (несколько  миллиметров), выделяется светлой  окраской и как бы прозрачна.  Клетки этой зоны практически  не делятся, но способны растягиваться  в продольном направлении, проталкивая  корневое окончание в глубь почвы. Они характеризуются высоким тургором, что способствует активному раздвиганию частиц почвы. В пределах зоны роста происходит дифференциация первичных проводящих тканей.

 

 Окончание зоны роста  заметно по появлению на  эпиблеме  многочисленных  корневых волосков .  Корневые волоски располагаются в зоне всасывания, функция которой понятна из ее названия. На корне она занимает участок от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. В отличие от зоны роста участки этой зоны уже не смещаются относительно частиц почвы. Основную массу воды и растворов солей молодые корни усваивают в зоне всасывания с помощью корневых волосков.

 

 Корневые волоски появляются  в виде небольших сосочков — выростов  клеток  эпиблемы ( рис. 65 ). Рост волоска осуществляется у его верхушки. Оболочка корневого волоска растягивается быстро. По прошествии определенного времени корневой волосок отмирает. Продолжительность его жизни не превышает 10-20 дней.

 

 Выше зоны всасывания, там, где исчезают корневые  волоски, начинается зона проведения. Строение этой зоны на разных  ее участках неодинаково. По  этой части корня вода и  растворы солей, поглощенные корневыми  волосками, транспортируются в  вышележащие органы растения. Участки  зоны проведения занимают фиксированное  положение относительно участков  почвы, не смещаясь относительно  их. Несмотря на фиксированное  положение в пространстве конкретных  участков зон поглощения и  проведения, эти зоны сдвигаются  вследствие верхушечного роста.   В результате этого всасывающий  аппарат постоянно перемещается  в почве. 

 

 В пределах одной  корневой системы существуют  корни, выполняющие разные функции.  У большинства растений различаются  ростовые и сосущие окончания.  Ростовые окончания долговечнее,  относительно мощнее, быстро удлиняются  и продвигаются в глубь почвы. Сосущие окончания недолговечны, возникают в большом числе на ростовых корнях и удлиняются медленно. У деревьев и кустарников выделяют видоизмененные скелетные и полускелетные корни, на которых возникают недолговечные корневые мочки, несущие множество сосущих окончаний.

 

 

Главнейшие зоны молодого корня.

 

 А — общий вид, Б  — продольный разрез верхушки  корня. 

 

I —  корневой чехлик , II — зона роста и растяжения, III — зона  корневых волосков (зона  всасывания), IV — зона проведения.

 

1 — закладывающийся боковой  корень, 2 — корневые волоски на  эпиблеме, 3 — эпиблема, 4 — экзодерма, 5 — первичная кора, 6 — эндодерма, 7 — перицикл, 8 — осевой цилиндр, 9 — клетки корневого  чехлика, 10 — апикальная меристема.

 

Корень растет  меристематической верхушкой, которая защищена корневым чехликом ( рис. 65 ). Клетки корневого чехлика продуцируют слизь, покрывающую поверхность молодого корня. Благодаря слизи снижается трение о почву, и ее частицы легко прилипают к корневым окончаниям и корневым волоскам. Корневой чехлик выполняет и другую важную функцию, контролируя, в частности, реакцию корня на гравитацию (положительный геотропизм).

 

 Корневой чехлик состоит  из живых паренхимных клеток, возникающих у большинства однодольных из особой  меристемы и получившей название  калиптрогена , а у двудольных и  голосеменных — из верхушечной меристемы кончика корня. Водные растения корневого чехлика обычно не имеют.

 

 

 

 

 

 

 

Внутреннее строение корня. Все корни имеют подобное строение. На продольном разрезе можно выделить участки, разные по строению и функциям — зоны корня.

 

 

 

Зона деления. Расположена на самом кончике корня. Ее размеры — 2-3 мм. Состоит из клеток образовательной ткани (меристемы), которые постоянно делятся. Из них ведут начало все другие клетки корня.

 

 От повреждений зона  корня покрыта корневым чехликом. Корневой чехлик есть у всех  растений, которые растут на суше. Его нет у водных растений. Клетки чехлика живые, тонкостенные. Извне они выделяют слизь, которая  способствует передвижению (уменьшает  трение) его в почве во время  роста корня. Корневой чехлик  нарастает с внутренней стороны  благодаря зоне деления (у двудольных) или собственной отделенной меристеме (у однодольных) и слущиваетсяс внешней. Клетки корневого чехлика способны реагировать на влияние силы тяжести и обуславливают положительный геотропизм корня — рост к центру земли. У некоторых растений, которые имеют дыхательные корни, наблюдается отрицательный геотропизм — рост корней в противоположном направлении.

 

Зона роста (растяжения). Размеры  ее — несколько миллиметров. Клетки растут, растягиваются, приобретают  постоянную форму и размер, в верхней  части зоны — дифференцируются, то есть проявляют принадлежность к  той или иной ткани. Первыми определяются ведущие ткани. Во время роста  клеток эта зона продвигает кончик корня с зоной деления и  корневым чехликом вглубь грунта.

 

Всасывающая зона (зонакорневых волосков). Ее размеры — 5-20 мм. В этой зоне выделяют внешний слой — эпиблему (ризодерму), слой первичной коры и центральный цилиндр. Эпиблема — это один слой тонкостенных клеток, которые плотно прилегают одна к другой и образуют корневые волоски.

 

Корневые волоски— это отростки клеток эпиблемы, размеры которых значительно превышают размеры самой клетки. Размеры их достигают нескольких миллиметров. У травянистых растений они крупнее, чем у древесных. Можно увидеть невооруженным глазом — имеют вид пуха. Живут до 20 суток, потом отмирают. На молодых участках корня постепенно вместо отмерших формируются новые путем разрастания клеток эпиблемы.

 

 Корневые волоски имеют  очень тонкие клеточные стенки, которые облегчают поглощение  питательных веществ, растворенных  в воде из почвы. Ядро расположено  в верхней части клетки. Почти  весь объем занимает вакуоль.  Вокруг клетки образуется слизистый  чехол. Он способствует лучшему  контакту с частичками почвы  и привлекает бактерии. Корневые  волоски выделяют в окружающую  среду органические кислоты (яблочную, щавелевую, лимонную), которые растворяют  минеральные вещества. В корневые  волоски вода с растворенными  в ней веществами поступает  по законам осмоса, так как  концентрация раствора веществ  в вакуолях почти всегда больше, чем в почве. Благодаря волоскам  площадь поверхности корня в  сотни раз превышает площадь  надземной части растения. В сухой  почве корневые волоски развиваются  интенсивнее, чем во влажной. Когда влаги много, волоски совсем не развиваются.

 

 Первичная кора образована  несколькими слоями живых клеток. Клеточные стенки внешних слоев  способны к утолщению.

 

 Центральный цилиндр  содержит проводящую систему  и кольцо живых клеток образовательной  ткани — перицикл.

 

Проводящая зона (зонабоковых корней). Расположена над всасывающей зоной. Это посредник между всасывающей зоной корня и надземной частью растения. Не имеет корневых волосков, поэтому эта зона не способна поглощать вещества. Проводящая система этой зоны проводит воду и минеральные вещества из корня в стебель (восходящий ток). По размерам эта зона наиболее длинная (до нескольких метров). В ней происходит ветвление корней.

 

 На поперечном разрезе  во всасывающей зоне корень  состоит из однослойной ризодермы. Под ней — кора, которая состоит из множества слоев основной ткани. От центрального цилиндра кора корня отделена одним слоем мертвых клеток. Между мертвыми клетками расположены живые пропускные клетки, которые легко пропускают воду с растворенными веществами в сосуды центрального цилиндра. Центральный осевой цилиндр окружен клетками перидермы, из которой образуются боковые корни в проводящей зоне. В центральной части расположены элементы проводящей ткани — сосуды и ситовидные трубки. Сосуды ксилемы образуют лучи, которые идут от периферии к центру. Между лучами ксилемы расположены группы клеток флоэмы. Это первичное строение корня.

Клеточное строение корня

Клеточное строение корня

Особенности Зоны корня Ткани строения Функции клеток 1. Корневой чехлик 2. Зона деления 3. Зона растяжения 4. Зона всасывания 5. Зона проведения Все зоны

Зона деления

Зона деления

Зона роста

Зона всасывания

Зона проведения

Поперечный разрез корня 1. Наружный слой клеток – кора. В зоне всасывания эти клетки живые, а в зоне проведения постепенно одревесневают. 2. В центральной части корня расположены: древесина (по ней поднимается вода с кора растворенными минеральными веществами) и древесина луб (по нему передвигаются вниз питательные органические вещества, которые образовались в камбий надземных частях растения). 3. Камбий находится между лубом и древесиной. Его луб клетки делятся, образуя новые слои как луба, так и древесины.

Функция: Всасывание воды и растворенных минеральных веществ

Функции: Защитная Запасающая

Особенности Зоны Ткани строения Функции корня клеток 1. Корне- Клетки мелкие Защита от вой Покровная с толстой повреж- чехлик оболочкой дения Клетки мелкие 2. Зона Образовател с тонкой Рост корня деления ьная оболочкой 3. Зона Вытянутые Образова- растяже- клетки с тон- Рост корня тельная ния кой оболочкой

Всасывание 4. Зона Всасы- Корневой раство- всасы- вающая волосок ренных вания веществ Клетки 5. Зона вытянутые Переме- Прово- прове- (сосуды, щение дящая дения ситовидные веществ трубки) Клетки с Механи- Опора Все зоны толстой ческая органа оболочкой

Установите последовательность расположения зон корня начиная с наименьшей. Ответ оформите в виде таблицы А. Зона проведения Б. Зона всасывания В. Корневой чехлик Г. Зона роста Д. Зона деления

Строение и функции корня — Биология. 6 класс. Костиков

Биология. 6 класс. Костиков

Вы узнаете, как строение и способ развития корня позволяют этому органу выполнять свои функции.

Из чего построены корни? Для чего нужны корни? Как растение ориентируется где — верх, а где — низ. чтобы выпустить стебель и корень в нужных направлениях?

Корень — это осевой подземный орган, растущий вглубь почвы за счёт верхушечной образовательной ткани, находящейся на кончике корня. Основные функции корня — закрепление растения в почве и поглощение из неё воды с растворёнными минеральными веществами.

Строение корня. Верхушечная образовательная ткань корня (рис. 71) образует новые клетки в двух направлениях: в направлении роста корня и к его основанию. Клетки, откладывающиеся в направлении роста корня, дают начало защитному корневому чехлику. А откладывающиеся в противоположном направлении — образуют постоянные ткани тела корня.

Рис. 71. Верхушечная образовательная ткань корня, покрытая корневым чехликом

От кончика до основания вдаль корня различают такие основные зоны: корневой чехлик, зона деления, зона растяжения, зона всасывания и проводящая зона (рис. 72).

Рис. 72. Зоны кончика корня

Корневой чехлик защищает нежную верхушку корня во время роста и продвижения между частичками почвы. Клетки, расположенные в глубине корневого чехлика, содержат большие зёрна крахмала. Эти зёрна под действием силы тяжести опускаются на нижний участок клеточной мембраны и помогают корню «ощутить» где — верх, а где — низ. Поверхностные клетки корневого чехлика постоянно слущиваются и отмирают. При этом они выделяют слизь, облегчающую продвижение корня вглубь почвы. Изнутри корневой чехлик восстанавливается клетками верхушечной образовательной ткани.

Из клеток верхушечной образовательной ткани в зоне деления формируются остальные клетки, из которых состоит корень. Клетки зоны деления очень мелкие.

В зоне растяжения клетки быстро растут и начинают превращаться в клетки постоянных тканей. В этой зоне корень интенсивно удлиняется и проталкивает прикрытую корневым чехликом зону деления между частицами почвы.

Зона всасывания (зона корневых волосков) состоит из клеток, завершивших процесс роста и окончательно превратившихся в клетки постоянных тканей. Клетки кожицы корня в этой зоне образуют длинные выросты — корневые волоски (рис. 65, б), достигающие 1 см в длину. Корневые волоски входят в плотный контакт с частицами почвы и играют главную роль в поглощении воды и минеральных веществ, поскольку значительно увеличивают поверхность корня (рис. 73). Они также закрепляют растение в почве. Подсчитано, что взрослое растение ржи имеет около 10 млрд корневых волосков, а их общая длина составляет примерно 10 тыс. км. Одновременно их общая площадь 20 м², что приблизительно в 50 раз превышает площадь всех надземных органов растения.

Рис. 73. Корневые волоски на главном корне проростка редиса

В зоне корневых волосков корень уже не может перемещаться относительно частиц почвы.

На поперечном разрезе корня в этой зоне видно, что под кожицей расположена кора, состоящая из множества слоёв клеток основной ткани (рис. 74). Она передаёт воду к центральной части корня, называемой центральным цилиндром. Кора также запасает питательные вещества.

Рис. 74. Внутреннее строение молодого корня

В центральном цилиндре размещён единственный проводящий пучок. Его древесина в поперечном разрезе обычно имеет форму звезды с несколькими лучами (рис. 75). Между «лучами» древесины расположен луб. Проводящий пучок обеспечивает транспорт веществ вдоль корня.

Рис. 75. Проводящие ткани в центральном цилиндре корня на поперечном срезе

Проводящая зона корня расположена выше зоны всасывания. Эта зона наиболее длинная. В проводящей зоне корневые волоски отмирают и всасывание веществ практически прекращается. В этой зоне во внешних тканях центрального цилиндра (на его границе с корой) со временем могут образовываться точки роста боковых корней.

Проводящая зона транспортирует вещества по древесине и лубу. Она закрепляет растение в почве благодаря боковым корням, а также может запасать питательные вещества в коре.

У многих растений со временем между древесиной и лубом проводящего пучка возникают слои клеток боковой образовательной ткани. Благодаря делению этих клеток корень утолщается.

Знания о строении и развитии корней человек издавна использует в сельском хозяйстве. Во время выращивания рассады (например, томатов) растения после прорастания рассаживают на большем расстоянии друг от друга и одновременно отщипывают верхушку главного корня: это ускоряет ветвление корня и способствует увеличению числа корешков с корневыми волосками. При выборе саженцев плодовых деревьев нужно помнить, что растения, у которых есть много тоненьких корешков, на которых быстро возникают новые боковые разветвления, лучше приживаются чем те, у которых большое количество длинных старых корней.

ВЫВОДЫ

• 1. Все части корня образованы за счёт деления клеток верхушечной образовательной ткани. Она расположена в зоне деления клеток корня.
• 2. Корневой чехлик — особая часть кончика корня, которая защищает нежную верхушку корня во время роста и облегчает его продвижение вглубь почвы.
• 3. Рост корня в длину происходит в зоне растяжения его клеток.
• 4. Внутреннее строение корня в зоне корневых волосков обеспечивает поглощение и транспорт водных растворов минеральных веществ.
• 5. Наиболее старые участки корня формируют проводящую зону, которая обеспечивает транспорт воды и растворённых в ней веществ, а также закрепляет растение в почве с помощью боковых корней.

ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ, КОТОРЫЕ ВАЖНО ЗНАТЬ

Корень, корневой чехлик, корневой волосок, зона деления, зона растяжения, зона всасывания, проводящая зона.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

• 1. Какие основные зоны различают от кончика до основы корня?
• 2. В какой зоне происходит (1) образование новых клеток, (2) удлинение корня, (3) поглощение воды и минеральных веществ?
• 3. С чем связано образование корнем корневого чехлика, каковы его функции?
• 4. Какие ткани выполняют в корне функции (1) поглощения воды и минеральных веществ, (2) транспорта веществ?

ЗАДАНИЯ

1. Заполните таблицу в тетради.

Зоны корня	Особенности строения	Функции
Корневой чехлик	Клетки размещены плотно. Некоторые клетки содержат большие зёрна крахмала Поверхностные клетки отмирают и слущиваются	Защищает верхушку корня, выделяет слизь и облегчает продвижение корня в почве, определяет направление роста корня
Зона деления
Зона растяжения
Зона всасывания
Проводящая зона

2. Выберите правильные утверждения и исправьте неправильные:

• А Корневые волоски со временем превращаются в боковые корни.
• Б Кора состоит из многих слоёв клеток.
• В В процессе роста корня увеличивается длина зоны деления и растяжения, а длина проводящей зоны остаётся неизменной.
• Г В зоне всасывания корень покрыт кожицей, образующей выросты.

ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ

Как корень растёт в толщину?

У многих растений со временем между древесиной и лубом проводящего пучка возникает боковая образовательная ткань — камбий (рис. 76). Он откладывает к центру корня дополнительные слои древесины, а наружу — луба. Благодаря этому корень сильно утолщается. Во внешнем слое центрального цилиндра возникает ещё одна боковая образовательная ткань — пробковый камбий, откладывающий наружу покровную ткань — пробку. Такие значительно утолщённые, покрытые пробкой зоны корня уже не поглощают воду и минеральные вещества, однако надёжно укрепляют растение в почве. Они характерны для древесных растений.

Рис. 76. Внутреннее строение старого корня

ГДЗ к учебнику можно найти тут. 

Структурные характеристики переходной зоны от внутренней части к внешней части орогена Загрос, Иран

Большинство орогенов состоит из внутренней части с большей степенью укорочения и внешней части с меньшей степенью деформации (Hatcher and Williams, 1986, Твисс и Мур, 1992). Эти части различаются как по стилю, так и по условиям деформации (Boyer and Elliott, 1982, Butler, 1986, Sommaruga, 1999). Во внутренней части большинства орогенов, таких как Альпы, Гималаи и Пиренеи, надвиги залегают глубоко и имеют дуплексную геометрию надвигов (Coward, 1996, Saura and Teixell, 2006, Gillcrist et al., 1987, Хейворд и Грэм, 1989). Основание также участвует в толчке в этой части орогенов (т.е. толстокожая модель) (Gilotti and Kumpulainen, 1986, Wojtal and Mitra, 1988, Yassaghi et al., 2000). Однако во внешней части орогенов осадочный чехол деформируется независимо от фундамента, над базальной зоной отрыва (т. е. тонкокожей моделью) (Boyer, Elliott, 1982, Sommaruga, 1999). Геометрия надвиговых пластов в этих частях орогенов, таких как Скалистые горы, Джура и Аппалачи, обычно представляет собой сложную веерную систему, в которой надвиговые разломы распространяются от базального деколлемента и не переходят вниз в фундамент (Rich, 1934, Laubscher, 1962, Роджерс, 1964, Хэтчер, 2007).

Широко признано, что модели деформации с тонкой и толстой оболочкой являются конечными элементами неограниченного возможного статуса для взаимодействия фундамента и покрытия во время укорачивания (Coward, 1983, Tozer et al., 2002). Различение стиля и условий деформации в переходной зоне от внутренней к внешней части орогена имеет решающее значение для интерпретации структуры и истории осадконакопления внешней части орогена, где поиск углеводородов находится под значительным влиянием (Coward, 1996, Tozer et al., 2002, Хэтчер, 2007).

Ороген Загрос, расположенный в центре орогенной системы Альп и Гималаев, простирается примерно на 2000 км с северо-запада на юго-восток от Восточно-Анатолийского разлома на востоке Турции до Оманской линии на юге Ирана. Этот ороген состоит из магматической дуги Урумие-Дохтар и зоны Санандадж-Сирджан (Berberian, 1977, Berberian et al., 1982) в качестве внутренней части и Загросского складчато-надвигового пояса (ZFTB) в качестве внешней части (Alavi, 1994) (рис.1). ZFTB может быть разделен на две структурные области: пояс надвигового разлома или пояс Высокого Загроса (HZB) и Пояс простой складки (SFB), которые разделены разломом Высокий Загрос (Berberian, 1995) (рис.1). Несколько поверхностных и подземных исследований были выполнены во внешней части ZFTB, то есть в Простом Фолд-Поясе и Дезфульском заливе (рис. 1) (например, Colman-Sadd, 1978, Falcon, 1969, Falcon, 1974, Farhoudi, 1978). , Sepehr and Cosgrove, 2004, Sherkati et al., 2007). Аналогичным образом, разрозненные исследования также проводились в зоне Санандадж-Сирджан (например, Berberian, 1977, Mohajel and Fergusson, 2000). Однако природа и характеристики переходной зоны орогена подробно не анализировались (например,г. Agard et al., 2005). Отсутствие достаточных геологических и поверхностных структурных данных из этой части орогена вызывает различные интерпретации положения краевой зоны между внутренней и внешней частями Загроса, где шовная зона между Афро-Аравийской плитой и Центрально-Иранским блоком, как южный край Евразийской плиты, расположен.

Отсутствие обнажения фундамента в ZFTB, даже в HZB, в котором обнажены самые старые породы осадочного чехла (NIOC, 1975), подтверждает тонкослойную модель деформации в ZFTB.Более того, очаговая глубина землетрясений показывает, что по крайней мере верхняя часть кристаллического фундамента также вовлечена в деформацию (Jackson, 1980, Berberian, 1995, Engdahl et al., 2006). Эти противоположные свидетельства вместе с недостаточными структурными данными привели к тому, что взаимосвязь фундамента и покрытия во время деформации и переходная зона от внутренней к внешней части загросского орогена остаются неясными.

В данном исследовании геометрия и кинематика надвиговых пластов в районе Бахтяри в центральной части Загроса анализируются с использованием подробных полевых исследований и картирования, а также имеющихся геофизических данных.Результат документирует расположение опорных пластин в орогене Загроса и их взаимодействие с основанием. Это также способствует различению структурного стиля надвиговых пластин, расположенных в переходной зоне между внутренней и внешней частями орогенных поясов.

Характеристики зоны структурного переноса в Западных предгорьях, юго-западный Тайвань

Абстрактные

Зона структурного переноса в предгорьях отмечает конечную точку главного надвига и проявляется в поперечном переносе смещения, поверхности скольжения и структурных стилей от одного надвига к другому.В более крупном масштабе структурная передаточная зона — это переходная зона между двумя соседними сегментами системы тяги. Наличие структурной зоны переноса может в некоторой степени влиять на потенциальную поперечную длину и / или тенденцию поверхностного разрыва активного надвига в предгорьях. В предгорьях западного Тайваня есть серия надвиговых систем западной вергентности. Структурные переходные зоны служат мостом между этими системами надвига с севера на юг. В предыдущих исследованиях предлагалась характерная структурная геометрия, а особенности различных систем тяги и зоны перехода конструкции между системами тяги были менее изучены. Главные цели этого исследования — реконструировать подземную сложную геометрию структурной переходной зоны и расшифровать, как различные системы надвига связаны друг с другом на юго-западе Тайваня. Далее обсуждаются формирование зоны структурного переноса и их эволюционный режим. Серия сбалансированных поперечных разрезов, ранее и недавно построенных, а также сейсмическая томография были использованы для восстановления трехмерной геометрии зоны и выявления некоторых продольных изменений в некоторых характеристиках структуры в этом исследовании.На поверхности структурные особенности к северу от района исследований характеризуются узкими надвигами во внутренней части предгорий в отличие от равномерных и широких надвигов к югу. Трехмерная геометрия показывает, что деколлементы системы тяги становятся мельче и сходятся к зоне структурного переноса. На северной стороне зоны структурного переноса разлом соска играет роль боковой аппарели главного надвига на его северной стороне и ограничивает продвижение надвигового листа вдоль надвига на его южной стороне. Из-за разницы в литологии на северной стороне, которая характеризуется большим количеством песчаных слоев, и на южной стороне отрывного разлома, соответственно сформировались черепичная и погребенная дуплексная система разломов. Кроме того, рядом с дуплексной структурой появляются нерегулярные толчки.

Подземные структурные особенности комплекса фундамента и исследование зоны минерализации в районе Баррамия, Восточная пустыня Египта, с использованием анализа магнитных и гравиметрических данных

Aero Service (1984) Окончательный оперативный отчет по аэромагнитной / радиационной съемке в Восточной пустыне, Египет, для Египетской General Petroleum Corporation, Aero Service Division, Хьюстон, Техас, Six Volumes, Western Geophysical Company of America

Blakely RJ (1995) Теория потенциала в гравитационных и магнитных приложениях.Издательство Кембриджского университета, Кембридж

Книга Google Scholar

Botros NS (1993a) Возможное присутствие россыпного золота в областях, где отсутствуют кварцевые жилы в Египте. J Geochemical Exploration 49 (3): 287–290

Статья Google Scholar

Ботрос Н.С. (1993b) Новые перспективы золотого оруденения в Египте. Анналы геологической службы Египта 19: 47–56

Google Scholar

Ботрос Н.С. (2004) Новая классификация золотых месторождений Египта.Ore Geol Rev 25: 1–37

Статья Google Scholar

Boyd D (1969) Роль аэромагнитных съемок в геологическом картировании. В кн .: Геофизика горных и подземных вод. Геологическая служба Канады, отчет по экономической геологии № 26. стр. 213–227

Кларк Д.А. (1997) Магнитная петрофизика и магнитная петрология: средства геологической интерпретации магнитных съемок. AGSO J Aust Geol Geophys 17: 83–103

Google Scholar

Cox SF, Etheridge MA, Wall VJ (1987) Роль флюидов в синтектоническом массопереносе и локализации метаморфических залежей руд жильного типа. Ore Geol Rev 2: 65–86

Артикул Google Scholar

EGPC (Egypt General Petroleum Corporation) (1983) Аэромагнитная съемка северо-восточной пустыни и Суэцкого залива, выполненная Western Geophysical Company of America

EGSMA (1992) Геологическая карта четырехугольника Вади-эль-Баррамия, Египет, масштаб 1: 250, 000 Геологическая служба Египта

Египетская геологическая служба (EGS) (1978) Результаты поисково-оценочных работ, проведенных на восточном фланге золоторудного месторождения Баррамия в 1976–1977 гг.Внутренний отчет № 16/78, Центр документации Геологической службы Египта

Эль Рамли М.Ф., Иваанов С.С., Кочин Г.К. (1970) Прохождение золота в Восточной пустыне Египта. Исследования некоторых месторождений полезных ископаемых Египта. Часть I, разд. А. Металлические минералы. Геологическая служба Египта 21: 1–22

Google Scholar

El-Dougdoug A (1990) Золотые аномалии в позднепротерозойской осадочной последовательности кислых основных вулканов и связанных с ними породах, район Гебель-Абу-Марават, Восточная пустыня, Египет. Бюллетень факультета естественных наук Каирского университета 58: 533–548

Google Scholar

Эль-Мезайен А.М., Хасан М.М., Эль-Хадад М., Хассанейн М.М. (1995) Петрография, геохимия и рудная микроскопия метавулканических образований Абу-Марават и связанной с ними золотой минерализации, Северо-Восточная пустыня, Египет. Бюллетень факультета естественных наук Университета Аль-Азхар 6 ​​(2): 1999–2021

Google Scholar

Эль-Шазли Е.М. (1977) Геология египетского региона.В: Nairn AEM, Kanes WH, Stehli FG (eds) Геология египетского региона: океанические бассейны и окраины, т. 4А. Plenum Press, New York, pp 379–444

Chapter Google Scholar

Gabra SZ (1986) Золото Египта. Товарный пакет: программа оценки полезных ископаемых, нефти и грунтовых вод. Проект USAID 363-0105. Геологическая служба Египта. 86 pp

General Petroleum Corporation, A. S.R.T (1980) Гравитационная карта Бугера Египта.Масштаб 1: 500 000

Geosoft Oasis Montaj (2007) Картографическая и прикладная система Inc, Suite 500, Richmond St. West Toronto, ON Canada N5SIV6

Geosoft Oasis Montaje (2007) Версия 6.2.4 для наук о Земле , Geosoft Inc, Торонто, Канада

Grant FS, West GF (1965) Теория интерпретации в прикладной геофизике, McGraw-Hill Book Company, Нью-Йорк

Grauch VJS, Milligan PS (1998). разрешение аэромагнитных данных.Leading Edge 17: 53–55

Статья Google Scholar

Грин Р., Стэнли Дж. М. (1975) Применение метода преобразования Гильберта для интерпретации магнитных данных наземных транспортных средств. Геофизические исследования 32 (1): 18–27

Статья Google Scholar

Halls C, Zhao R (1995) Лиственит и родственные породы: взгляд на терминологию и минералогию со ссылкой на месторождение Cregganbaun, Co. Мэйо, Ирландия. Минеральное месторождение 30: 303–313

Статья Google Scholar

Hartman RR, Teskey DJ, Friedberg JL (1971) Система для быстрой цифровой аэромагнитной интерпретации. Геофизика 36: 891–918

Статья Google Scholar

Хасан М.М., Эль Мезайен А.М., Дардир А.А., Хассанейн М.М. (1996) Первичная схема распределения золота и связанных с ним элементов на руднике Абу-Марават, Северо-Восточная пустыня и значение для разведки.Бюллетень науки Аль-Азхар 7: 995–1016

Google Scholar

Hassaan MM, Ramadan TM, Abu El Leil I, Sakr SM (2009) Литохимические исследования рудных металлов в засушливом регионе, Центрально-Восточная пустыня, Египет: с использованием снимков Landsat ETM +. Aust J Basic Appl Sci 3: 512–528

Google Scholar

Хендерсон Р. Г., Зиц I (1949) восходящее продолжение аномалий в полях полной магнитной напряженности.Геофизика 14: 517–534

Статья Google Scholar

Хсу С.К. (2002) Отображение магнитных источников с использованием уравнения Эйлера. Geophys Prospect 56: 15–25

Статья Google Scholar

Хьюм В.Ф. (1937) Геология Египта, т. II, часть III. Геологическая служба Египта

Keating PB (1995) Простой метод определения магнитных аномалий, вызванных кимберлитовыми трубками.Explor Min Geol 4: 121–125

Google Scholar

Кочин Г.Г., Бассуни Ф.А. (1968) Минеральные ресурсы ОАЭ: часть I. Металлические минералы. Взаимодействовать. Отчет Геологической службы Египта, стр. 305-436

Macleod IN, Jones K, Dai TF (1993) 3-D аналитический сигнал в интерпретации данных полного магнитного поля на низких магнитных широтах. Explor Geophys 24: 679–688

Статья Google Scholar

Marten BE (1986) Разведка месторождений золота, Восточная пустыня, Египет.Части I и II. Minerals International Ltd, Отдел разведки, Нью-Бери, стр. 1–44

Google Scholar

Миллер Х.Г., Сингх В. (1994a) Наклон потенциального поля — новая концепция определения местоположения источников потенциального поля. J Appl Geophys 32: 213–217

Статья Google Scholar

Миллер Х.Г., Сингх В. (1994b) Потенциальное поле — новая концепция определения местоположения потенциальных источников.Appl Geophys 32: 213–217

Статья Google Scholar

Набигян М.Н. (1972) Аналитический сигнал двумерных магнитных тел с многоугольным поперечным сечением; его свойства и использование для автоматической интерпретации аномалий. Геофизика 37: 507–517

Статья Google Scholar

NSPT Software (1984) Совместимость программного обеспечения GW-Basic, версия 2.02, от Phoenix Software, связанного с Ravat DN, Langel RA, Purucker M, Arkani-Hamid J, Alsdorf DE (1995) Глобальные векторные и скалярные карты магнитных аномалий Magsat.J Geophysics Res 100: 20111–20136

Osman A (1995) Способ залегания золотоносного лиственита на золотом руднике Эль-Баррамия, Восточная пустыня, Египет. Центр исследований Ближнего Востока. Университет Айн-Шамс. Серия наук о Земле 9: 93–103

Google Scholar

Осман А. (2001) Золотой металлотект в Восточной пустыне Египта. В: Piestrzyhski, et al. (Ред.), Минеральные месторождения в начале 21 века, Swets & Zeitinger, Lisse, стр. 795–798

Рамадан TM (2002) Разведка золотоносных лиственитов в районе Ум-Хасила, Центрально-Восточная пустыня, Египет . Египетский журнал дистанционного зондирования и космических наук 5: 63–76

Google Scholar

Ramadan TM, Sadek MF, Abu El Leil I, Salem SM (2005) Золотая минерализация Ум-Эль-Туюр Эль-Фукани, Юго-Восточная пустыня, Египет: с использованием изображений Landsat ETM +. Анналы геологической службы Египта 28: 263–281

Google Scholar

Рейд А.Б., Оллсоп Дж. М., Грансер Х., Миллетт А. Дж., Сомертон И. В. (1990) Трехмерная магнитная интерпретация с использованием деконволюции Эйлера.Геофизика 55: 80–91

Статья Google Scholar

Roest WR, Pilkington M (1993) Выявление эффектов остаточной намагниченности в магнитных данных. Геофизика 58: 653–659

Статья Google Scholar

Roest WR, Verhoef J, Pilkington M (1992) Магнитная интерпретация с использованием трехмерного аналитического сигнала. Геофизика 57: 116–125

Статья Google Scholar

Сабет А.Х., Бондоносов В.П. (1984) Золоторудные образования Восточной пустыни Египта.Ann Geol Surv Egypt 14: 35–42

Google Scholar

Сабет А.Х., Цгоев В.Б., Бордоносов В.П., Бабурин Л.М., Залата А.А., Фрэнсис М.Х. (1976) О золотом оруденении в восточной пустыне Египта. Анналы геологической службы Египта 6: 201–212

Google Scholar

Салем А., Уильямс С., Фэрхед Дж. Д., Рават Д., Смит Р. (2007) Метод глубины наклона: простой метод оценки глубины с использованием магнитных производных первого порядка.Передняя кромка 26: 1502–1505

Артикул Google Scholar

Спектор А., Грант Ф.С. (1970) Статистические модели для интерпретации аэромагнитных данных. Геофизика 35: 293–302

Статья Google Scholar

Ставрев П. Ю. (1997) Деконволюция Эйлера с использованием дифференциальных преобразований подобия гравитационных или магнитных аномалий. Geophys Prospect 45: 207–246

Статья Google Scholar

Thompson DT (1982) EULDPH: новый метод компьютерных оценок глубины на основе магнитных данных.Геофизика 47: 31–37

Статья Google Scholar

Thurston JB, Smith RS (1997) Автоматическое преобразование магнитных данных в глубину, угол наклона и контраст восприимчивости с использованием метода SPITM. Геофизика 62: 807–813

Статья Google Scholar

Verduzco BJD, Fairhead CM, Green, MacKenzie C (2004) Новое понимание магнитных производных для структурного картирования.Передняя кромка 23: 116–119

Артикул Google Scholar

Вернер Р.Т. (1953) Интерпретация магнитных аномалий на пластинчатых телах. Sveriges Geologiska Undersok, серия C. Arsbok 6: 413–449

Google Scholar

Юссеф М.И. (1968) Структурная модель Египта и ее интерпретация. Am Assoc Pet Geol Bull 52: 601–614

Google Scholar

Особенности строения и функции основных клеток промежуточной зоны придатка яичка взрослых крыс

Задний план: В настоящем исследовании главные клетки промежуточной зоны придатка яичка, области, расположенной между начальным сегментом и проксимальной головкой, наблюдали, чтобы иметь морфологические особенности, отличные от таковых у основных клеток других регионов.

Методы: Эпидидимиды взрослых крыс фиксировали перфузией глутаровым альдегидом и заключали в Epon. Введение индикаторов жидкой фазы проводили нескольким животным. Также была проведена локализация антител против SGP-2 и против иммобилина в сочетании с иммуноцитохимией с помощью светового (LM) и электронного (EM) микроскопа.

Результаты: В LM и EM наиболее отличительной чертой многих основных клеток этой зоны было наличие апикально расположенных вакуолей, называемых гигантскими эндосомами из-за их большого размера и потому что они легко включали индикаторы, введенные в просвет эпидидимального протока и были отрицательная кислотная фосфатаза.Гигантские эндосомы, содержащие электронно-плотные зернистые участки, по-видимому, образовывались путем постепенного слияния малых, средних и больших эндосом. В надъядерной области присутствовали мультивезикулярные тельца (MVB) и лизосомы. Хотя MVB и лизосомы меньше по размеру, чем гигантские эндосомы, они содержали электронно-плотные участки. На основании морфологических изображений предполагается, что гигантские эндосомы фрагментируются на более мелкие единицы, соответствующие MVB, которые постепенно превращаются в лизосомы. Эксперименты с использованием антител против SGP-2 и против иммобилина выявили частицы золота над аппаратом Гольджи и секреторные пузырьки (150-300 нм) основных клеток этой зоны, а также содержимое просвета, указывающее на секрецию этих белков.Интересно, что гигантские эндосомы также были иммуномечены обоими антителами, как и стереоцилии, покрытые ямки и везикулы, а также эндосомы различных размеров; лизосомы были минимально маркированы. Эти результаты предполагают, что основные клетки эндоцитоза промежуточной зоны, а также секретируют SGP-2 и иммобилин. Интернализованный SGP-2 и иммобилин могут соответствовать секретируемым дальше по течению и которые, возможно, из-за их короткого периода полужизни и прекращенной функции, удаляются из просвета протока.Основные клетки этой зоны секретируют эти белки, возможно, чтобы восполнить потери, потерянные в результате эндоцитоза.

Выводы: Основные клетки промежуточной зоны содержат гигантские эндосомы. Наличие таких больших структур предполагает, что ранние события эндоцитоза — более медленный процесс в основных клетках этой зоны по сравнению с другими регионами. Тот факт, что эти клетки секретируют и эндоцитозируют SGP-2 и иммобилин, усложняет наше понимание того, как основные клетки функционируют по длине придатка яичка.

Исследование структурных характеристик динамической ядерной зоны в динамической системе угля и горной породы

Для расчета диапазона конкретных масштабов угольной и горной массы в горных ударах разной степени опасности, а также для предотвращения и контроля горных ударов в угольных шахтах, концепция динамической системы угля и горной породы. Одновременно строится модель взаимосвязи между возникновением горных ударов и динамической системой, которую можно использовать для анализа риска горных ударов угля и горных пород в различных масштабах. Предложена методика расчета шкалы динамической ядерной зоны и система ее оценки, а также количественные показатели, основанные на процессе энерговыделения динамической системы угля и породы. В сочетании с технологией гидроразрыва жидкого CO ₂ точность метода расчета радиуса динамической ядерной зоны проверена на угольной шахте в провинции Шаньси. Степень совпадения результатов двух методов составляет 96,9% ∼97,5%, что показывает, что метод расчета радиуса динамической ядерной зоны имеет высокую надежность и практичность.Этот метод может найти широкое применение при прогнозировании риска горных ударов. Метод гидроразрыва с использованием жидкого CO ₂ может быть хорошо использован для одновременного моделирования источника взрыва горной породы и может быть применен к большему количеству шахт в будущем.

1. Введение

Ресурсы неглубокого угля составляют 47% от общих запасов угля в Китае, которые почти исчерпаны после длительного периода добычи [1]. На Международном угольном саммите 2013 года, проходившем в Пекине, Китай, Се, академик Китайской инженерной академии, предсказал, что общая годовая добыча угля в Китае достигнет 3: 3.5 млрд тонн к 2030 году, и этот уровень производства сохранится еще несколько лет [1]. Это означает, что для удовлетворения годовой потребности Китая в угольных ресурсах большее количество угольных шахт в Китае в ближайшем будущем достигнет уровня «глубокой добычи». Уголь и порода будут выдерживать более высокие нагрузки и энергию, когда угольная шахта достигает уровня «глубокой добычи», обеспечивая более благоприятную среду для возникновения горных ударов [2–5]. Скальный удар — одна из наиболее распространенных и разрушительных динамических катастроф в шахтах, которая представляет серьезную угрозу безопасности рабочих угольных шахт и эффективному производству угольных шахт [6].Поэтому точная оценка и прогноз особенно важны для создания систем предотвращения и контроля горных ударов в шахтах.

Было сформулировано множество теорий и методов для оценки и прогнозирования ударного давления в угольных шахтах, и на многих шахтах были получены хорошие результаты применения. Чтобы определить информацию, которая может быть использована для прогнозирования динамических бедствий, Vazaios et al. [7] исследовали процессы разрушения и трещинообразования, а также механизмы накопления и быстрого высвобождения энергии, приводящие к взрыву горных пород, с помощью метода конечных дискретных элементов и исследовали влияние структуры горной породы на трещинообразование при высоких напряжениях на месте путем интеграции геометрии DFN.Wang et al. [8] рассматривали индекс прочности горных пород, индекс выделения энергии и окружающее напряжение горных пород как основные факторы горных ударов, и была построена новая байесовская многоиндексная модель для прогнозирования и оценки горных ударов, которая, по наблюдениям, предсказывала горные удары более эффективно, чем современные методы. Ван и Каунда [9] указали, что последствия горных ударов можно количественно оценить с помощью работы пластической деформации и высвобожденной энергии в численных моделях, и они считали, что повреждение горного массива при жесткости при мягкой нагрузке имеет большую величину работы пластической деформации и высвобождаемой энергии, чем при жесткой нагрузке. жесткость нагрузки.Соуза и др. [10] сосредоточился на анализе базы данных о случаях горных ударов на месте, база данных о горных ударах на месте была дополнительно проанализирована с использованием различных методов DM, от ИНС до наивных байесовских классификаторов, чтобы построить диаграммы влияния, перечислить факторы, которые взаимодействуют в возникновения каменных ударов и понять взаимосвязь между этими факторами. Zhang et al. [11] выявили источники энергии и условия накопления энергии горных ударов в естественных геологических условиях, применив метод геодинамического деления, и спрогнозировали опасные места горных ударов в горнодобывающем районе Шэньхуа Синьцзян в Китае.Pan et al. [12, 13] предложили теорию мониторинга индукции заряда и разработали систему мониторинга индукции рабочего заряда. Эксперименты показали, что система точно отслеживает пространственные и временные изменения поверхностного заряда угля с диапазоном приложенных напряжений во время процесса добычи. Доу и др. [14] проанализировали теоретические основы сейсмической томографии для обнаружения и оценки риска удара и определили индекс и критическое значение технологии обнаружения сейсмической томографии на основе экспериментальной модели зависимости между скоростью продольной волны и напряжением.Jiang et al. [2] изучили взаимосвязь и разницу между горным выбросом, взрывом горной породы и шахтным землетрясением и предложили 3 механические модели горного выброса в угольной шахте. Они выделили 4 категории научных проблем, которые необходимо решить при изучении горных ударов, и указали направление повышения уровня предотвращения и контроля горных ударов. Jiang et al. [15] предложили метод, основанный на суперпозиции напряжений, для оценки риска горных ударов после всестороннего учета влияния различных факторов на приращение геостатического напряжения.Он считал этот метод более интуитивным и количественным для оценки каменных ударов. Pan et al. [16] в своих исследованиях стремились определить факторы, вызывающие горные удары. Они предложили теорию мониторинга и оценки источника и установили модель оценки, основанную на совокупных весовых характеристиках и источниках различной нагрузки угольных отбойников. Авторы считают, что метод может эффективно отражать текущую степень риска и будущую тенденцию развития горных ударов. Вес рассчитывается в соответствии с коэффициентом вклада индекса мониторинга угольных отрывов методом энтропийного веса, который может снизить влияние субъективных факторов.Основываясь на способности угля к ударам, Li et al. [17] изучили соответствующую информацию до повреждения угля и выявили тот факт, что амплитуда основной частоты акустической эмиссии увеличивается с увеличением тенденции воздействия угля, а величина напряжения угля отрицательно коррелирует с сигналом акустической эмиссии «b. . » Модель «приложения иерархического мониторинга» горных ударов была создана Lv et al. [18] Он применил модель к угольной шахте Синьчжоуяо, горнодобывающей зоне Датун, и полагал, что между технологией иерархического мониторинга и другими технологиями мониторинга сильна взаимодополняемость. Технология может обеспечить эффективный комплексный динамический мониторинг шахты. Peng et al. [19] установили индекс предварительной оценки риска горных ударов на основе соответствующих факторов влияния, построили динамическую систему предварительной оценки и проверили рациональность системы на практике.

Когда структура угля и породы разрушается, накопленная энергия будет выделяться в виде волн, которые будут сопровождаться микросейсмическими сигналами [20]. Возникновение горных ударов — это единство времени и пространства.Поскольку в процессе горных ударов часто возникает микросейсмическое событие с высокой энергией, точное предсказание микросейсмического события с высокой энергией является ключом к прогнозированию горных ударов [19]. Следовательно, анализ микросейсмических событий должен быть сосредоточен на их местонахождении и энергии, особенно микросейсмических событиях «высокой энергии», превышающих критическую энергию горных ударов.

Когда происходит микросейсмическое событие с высокой энергией, существует большая потенциальная опасность повреждения угля и горных пород поблизости [21]. После периода накопления энергии уголь и массив горных пород в близлежащих районах находятся под угрозой повторного возникновения горных ударов или высокоэнергетических микросейсмических событий. Согласно статистическому анализу, 10 ⁶ Дж считается критической энергией горного взрыва в Китае. Мы должны сосредоточиться на микросейсмических событиях, превышающих критическую энергию горных ударов для каждой шахты с опасностью горных ударов.

2. Построение модели и источник энергии для динамической системы угля и горной породы

2.1. Построение концепции и модели для динамической системы угля и горной породы

Различные геологические динамические среды были сформированы из-за тектонических движений, которые привели к различному распределению напряжений и накоплению энергии в массиве горных пород.Когда горнодобывающая деятельность достигает зоны высокого напряжения или накопления энергии, возрастает риск нестабильности структуры угля и горных пород, выделения энергии, горных ударов и других динамических бедствий шахты. Мы определяем систему угля и породы в этой зоне как «динамическую систему угля и породы», а основным источником энергии горных ударов является энергия, выделяемая динамической системой угля и породы. В динамической системе угля и горной породы существует множество факторов, влияющих на ее устойчивость, из которых энергетический фактор является наиболее важным.Определение источника и масштаба динамической системы угля и горной породы будет полезно для прогнозирования и предотвращения горных ударов.

Возникновение горных ударов происходит из-за разницы между высвобождаемой и поглощенной энергией, когда уголь и горная порода разрушаются, достигая или превышая определенное критическое значение. Разница в энергии зависит от относительного пространственного отношения между горными работами и динамической системой угля и породы, что приводит к различному динамическому виду горных ударов.Мы построили модель взаимосвязи между горной породой и динамической системой угля и породы и сформулировали соответствующие критерии взаимосвязи, как показано на рисунке 1.

В зависимости от степени накопления энергии и диапазона воздействия, динамическая система угля и Скалу можно разделить на четыре зоны: динамическую ядерную зону, зону повреждения, зону повреждения и зону влияния. Каменный взрыв также можно разделить на четыре категории: угольная пушка, выливание или выдавливание угля, каменный взрыв и серьезный каменный взрыв.Когда горнодобывающая деятельность достигает диапазона воздействия, зоны повреждения, зоны повреждения и динамической ядерной зоны, соответствующим динамическим поведением будет угольная пушка, выливание или выдавливание угля, горные удары и серьезные горные удары соответственно.

Следовательно, для предотвращения и контроля горных ударов нам важно изучить структуру динамической системы угля и горной породы и определить метод расчета горных ударов в каждом региональном масштабе. В частности, определение масштабного радиуса динамической ядерной зоны является основой изучения структуры динамической системы угля и породы и основой определения опасности горных ударов. В этой статье наше исследование в основном сосредоточено на масштабном радиусе динамической ядерной зоны.

2.2. Источник энергии динамической системы угля и горной породы

Выделение энергии является необходимым условием для всех видов геолого-динамических катастроф и шахтодинамических катастроф. Генерация энергии вызвана деформацией материалов. Из-за различий в материале геологической среды скорость движения и степень вытеснения тектоники различны, а также способность передачи и хранения энергии в геологических телах.Природные геологические условия и эффект горных работ — два источника энергии динамической системы угля и горной породы. Динамическая система угля и горной породы, расположенная в тектонической среде и современном поле напряжений, с динамическими условиями для формирования аккумуляции энергии. Во время таких работ, как добыча полезных ископаемых и земляные работы, нагрузка на систему будет увеличиваться, энергия будет накладываться друг на друга, и система будет поддерживать динамическое равновесие. В то же время добыча полезных ископаемых изменит энергию динамической системы, высвободит энергию в систему, разрушит структуру системы и вызовет динамические катастрофы, такие как динамическое всплытие или каменный взрыв.

Полная энергия динамической системы складывается из энергии поля напряжений силы тяжести U _Z , энергии поля тектонических напряжений U _G и энергии поля напряжений, вызванных горными работами U _C , as показано в формулах (1) — (4) [22]. В этой статье динамическая система рассматривается как сфероид, масштабный радиус которого составляет R , а объем — V , как показано в формуле (5). Масштаб динамической системы связан с запасенной энергией и высвобожденной энергией.Таким образом, реальный масштаб динамической системы можно определить по энергетической ценности горных ударов и «высокоэнергетических» микросейсмических событий. В этой статье радиус динамической ядерной зоны, зона повреждения, зона повреждения и зона влияния выражаются как R , R _P , R _S и R _{. Y} соответственно. Трехмерная модель динамической системы угля и горной породы показана на рисунке 2.

Под воздействием внешних сил, таких как тектонические движения и горнодобывающая деятельность, уголь и порода в шахте будут деформироваться, и деформация уголь и порода будут сопровождаться непрерывным накоплением энергии.Как только внешняя сила, действующая на уголь и горную породу, исчезает, энергия, накопленная в угле и горной породе, высвобождается, в то время как уголь и горная порода восстанавливают свою первоначальную форму [23, 24].

При отсутствии горных ударов динамическая система уголь и горная порода непрерывно накапливает энергию. Под воздействием помех при добыче, когда полная энергия динамической системы больше, чем фоновая энергия, энергия будет высвобождаться. Если выделенная энергия Δ U больше критической энергии, произойдет горная волна.(1) Энергия в поле гравитационного напряжения В поле гравитационного напряжения энергия, запасенная в динамической системе, связана с глубиной добычи. С увеличением глубины разработки, вес вышележащих пластов увеличивается, и энергия, запасенная в системе, увеличивается. (2) Энергия в поле тектонических напряжений Энергия, запасенная в горных породах, связана с упругой деформацией массива горных пород, и чем больше упругая деформация, тем больше запасается энергии. Динамическая система угля и горной породы под действием поля тектонических напряжений также испытывает упругую деформацию; динамическая система накапливает энергию с увеличением упругой деформации.Когда напряжение достигает предела прочности породы, она разрушается. Для динамической системы уголь и горная порода эта часть энергии производится совместным действием энергии поля гравитационного напряжения и энергии поля тектонических напряжений. Энергия, высвобождаемая из динамической системы угля и породы, равна разнице энергии между полем тектонических напряжений и полем гравитационных напряжений, как показано в следующем уравнении: (3) Энергия в поле напряжений, вызванных горными работами. Изменится напряженное состояние угля и породы, соответственно изменится и энергия динамической системы.Из-за различий в горных районах, шахтах, угольных пластах, конструкциях и напряженных условиях режим горных ударов разный. Следовательно, м ₁ и м ₂ должны быть подтверждены теоретическим расчетом, численным расчетом, аналоговым моделированием материала и т. Д.

3. Расчет для масштаба динамической ядерной зоны

3.1. Анализ процесса формирования динамической ядерной зоны

Энергия динамической системы в основном сосредоточена в «динамической ядерной зоне.«Подобно процессу разгрузки и взрывания угля, в случае возникновения горного удара или высокоэнергетического микросейсмического события,« динамическая ядерная зона »динамической системы будет формировать огромную ударную нагрузку, которая удовлетворяет критерию текучести фон Мизеса. Под действием ударной нагрузки внешняя стенка «динамической ядерной зоны» динамической системы быстро деформируется. Уголь и горная масса на стыке «динамической ядерной зоны» и «разрушенной области» будут быстро генерировать ударную волну, которая немедленно распространяется и рассеивается во внешнюю область.В этом процессе уголь и порода в «динамической ядерной зоне» полностью разрушаются, как показано на рисунке 3. Под действием ударной волны уголь и горная порода в определенном диапазоне за пределами «динамической ядерной зоны» будут воспринимают сжимающее напряжение, намного превышающее динамическую прочность на сжатие самих углей и горных пород. В этом процессе уголь и порода в этом разделе будут разрушаться под сильным сжимающим напряжением, образуя «кольцевую зону повреждения». «Зона повреждения» динамической системы формируется вне «динамической ядерной зоны», как показано на рисунке 4.

В «зоне повреждения» динамической системы ударная волна является основной формой энергии, сила которой намного превышает динамическую прочность на сжатие угля и породы, как показано на рисунке 5. Разрушение при сжатии будет происходить в угле и горных породах, критерий разрушения угля в этом разделе основан на динамической прочности на сжатие самого угля, а граничное условие состоит в том, что прочность ударной волны равна динамической прочности на сжатие самого угля.

3.2. Расчет радиуса динамической ядерной зоны угольной породы Динамическая система

Энергия динамической системы в основном сосредоточена в «динамической ядерной зоне». Энергия, выделяемая при горных ударах или высокоэнергетических микросейсмических явлениях, отслеживается микросейсмической системой и другим оборудованием, обеспечивается «динамической ядерной зоной» динамической системы. Под влиянием геолого-динамических условий энергия динамической системы в основном исходит от поля тектонических напряжений.После передачи и дополнения энергии между динамической системой и внешним миром динамическая система поддерживает сбалансированное состояние. После аварии горной породы в динамической системе все еще остается некоторая остаточная энергия. Если энергии, накопленной в динамической системе, достаточно для поддержки следующей аварии горной породы, горная волна будет повторяться, если она вызвана горными работами и другими факторами. Радиус « R » «динамической ядерной зоны» динамической системы можно вывести и рассчитать по формулам (2), (3) и (5) — (7) в модельных условиях «сферической ”Динамической системы, как показано в формуле (8).

Метод расчета радиуса « R » «динамической ядерной зоны» в динамической системе должен быть проверен другими экспериментальными методами, такими как технология гидроразрыва жидкого CO ₂ .

4. Принцип и оборудование жидкого CO

₂ ГРП

4.1. Конструкция и оборудование для жидкого CO

₂ ГРП

CO _{2 Устройство для гидроразрыва} — это новый тип оборудования для гидроразрыва для добычи угля, которое в основном состоит из наполнительного клапана, нагревательной трубы, основной трубы, уплотнительной прокладки и др. отрезной кусок и разгрузочная головка.Структура и состав устройства для гидроразрыва CO ₂ показаны на рисунке 6. Заполняющие клапаны, главные коллекторы и нагнетательные головки многоразового использования, изготовлены из высокопрочных металлов, а нагревательные трубы, прокладки и ножницы выполнены из высокопрочных металлов. расходные материалы. После поднесения в скважину устройства ГРП, заполненного жидким СО ₂ , инициатором будет включена труба нагрева. Жидкий CO ₂ в основной трубе быстро газифицируется. Давление в основной трубе нарастает до тех пор, пока механизм сброса давления не сломает фрагмент сдвига, высвобождая большой объем газа CO ₂ для разрушения угля.

4.2. Механизм образования жидкого CO

₂ Разрыв

При стандартной температуре и давлении CO ₂ представляет собой негорючий газ без цвета, запаха и запаха. Когда температура жидкого CO ₂ превышает 31,1 ° C, а давление поддерживается выше 7,35 МПа, CO ₂ переходит в сверхкритическое состояние. Выше критической температуры газообразное вещество останется в исходном состоянии и не будет продолжать разжижаться, даже если давление будет выше.CO ₂ в своем сверхкритическом состоянии не является ни газом, ни жидкостью, но находится в состоянии между газом и жидкостью и имеет характеристики обоих.

Когда применяется технология гидроразрыва с использованием жидкого CO ₂ , гидроразрыв происходит только внутри среды, и при взрыве нет свободной поверхности. Большая часть газа, выбрасываемого крекинг-установкой, будет действовать в нормальном направлении ствола скважины, что основано на действии ударного крекинга под высоким давлением от CO ₂ .Мы заполняем основную трубу гидроразрыва пласта жидким CO ₂ и используем инициатор для быстрого возбуждения нагревательной трубы, при этом жидкий CO ₂ газифицируется и мгновенно расширяется, создавая высокое давление. Когда давление достигает предела прочности постоянного давления срезной детали, срезная деталь будет сломана, и газ под высоким давлением будет выпущен из нагнетательной головки и воздействует на уголь и породу, чтобы реализовать направленный разрыв, как показано на рисунке. 7.

Мы рассматриваем разрушенный участок угля как часть шара.Согласно принципу минимальной энергии динамического разрушения горных пород [25], минимальная энергия, необходимая для разрушения трещиноватой угольной массы, показана в формулах (9) и (10). Возникновение горных ударов или микросейсмических событий высокой энергии будет сопровождаться передачей ударных волн и волн напряжений. После формирования динамической ядерной зоны динамической системы в расколотом угле формируются зона повреждения, зона повреждения и зона влияния динамической системы с постепенным ослаблением напряжения и постепенным рассеиванием энергии ударной волны.Технология гидроразрыва жидкого CO ₂ использует удар высокого давления, возникающий в процессе газификации, а динамическая ядерная зона динамической системы формируется без ударных волн. Следовательно, энергия, выделяемая оборудованием для гидроразрыва жидкого CO ₂ , может быть рассчитана путем измерения диапазона гидроразрыва жидкого CO ₂ в угле. Количество выделенной энергии впоследствии может быть использовано в предложенном методе расчета радиуса динамической ядерной зоны.Путем сравнения результатов расчета и экспериментальных данных можно определить точность метода.

5. Полевая проверка метода расчета радиуса динамической ядерной зоны

5.1. Схема эксперимента и механические параметры угля и горных пород

Мы провели промышленные испытания на угольной опоре проезжей части 5939, панель 8939, в угольной шахте в провинции Шаньси, используя оборудование для гидроразрыва пласта ZLQ-53/800 CO ₂ . Его технические характеристики приведены в таблице 1.Было просверлено 9 отверстий разного диаметра: 3 на 60 мм, 3 на 65 мм и 3 на 90 мм. По степени разрушения угля и эффекта сброса давления получен оптимальный диаметр бурения трещины CO ₂ и проверена точность метода расчета радиуса динамической ядерной зоны динамической системы.

Модель Внешний диаметр (мм) Внутренний диаметр (мм) Длина основной трубы (мм) Длина барабана (мм) Прочность на сдвиг (МПа) ) Газовая нагрузка (кг) ZLQ53 / 800 53 37 800 250 300 0. 530

Результаты измерения физико-механических показателей угля на панели 8939 показаны в таблице 2. Текущая глубина добычи в этом районе составляет 340 м. Результат испытания на нагрузку на месте составляет 12,95 МПа (максимальное главное напряжение), 7,29 МПа (промежуточное главное напряжение) и 7,14 МПа (минимальное главное напряжение).

Литология Предел прочности при одноосном растяжении (МПа) Прочность на одноосное сжатие (МПа) Твердость Модуль упругости14 Коэффициент трения Внутренний угол Угол трения °) Сила сцепления (МПа) Уголь 1.34 32,27 3,23 3,66 0,20 29,89 3,67

5.

2. Определение параметров эффекта гидроразрыва

Чтобы определить диапазон разрушения жидкого CO ₂ на панели 8939, мы использовали технологию распределенного оптоволоконного зондирования для отслеживания эффекта гидроразрыва и диапазона воздействия. Волокна, передающие оптические сигналы, используются для считывания и передачи результатов измерений.Он невосприимчив к электромагнитным помехам, высокочувствителен, водонепроницаем и влагонепроницаем и способен осуществлять мониторинг на большом расстоянии и на большой площади. Инфраструктура проста в установке, выполнена из материалов хорошего качества и прослужит долго. Технология распределенного оптического зондирования основана на технологии оптического анализа во временной области Бриллюэна, которая может измерять деформацию каждой точки оптического волокна распределенным образом для достижения точного, непрерывного и универсального мониторинга, как показано на рисунке 8.

После заливки и герметизации оптоволоконные кабели с распределенными датчиками и трубка для испытания под давлением объединяются вместе с окружающим угольным телом для координации деформации. Под оптоволоконным кабелем устанавливаем ГРП с жидким СО ₂ ; когда деформация угля происходит после сброса давления, оптоволокно определяет деформацию деформации пробирки, а затем рассчитывает кривую распределения напряжений напорной трубы в соответствии с напряжением и коэффициентом деформации давления.Волоконно-оптические кабели распределенного зондирования, расположенные рядом с напорными трубами, будут изгибаться и растягиваться под действием окружающего угля. Эта зона деформации растяжения является зоной влияния деформации сброса давления угля, как показано на Рисунке 9.

Мы установили распределенное отверстие для контроля оптического волокна в месте отверстия лебедки на проезжей части 5939 рядом с линией остановки панели 8939. Лебедка отверстие находится на расстоянии 1,4 м от угольной стенки, 1,2 м от нижней плиты. Угол между контрольным отверстием оптического волокна и угольной стенкой составляет 5 градусов.Яма имеет угол возвышения 1 градус, диаметр 65 мм и глубину 50 м.

После завершения прокладки оптического волокна мы проложили распределенный оптоволоконный сенсорный кабель длиной 50 м. Поскольку волоконно-оптические кабели прокладываются на наклонной поверхности, строительство выполняется только на высоте 1207 м ~ 1235 м на панели для обеспечения безопасности проезжей части. Всего на 20 см ниже волокна было пробурено 9 взрывных скважин с жидким CO ₂ для анализа и мониторинга эффекта трещинообразования угля.

5.3. Анализ эффекта разрушения

Деформация сенсорного кабеля в основном отражает характеристики деформации угля вокруг ствола скважины в радиальном направлении волокна. На рисунке 10 показана кривая распределения деформации сенсорного кабеля в контрольном отверстии. Обычно деформация растяжения определяется как положительное значение, а деформация сжатия — как отрицательное значение. Кабель обычно испытывает растягивающую деформацию, что указывает на то, что натяжение вокруг ствола скважины происходит в радиальном направлении оптического волокна.

Гидравлический гидроразрыв типа ZLQ53 / 800 предназначен для просверливания скважины диаметром 60 мм, расстояние между гидроразрывом и стенкой скважины составляет 7 мм. Данные мониторинга показали, что максимальная деформация угля составляет около 143,1 мкс , а радиус воздействия составляет около 2,0 м. При диаметре 65 мм и расстоянии 12 мм максимальная деформация угля составляет около 147,8 με , а радиус воздействия составляет около 2,6 м. При диаметре 90 мм и расстоянии 37 мм максимальная деформация угля составляет около 127.6 με , а радиус воздействия составляет около 1,6 м, как показано в Таблице 3 и на Рисунке 10. Сравнение эффекта до и после буровзрывных работ 5 # показано на Рисунке 11. Следовательно, согласно экспериментальным результатам, бурение скважина диаметром 65 мм и расстоянием 12 мм приводит к лучшим результатам ГРП, что считается оптимальной схемой.

905 Номер сверла Диаметр скважины (мм) Максимальное значение деформации ( με ) Максимальная площадь удара (радиус) (м) 1 № 60 143. 1 2,0 2 # 60 3 # 60 4 # 65 905 905 2,65 65 6 # 65 7 # 90 127,6 1,6 8 # 905 905 905

Согласно эффекту трещинообразования, перечисленному в таблице 3, максимальный радиус влияния трещиноватости равен 2.0 м для бурения скважины диаметром 60 мм. Согласно формуле (10) энергия выделения при взрыве жидкого CO ₂ ГРП составляет 6,0 × 10 ⁵ Дж ∼1,2 × 10 ⁶ Дж. Согласно выделенной энергии и формуле (8) диапазон радиусов динамическая ядерная зона динамической системы составляет 1,72 м ~ 2,17 м при среднем значении 1,95 м. Разница между измерениями 0,05 м. Максимальный радиус воздействия трещиноватости составляет 2,6 м при бурении скважины диаметром 65 мм.Согласно формуле (10) энергия выделения при взрыве жидкого CO ₂ ГРП составляет 1,31 × 10 ⁶ Дж ~ 2,62 × 10 ⁶ Дж. Согласно выделенной энергии и формуле (8) диапазон радиусов динамическая ядерная зона динамической системы составляет 2,24 м ~ 2,82 м при среднем значении 2,53 м. Разница между измерениями 0,07 м. Максимальный радиус воздействия трещиноватости 1,6 м при бурении скважины диаметром 90 мм. Согласно формуле (10), энергия взрывного выброса ГРП с жидким CO ₂ равна 3.0 × 10 ⁵ Дж∼6,1 × 10 ⁵ Дж. Согласно выделенной энергии и формуле (8), диапазон радиусов динамической ядерной зоны динамической системы составляет 1,37 м∼1,73 м при среднем значении 1,55 м. Разница между измерениями 0,05 м. Эффект мониторинга различных типов отверстий показан в таблице 4. Данные о максимальных значениях деформации в таблице 4, используемые для подтверждения результатов радиуса динамической ядерной зоны, включены в статью.

1,32,619 Номер сверла Максимальная площадь удара (радиус) (м) Результаты инверсии энергии (МДж) Результаты расчета динамического радиуса ядерной зоны (м) Среднее значение радиус (м) 1 # 2.0 0.60∼1.20 1.72∼2.17 1.95 2 # 3 # 4 # 2,53 5 # 6 # 7 # 1,6 0,30∼0,61 9 #

Динамический радиус ядерной зоны динамической системы получается теоретическим расчетом, который впоследствии сравнивается с результатом измерения. Разница между ними составляет 0,05 м ~ 0,07 м, а совпадение составляет 96,9% ~ 97,5%. Достигнута хорошая консистенция.

6. Выводы

(1) В данной статье предлагается концепция динамической системы угля и горной породы, и строится взаимосвязь между динамической системой угля и горной породы и модели возникновения горных ударов. Динамическая система разделена на четыре области: динамическая ядерная зона, зона повреждения, зона повреждения и зона влияния. Выявлена ​​взаимосвязь пространственной структуры динамической системы и возникновения горных ударов.Уточнен источник энергии угольной и горной динамической системы. (2) Предложен метод расчета радиуса динамической ядерной зоны динамической системы и установлена ​​соответствующая система оценки. (3) Точность методики расчета для Радиус динамической ядерной зоны динамической системы подтвержден данными экспериментов по разрушению жидкого СО ₂ . Результат показывает, что степень совпадения составляет 96,9% ~ 97,5%, и достигается хорошая согласованность. Метод обладает высокой надежностью и практичностью и может широко использоваться при прогнозировании горных ударов и оценке рисков.(4) Метод гидроразрыва пласта с жидким CO ₂ может быть использован для эффективного моделирования источника взрыва горной породы, что может найти широкое применение в будущем.

Номенклатура

м ₁ :14 U _{S :}

R :	Радиус динамической ядерной зоны
R P :	Радиус зоны повреждения
R зона поражения
R Y :	Радиус зоны воздействия
U :	Суммарная энергия динамической системы угля и горной породы
Z	Энергия под действием поля гравитационного напряжения
U G :	Энергия под действием поля тектонических напряжений
U C :	Энергия под действием поля напряжений	:	Плотность единицы насыпной
H :	Глубина расположения t блок
:	Коэффициент Пуассона блока
E :	Модуль упругости блока
k 1 :	Отношение максимального главного напряжения вертикальное напряжение
k 2 :	Отношение промежуточного главного напряжения к вертикальному напряжению
k 3 :	Отношение минимального основного напряжения к вертикальному напряжению	20
Коэффициент увеличения напряжения угля и породы в поле гравитационных напряжений
м 2 :	Коэффициент увеличения напряжения угля и породы в поле тектонических напряжений
V :	Объем динамической ядерной зоны
R : 90 519	Радиус динамической ядерной зоны
Δ U :	Выделенная энергия
V S :	Объем разрушения трещиноватого угля
		Радиус влияния начала разрушения
θ :	Угол зоны влияния, случайное число между [ π /4, π /2]
Энергия, необходимая для разрушения угля и горных пород
σ c :	Прочность на одноосное сжатие.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Прогнозирование диаграмм структурных зон для синтеза тонких пленок с помощью генеративного машинного обучения

1.

Alberi, K. et al. Дорожная карта материалов по дизайну на 2019 год. J. Phys. D: Прил. Phys. 52 , 13001 (2018).

Артикул CAS Google Scholar

2.

Людвиг А. Открытие новых материалов с использованием комбинаторного синтеза и высокопроизводительной характеризации библиотек тонкопленочных материалов в сочетании с вычислительными методами. npj Comput. Матер. 5 , 70 (2019).

Артикул Google Scholar

3.

Гречински Г., Йенсен Дж. , Бёльмарк Дж.И Халтман, Л. Контроль микроструктуры пленок CrN _x во время импульсного магнетронного распыления большой мощности. Прибой. Пальто. Technol. 205 , 118–130 (2010).

CAS Статья Google Scholar

4.

Pan, T. S. et al. Повышенная теплопроводность тонких пленок поликристаллического нитрида алюминия за счет оптимизации структуры интерфейса. J. Appl. Phys. 112 , 44905 (2012).

Артикул CAS Google Scholar

5.

Wang, XC, Mi, WB, Chen, GF, Chen, XM & Yang, BH Морфология поверхности, структура, магнитные и электрические транспортные свойства реактивного напыленного поликристаллического Ti _{1 − x} Fe _x N фильмы. Прил. Прибой. Sci. 258 , 4764–4769 (2012).

CAS Статья Google Scholar

6.

Зальнежад, Э. , Сархан, А. А. и Хамди, М. Оптимизация параметров тонкопленочного покрытия PVD TiN на аэрокосмическом сплаве AL7075-T6 для повышения твердости и адгезии покрытия с лучшими трибологическими свойствами поверхности покрытия. Внутр. J. Adv. Manuf. Technol. 64 , 281–290 (2013).

Артикул Google Scholar

7.

Зграбик, К. М. и Ху, Э. Л. Оптимизация распыленного нитрида титана в качестве настраиваемого металла для плазмонных приложений. Опт. Матер. Экспресс 5 , 2786 (2015).

CAS Статья Google Scholar

8.

Лундин Д., Минеа Т. и Гудмундссон Дж. Т. Импульсное магнетронное распыление большой мощности. Основы, технологии, проблемы и приложения (2020).

9.

Саракинос К., Алами Дж. И Константинидис С. Импульсное магнетронное распыление большой мощности. Обзор современного состояния науки и техники. Прибой. Пальто. Technol. 204 , 1661–1684 (2010).

CAS Статья Google Scholar

10.

Депла, Д. и Маьеу, С. Реактивное напыление (Springer, 2008).

11.

Кузнецов В., Макак К., Шнайдер Дж. М., Хельмерссон У. и Петров И. Новая технология импульсного магнетронного распыления, использующая очень высокие плотности мощности мишени. Прибой. Пальто. Technol. 122 , 290–293 (1999).

CAS Статья Google Scholar

12.

Кей Э., Пармиджани Ф. и Пэрриш В. Микроструктура напыленных металлических пленок, выращенных в разрядах высокого и низкого давления. J. Vac. Sci. Technol. А 6 , 3074–3081 (1988).

CAS Статья Google Scholar

13.

Феррейра, Ф., Оливейра, Дж. К. и Кавалейро, А. Тонкие пленки CrN, осажденные с помощью HiPIMS в режиме DOMS. Прибой. Пальто. Technol. 291 , 365–375 (2016).

CAS Статья Google Scholar

14.

Хопвуд, Дж. Ионизированное физическое осаждение из паровой фазы межсоединений интегральных схем. Phys. Плазма 5 , 1624–1631 (1998).

CAS Статья Google Scholar

15.

Саракинос, К. Обзор морфологической эволюции тонких металлических пленок на слабовзаимодействующих подложках. Тонкие сплошные пленки 688 , 137312 (2019).

CAS Статья Google Scholar

16.

Грин, Дж. Э. Глава 12 — Зарождение, рост и микроструктурная эволюция тонких пленок: вид в атомном масштабе. В справочнике по технологиям осаждения пленок и покрытий (стр. 554–620). Издательство Уильяма Эндрю (2010).

17.

Харпер, Дж. М. Э., Куомо, Дж. Дж., Гамбино, Р. Дж. И Кауфман, Х. R. Изменение свойств тонких пленок ионной бомбардировкой во время осаждения. Nuc. Instrum. Meth. B 7 , 886–892 (1985).

Артикул Google Scholar

18.

Viloan, R.P.B. et al. Биполярное импульсное магнетронное распыление высокой мощности для бомбардировки энергичными ионами во время роста тонкой пленки TiN без использования смещения подложки. Тонкие сплошные пленки 688 , 137350 (2019).

CAS Статья Google Scholar

19.

Мовчан Б.А., Демчишин А.В. Структура и свойства толстых конденсатов никеля, титана, вольфрама, оксидов алюминия и диоксида циркония в вакууме. Физ. Металл. Металловед 28 , 653–660 (1969).

CAS Google Scholar

20.

Кусано, Э. Структурно-зонное моделирование тонких пленок, напыленных напылением: краткий обзор. Прил. Sci. Converg. Technol. 28 , 179–185 (2019).

Артикул Google Scholar

21.

Торнтон, Дж. А. Микроструктура покрытий, нанесенных методом напыления. J. Vac. Sci. Technol. А 4 , 3059–3065 (1986).

CAS Статья Google Scholar

22.

Мессье Р., Гири А. П. и Рой Р. А. Пересмотренная модель структурной зоны для физической структуры тонкой пленки. J. Vac. Sci. Technol. 2 , 500–503 (1984).

CAS Статья Google Scholar

23.

Барна П. Б. и Адамик М. Фундаментальные явления структурообразования поликристаллических пленок и модели структурных зон. Тонкие твердые пленки 317 , 27–33 (1998).

CAS Статья Google Scholar

24.

Петров И., Барна П. Б., Халтман Л.И Грин, Дж. Эволюция микроструктуры во время роста пленки. J. Vac. Sci. Technol. 21 , S117 – S128 (2003).

CAS Статья Google Scholar

25.

Мукерджи, С. и Галл, Д. Модель структурных зон для экстремальных условий затенения. Тонкие твердые пленки 527 , 158–163 (2013).

CAS Статья Google Scholar

26.

Mahieu, S., Ghekiere, P., Depla, D. & Gryse, Rde. Двухосное выравнивание тонких пленок, нанесенных напылением. Тонкие твердые пленки 515 , 1229–1249 (2006).

CAS Статья Google Scholar

27.

Андерс А. Структурная зонная диаграмма, включая плазменное осаждение и ионное травление. Тонкие твердые пленки 518 , 4087–4090 (2010).

CAS Статья Google Scholar

28.

Stein, H. et al. Структурная зонная диаграмма, полученная одновременным напылением на новый ступенчатый нагреватель. Пример для тонких пленок Cu ₂ O. Phys. Статус Solidi A 212 , 2798–2804 (2015).

CAS Статья Google Scholar

29.

Bouaouina, B. et al. Наноколоночный рост тонкой пленки TiN методом напыления под косым углом. Эксперименты против моделирования. Mater. Des. 160 , 338–349 (2018).

CAS Статья Google Scholar

30.

Ван, П., Хе, В., Мауэр, Г., Мюк, Р. и Вассен, Р. Моделирование методом Монте-Карло роста столба в процессе физического осаждения из паровой фазы плазменным напылением. Прибой. Пальто. Tech. 335 , 188–197 (2018).

CAS Статья Google Scholar

31.

Савалони, Х. и Шахраки, М. Г. Компьютерная модель роста тонких пленок в модели структурной зоны. Нанотехнологии 15 , 311 (2003).

Артикул CAS Google Scholar

32.

Нита, Ф., Мастейл, С. и Абадиас, Г. Трехмерное кинетическое моделирование методом Монте-Карло роста тонких пленок кубического нитрида переходного металла. Phys. Ред. B 93 , 349 (2016).

Артикул CAS Google Scholar

33.

Лю, Б., Альмирас, Г. А., Джервилла, В., Грин, Дж. Э. и Саракинос, К. Формирование и морфологическая эволюция самоподобных трехмерных наноструктур на слабовзаимодействующих подложках. Phys. Rev. Mater. 2 https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.2.063401 (2018).

34.

Müller, K. -H. Напряжение и микроструктура тонких пленок, напыленных напылением: исследования молекулярной динамики. J. Appl. Phys. 62 , 1796–1799 (1987).

Артикул Google Scholar

35.

Сангиованни, Д. Г. Адатом меди, перенос адмолекул и зарождение островков на TiN (0 0 1) с помощью ab initio молекулярной динамики. Прил. Прибой. Sci. 450 , 180–189 (2018).

CAS Статья Google Scholar

36.

Крюгер Д. и Бринкманн Р. П. Взаимодействие намагниченных электронов с граничным слоем. Исследование модели зеркального отражения. Источники плазмы Sci. Technol. 26 , 115009 (2017).

Артикул CAS Google Scholar

37.

Крюгер Д., Тришманн Дж. И Бринкманн Р. П. Рассеяние намагниченных электронов на границе низкотемпературной плазмы. Источники плазмы Sci. Technol. 27 , 25011 (2018).

Артикул CAS Google Scholar

38.

Trieschmann, J. et al. Совместное экспериментальное и теоретическое описание магнетронного распыления на постоянном токе Al плазмой Ar и Ar / N ₂ . Источники плазмы Sci. Technol. 27 , 54003 (2018).

Артикул CAS Google Scholar

39.

Music, D. et al. Корреляционная модель поверхности плазмы для метастабильного Cr-Al-N. Образование пары Френкеля и влияние напряженного состояния на упругие свойства. J. Appl. Phys. 121 , 215108 (2017).

Артикул CAS Google Scholar

40.

Музыка, Д., Гейер, Р. В. и Шнайдер, Дж. М. Последние достижения и новые направления в разработке твердых покрытий на основе теории функционала плотности. Прибой. Пальто. Tech. 286 , 178–190 (2016).

CAS Статья Google Scholar

41.

ДеКост, Б. Л., Фрэнсис, Т. и Холм, Э. А. Изучение многообразия микроструктуры. Представления текстуры изображения, примененные к микроструктурам сверхвысокоуглеродистой стали. Acta Mater. 133 , 30–40 (2017).

CAS Статья Google Scholar

42.

Китахара, А. Р. и Холм, Э. А. Кластерный анализ микроструктуры с трансферным обучением и обучением без учителя. Integr. Матер. Manuf. Иннов. 7 , 148–156 (2018).

Артикул Google Scholar

43.

Булгаревич Д.С., Цукамото С., Касуя Т., Демура, М. и Ватанабе, М. Распознавание образов с помощью машинного обучения на оптических микроскопических изображениях типичных металлургических микроструктур. Sci. Отчет 8 , 2078 (2018).

Артикул CAS Google Scholar

44.

Кондо, Р., Ямакава, С., Масуока, Ю., Таджима, С. и Асахи, Р. Распознавание микроструктуры с использованием сверточных нейронных сетей для прогнозирования ионной проводимости в керамике. Acta Mater. 141 , 29–38 (2017).

CAS Статья Google Scholar

45.

Чоудхури, А., Каутц, Э., Йенер, Б. и Льюис, Д. Методы машинного обучения на основе изображений для распознавания микроструктуры. Comput. Матер. Sci. 123 , 176–187 (2016).

Артикул Google Scholar

46.

Ровинелли А., Сангид М. Д., Прудон Х.И Людвиг В. Использование машинного обучения и подхода на основе данных для определения движущей силы малых усталостных трещин в поликристаллических материалах. npj Comput. Матер. 4 , 963 (2018).

Артикул Google Scholar

47.

Moot, T. et al. Дизайн и экспериментальная проверка титаната свинца в качестве водного солнечного фотокатода на основе информатики материалов. Mater. Discov. 6 , 9–16 (2016).

Артикул Google Scholar

48.

Cao, B. et al. Как оптимизировать материалы и устройства с помощью экспериментов и машинного обучения: демонстрация с использованием органических фотоэлектрических элементов. ACS Nano 12 , 7434–7444 (2018).

CAS Статья Google Scholar

49.

Салахутдинов Р. Изучение глубинных генеративных моделей. Annu. Ред.Стат. Прил. 2 , 361–385 (2015).

Артикул Google Scholar

50.

Кингма Д. П. и Веллинг М. Автоматическое кодирование вариационного байеса. В материалах 2-й Международной конференции по обучающим представлениям (ICLR), arXiv preprint arXiv: 1312.6114 (2013).

51.

Goodfellow, I. et al. В книге Advances in Neural Information Processing Systems (ред. Ghahramani, Z., Веллинг, М., Кортес, К., Лоуренс, Н. Д., Вайнбергер, К. К.) 2672–2680 (Curran Associates, Inc., 2014).

52.

Штейн, Х. С., Геварра, Д., Ньюхаус, П. Ф., Соедармаджи, Э. и Грегуар, Дж. М. Машинное обучение оптических свойств материалов — прогнозирование спектров по изображениям и изображений по спектрам. Chem. Sci. 10 , 47–55 (2019).

CAS Статья Google Scholar

53.

Gomez-Bombarelli, R. et al. Автоматический химический дизайн с использованием непрерывного представления молекул на основе данных. САУ Cent. Sci. 4 , 268–276 (2018).

CAS Статья Google Scholar

54.

Yang, Z. et al. Дизайн микроструктурных материалов с помощью методологии глубокого состязательного обучения. J. Mech. Des. 140 https://doi.org/10.1115/1.4041371 (2018).

55.

Li, X. et al. (ред.). Методология глубокого состязательного обучения для проектирования систем микроструктурных материалов (2018).

56.

Нораас, Р., Соманат, Н., Гиринг, М. и Олусегун, О.О. В AIAA Scitech 2019 Forum (Американский институт аэронавтики и астронавтики, 2019).

57.

Stueber, M., Diechle, D., Leiste, H. & Ulrich, S. Синтез тонких пленок Al – Cr – O – N в корунде и ГЦК. структура реактивной р.ф. магнетронное распыление. Тонкие твердые пленки 519 , 4025–4031 (2011).

CAS Статья Google Scholar

58.

Hofmann, S. & Jehn, H.A. Поведение твердых покрытий CrN _x и (Cr, Al) N _x при окислении. Материалы и коррозия 41 , 756–760 (1990).

CAS Статья Google Scholar

59.

Куниш, К., Лоос, Р., Штюбер, М. и Ульрих, С. Термодинамическое моделирование тонкопленочных систем Al-Cr-N, выращенных методом PVD. Zeitschrift fur Metallkunde 90 , 847–852 (1999).

CAS Google Scholar

60.

Сугишима А., Кадзиока Х. и Макино Ю. Фазовый переход псевдобинарных пленок Cr – Al – N, осажденных методом магнетронного распыления. Прибой. Пальто. Technol. 97 , 590–594 (1997).

CAS Статья Google Scholar

61.

Бобзин К. и др. Механические свойства и поведение к окислению покрытий (Al, Cr) N и (Al, Cr, Si) N для режущих инструментов, нанесенных методом HPPMS. Тонкие твердые пленки 517 , 1251–1256 (2008).

CAS Статья Google Scholar

62.

Schölkopf, B., Smola, A. & Müller, K.-R. (ред.). Анализ основных компонентов ядра (Springer, 1997).

63.

Grochla, D. et al.Высокопроизводительная характеризация напряжений при напылении и термической обработке тонких пленок Al – Cr – N с разрешением по времени и пространству. J. Phys. D: Прил. Phys. 46 , 84011 (2013).

Артикул CAS Google Scholar

64.

Mayrhofer, P.H., Music, D., Reeswinkel, T., Fuß, H.-G. И Шнайдер, Дж. М. Структура, упругие свойства и фазовая стабильность Cr _{1 – x} Al _x N. Acta Mater. 56 , 2469–2475 (2008).

CAS Статья Google Scholar

65.

Bagcivan, N., Bobzin, K. & Theiß, S. (Cr _{1 − x} Al _x ) N: сравнение постоянного тока, импульсного среднечастотного и импульсного магнетронного распыления высокой мощности для компоненты для литья под давлением. Тонкие твердые пленки 528 , 180–186 (2013).

CAS Статья Google Scholar

66.

Hultman, L., Sundgren, J. -E., Greene, JE, Bergstrom, DB, Petrov, I. реактивное магнетронное распыление: влияние на микроструктуру и предпочтительную ориентацию. J. Appl. Phys. 78 , 5395–5403 (1995).

CAS Статья Google Scholar

67.

Мишели Т. и Круг Дж. Острова, холмы и атомы (Springer Science & Business Media, 2012).

68.

Hecimovic, A., Burcalova, K. & Ehiasarian, A.P. Истоки функции распределения ионов по энергиям (IEDF) в плазменном разряде с мощным импульсным магнетронным распылением (HIPIMS). J. Phys. D: Прил. Phys. 41 , 95203 (2008).

Артикул CAS Google Scholar

69.

X. Hou, L. Shen, K. Sun & G. Qiu (ред.). Глубокая функция согласованного вариационного автокодировщика . В 2017 Зимняя конференция IEEE по приложениям компьютерного зрения (WACV) (IEEE, 2017).

70.

Ledig, C. et al. В Proceedings of the IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition 4681–4690 (2017).

71.

Мирза, М. и Осиндеро, С. Условные генеративные состязательные сети. В Достижения в системах обработки нейронной информации , 2672–2680, arXiv препринт arXiv: 1411.1784 (2014).

72.

Tholander, C., Alling, B., Tasnádi, F., Greene, JE & Hultman, L. Влияние замещения Al на динамику адатомов Ti, Al и N на TiN (001), (011 ) и (111) поверхности. Прибой. Sci. 630 , 28–40 (2014).

CAS Статья Google Scholar

73.

Багциван, Н., Бобзин, К., Брегельманн, Т. и Кальшойер, К. Разработка покрытий (Cr, Al) ON с использованием среднечастотного магнетронного распыления и исследования трибологических свойств полимеров. Прибой. Пальто. Technol. 260 , 347–361 (2014).

CAS Статья Google Scholar

74.

Рейтер, А. Э., Дерфлингер, В. Х., Хансельманн, Б., Бахманн, Т. и Сартори, Б. Исследование свойств покрытий из Al _{1 − x} Cr _x N, полученных катодно-дуговым испарением. Прибой. Пальто. Technol. 200 , 2114–2122 (2005).

CAS Статья Google Scholar

75.

Greczynski, G. et al. Обзор роста метастабильного TiAlN, контролируемого потоком ионов металлов, с помощью совместного распыления HIPIMS / DCMS. Прибой. Пальто. Technol. 257 , 15–25 (2014).

CAS Статья Google Scholar

76.

Bohlmark, J. et al. Распределение ионов по энергиям и состав ионного потока от мощного импульсного магнетронного распыляющего разряда. Тонкие твердые пленки 515 , 1522–1526 (2006).

CAS Статья Google Scholar

77.

Хорват, Д.И Андерс, А. Пространственное распределение среднего зарядового состояния и скорости осаждения при высокомощном импульсном магнетронном распылении меди. J. Phys. D: Прил. Phys. 41 , 135210 (2008).

Артикул CAS Google Scholar

78.

Zuiderveld, K. in Graphics Gems IV 474–485 (1994).

79.

Banko, L. et al. Влияние отношения ионного потока к ростовому потоку на состав и механические свойства тонких пленок Cr _1-x -Al _x -N. ACS Comb. Sci. 21 , 782–793 (2019).

CAS Статья Google Scholar

80.

Цайлер, М. Д. АДАДЕЛТА: метод адаптивной скорости обучения. Препринт на https://arxiv.org/abs/1212.5701 (2012).

81.

Кингма, Д. П. и Ба, Дж. Адам: метод стохастической оптимизации. В Proceedings of the 3rd International Conference on Learning Views (ICLR), arXiv preprint arXiv: 1412.6980 (2014).

82.

Банко, Л. и Людвиг, А. Изображения микроструктуры поверхности тонкой пленки Cr-Al-O-N, полученные с помощью СЭМ. Harvard Dataverse , V1; https://doi.org/10.7910/DVN/LEPSJW (2020).

Структура литосферы Арабской и Евразийской зоны столкновений на востоке Турции по функциям приемника S-волн | Международный геофизический журнал

Резюме

Сейсмические неоднородности земной коры и верхней мантии под восточной частью Турции отображены с использованием преобразованных фаз телесейсмики S в P .Наблюдаются три фазы земной коры: Мохо с глубиной от 30 до 55 км, что указывает на различные тектонические режимы в пределах этой континентальной зоны столкновения; разрыв верхней коры на глубине примерно 10 км; и различные низкоскоростные зоны земной коры, возможно, связанные с недавним четвертичным вулканизмом. Визуализация верхней мантии осложняется трехмерной геометрией региона, в частности из-за зоны швов Битлис – Загрос. Однако несколько преобразованных фаз в верхней мантии S — P идентифицированы как признаки границы литосферы и астеносферы (LAB).Предполагаемый LAB для Восточно-Анатолийского аккреционного комплекса показывает, что восточная Турция имеет аномально тонкую (от ∼60 до 80 км) литосферу, которая согласуется с моделью отрыва океанической плиты. Наблюдаемые фазы LAB для Аравийского щита и Иранского плато показывают, что толщина литосферы для этих стабильных регионов составляет порядка 100–125 км, что типично для окраин континентов.

1 Введение

Анатолийское плато на востоке Турции — регион, находящийся на ранних стадиях столкновения континентов и континентов, и поэтому представляет собой уникальную естественную лабораторию для изучения раннего развития континентального плато. Расположенное в пределах альпийско-гималайского пояса складчато-надвиговых разломов (см. Рис. 1), Анатолийское плато является очень сложным с геологической точки зрения, более половины его поверхности покрыто позднекайнозойскими вулканитами различного состава (Pearce 1990; Keskin 2003). Плато также является сейсмически активным и расчленено многочисленными сейсмогенными разломами, преимущественно сдвиговыми.

Рисунок 1

Упрощенная тектоническая карта Анатолии и северного Ближнего Востока, на которой показаны вулканы Holocence (треугольники), активные надвиги (колючие линии) и активные сдвиги (плоские линии).Сокращения: LC — Малый Кавказ; GC — Большой Кавказ; BS — Bitlis Suture; ZS — шовный материал Загроса; EAF — Восточно-Анатолийский разлом; НАФ — Северо-Анатолийский разлом; DSF — разлом Мертвого моря. Область исследования для анализа функций приемника S обведена пунктирным прямоугольником.

Рис. 1

Упрощенная тектоническая карта Анатолии и северного Ближнего Востока, на которой показаны вулканы Holocence (треугольники), активные надвиги (колючие линии) и активные сдвиги (плоские линии). Сокращения: LC — Малый Кавказ; GC — Большой Кавказ; BS — Bitlis Suture; ZS — шовный материал Загроса; EAF — Восточно-Анатолийский разлом; НАФ — Северо-Анатолийский разлом; DSF — разлом Мертвого моря.Область исследования для анализа функций приемника S обведена пунктирным прямоугольником.

Стиль деформации на Анатолийском плато отличается с востока на запад, с поступательным движением и транскомпрессионной деформацией на востоке и, на западе, когерентным движением плиты, включающим движение на запад и вращение Анатолийской плиты против часовой стрелки с незначительным или отсутствующим внутренняя деформация в центральной Анатолийской плите (Reilinger 1997a, b; Jiménez-Munt 2003; Türkelli 2003).Исследования механизмов очага показывают, что столкновение приспосабливается к сдвиговым разломам, предполагая, что преобладает тектоника ускользания, и что надвиговые разломы и другие сжимающие элементы, хотя и все еще действующие, имеют меньшее значение (Örgülü 2003). Рейлингер (1997a) предполагает, что разные стили деформации на востоке и западе являются результатом различных граничных условий плит. «Свободная» граница эллинской дуги на западе способствует движению Анатолийской плиты на запад, тогда как на востоке Евразийский континент и океаническая литосфера Черного и Каспийского морей обеспечивают стойкую границу для движения на север и восток. .Это сопротивление приводит к деформации на востоке Турции, которая компенсируется распределенными сдвигами и сокращением земной коры.

Кора на востоке Турции горячая и слабая (например, Reilinger 1997a) и состоит из осколков коры, которые движутся относительно друг друга. В некотором отношении Анатолийское плато похоже на мозаику земной коры центрального Ирана (например, engör & Kidd 1979). Однако, в отличие от Ирана, перед швом Битлис нет хорошо развитого складчатого и упорного пояса, аналогичного шву Загроса.Это может отражать латеральные вариации в структуре и реологии передней кромки сталкивающейся Аравийской континентальной плиты и / или вариации иранского и турецкого ландшафтов и их способность частично уйти из наступающей Аравии.

P Исследования функции приемника волн показали, что мощность земной коры на востоке Турции в среднем составляет менее 45 км (Чакир, 2000; Зор, 2003; Чакир, 2004). Толщина земной коры колеблется от примерно 38 км на Аравийском побережье на юге Турции до примерно 50 км дальше на север в горном хребте Понтиды, который простирается вдоль Черного моря.Этот регион очень сейсмически активен, большинство землетрясений хорошо коррелируют с нанесенными на карту разломами. Однако есть много событий, которые происходят в областях, где не нанесены на карту поверхностные разломы (Türkelli 2003). Подавляющее большинство землетрясений происходит в пределах верхних 25 км земной коры, и подкоровые землетрясения не происходят где-либо в регионе. Эти оценки толщины земной коры предполагают, что надвиг Аравийской плиты под восточной частью Турции очень незначителен. Sandvol (2003b) коррелирует большие времена задержки расщепления поперечной волны с областями низкой скорости Pn и обнаруживает, что быстрые оси симметрии не согласуются с деформацией поверхности или коры.Считается, что анизотропия в основном связана с астеносферой, где быстрая ось связана с разностью векторов между векторами скорости литосферного и мантийного потоков.

Исследование мантийной литосферы с помощью томографии Pn (Hearn & Ni 1994; Al-Lazki 2003; Al-Damegh 2004), ослабления Sn (Rodgers 1997; Gök 2003, 2004; Al-Damegh 2004) и формы волны на поверхности Томографические исследования (Maggi & Priestley 2005) показывают, что анатолийская литосферная мантия сейсмически очень медленная.Эти независимые измерения показывают, что самая верхняя мантия частично расплавлена, а вещество астеносферы находится в непосредственной близости от основания коры. Недавние результаты томографии (Sandvol & Zor 2004) показывают, что зона сверхнизких скоростей Pn также обусловлена ​​немного низкой скоростью в верхней мантии под северной Аравийской плитой и самой восточной частью Анатолийской плиты. Кроме того, высокие гравитационные аномалии Буге подтверждают присутствие астеносферного материала под Мохо в этой области (Ates 1999; Barazangi 2006).

Процессы земной коры и верхней мантии на конвергентной границе между Аравийской и Евразийской плитами на востоке Турции и прилегающих регионах привлекли большое внимание, потому что Восточно-Анатолийский аккреционный комплекс (EAAC), субдукционно-аккреционная призма от мелового до раннего олигоцена, превращается в континент посредством гранитного магматизма А-типа, кислого и промежуточного вулканизма (например, engör & Natal 1996; engör 2003). Однако мощность литосферы и пространственная протяженность низкоскоростных слоев земной коры и их связь с низкоскоростными зонами верхней мантии остаются малоизвестными; следовательно, по-прежнему трудно провести различие между конкурирующими геодинамическими моделями для этого региона.В этой статье метод функции приемника волн S применяется к цифровым записанным широкополосным сейсмограммам из Восточно-турецкого сейсмического эксперимента (ETSE) для исследования структуры земной коры и верхней мантии этой зоны столкновения континент-континент. Представлены изображения сейсмических неоднородностей земной коры и верхней мантии для различных вертикальных профилей восток-запад и север-юг, которые пробуют части Аравийского щита, анатолийского и иранского блоков, EAAC и Малого Кавказа.

2 Обзор тектонической истории

Сложная геология анатолийского региона на востоке Турции является продуктом столкновения двух континентов, Гондваны на юге и Евразии на севере, где континентальные фрагменты различной геологической истории срастались с Евразией на протяжении мезозойского и кайнозойского времени ( Баразанги 2006). Нео Тетис был погружен под южную окраину Евразии и был полностью поглощен в течение позднего палеоцена вдоль дуги Понтида (e.г. Ченгор и Йилмаз, 1981; Bozkurt & Mittwede 2001). Однако часть южной океанической ветви Неотетиса, прикрепленная к Аравийской плите, продолжала субдукцию на север под восточную часть Турции в течение среднего миоцена (например, Yilmaz 1993, рис.7). Верхняя плита, область задней дуги, в основном, является участком EAAC, который был связан с системой субдукции Понтида (например, engör 2003). Окончательное столкновение континентов и сшивание Аравии с турецкими территориями в среднем миоцене привело к полному уничтожению субдукции океана Нео Тетис на востоке Турции (т.е.г. Ченгор и Кидд, 1979; Dewey 1986; Йылмаз 1993; Бозкурт и Миттведе 2001; Engör 2003). После этого столкновения крупный эпизод широко распространенного вулканизма с разнообразным и сложным составом затронул большую часть восточного региона Анатолии, начиная примерно с 11 млн лет назад (например, Кескин 2003).

Рисунок 7

Профили Север-Юг под 42,5 °, 43 °, 43,5 ° и 44 ° с.ш.

Рисунок 7

Профили Север-Юг под 42,5 °, 43 °, 43,5 ° и 44 ° с.ш.

Недавно была предложена модель, которая объясняет как геологические, так и геофизические наблюдения в регионе (engör 2003; Keskin 2003).Эта модель включает отрыв субдуцированной на север плиты, которая позволила горячему, частично расплавленному астеносферному материалу оказаться в непосредственной близости от дна коры. Это могло объяснить обширное таяние, возникновение коллизионного вулканизма и относительно быстрое региональное поднятие с образованием 2-километрового восточного анатолийского плато. И Ченгор (2003), и Кескин (2003) предполагают, что отделившаяся плита — это то, что спустилось под дуговую систему Понтида (то есть северную океаническую ветвь Неотетиса).Баразанги (2006) предлагает альтернативный сценарий, в котором обособленная плита представляет собой южный океанический Нео Тетис, который неглубоко спускался под дуговую систему Битлиса (то есть океанический сегмент арабской литосферы). Этот отлом плиты и последующее погружение отколовшейся плиты в верхнюю мантию является основной причиной широко распространенного эпизода вулканизма в Анатолии и динамически поддерживаемого поднятия восточного анатолийского плато.

Последние крупные тектонические события в позднем кайнозое геологической эволюции Анатолии — это развитие Северо-Анатолийского разлома, Восточно-Анатолийского разлома и разлома Мертвого моря.Возникшее в результате относительное дифференциальное движение плит между Аравией и Африкой в ​​северном направлении ускорило конвергенцию Аравии по отношению к Евразии в раннем плиоцене (например, Bozkurt 2001). Это, по-видимому, привело к развитию Северо-Анатолийского разлома в раннем плиоцене, а затем и Восточно-Анатолийского разлома (например, Bozkurt 2001; Koçyiğit 2001). Самый северный сегмент разлома Мертвого моря присоединился к Восточно-Анатолийскому разлому в районе Марас на юге Турции, образуя тройное соединение анатолии-арабо-африканского континента (e.г. Кариг и Козлу 1990). Развитие этих систем разломов обеспечило механизм тектонического ухода анатолийского блока земной коры в сторону Эгейской дуговой системы (например, Burke & engör 1987). При выходе к западу от Анатолийского плато EAAC поглотил относительное сжатие с севера на юг за счет внутренней деформации и укорочения.

Исследования вулканитов, связанных с столкновениями, показывают, что деформация включала отслоение теплового пограничного слоя в результате расслоения, при этом начало вулканизма около 11 млн лет назад совпало с быстрым поднятием Анатолийского плато (engör 2003; Keskin 2003).Области очень тонкой мантийной литосферы, по-видимому, совпадают с латеральной протяженностью EAAC (Keskin 2003; engör 2003). Более того, расположение мантийных низкоскоростных зон согласуется с местонахождением четвертичных вулканитов (Sandvol 2004).

3 Данные и метод

Группа ETSE была разработана для изучения земной коры и верхней мантии под Восточной Турцией (Sandvol 2003a) и состояла из 29 широкополосных станций PASSCAL, развернутых в течение примерно 22 месяцев с ноября 1999 г. по июль 2001 г. (см.рис.2). Станции были оснащены датчиками STS-2 и одним датчиком Guralp CMG-3T (станция EZRM). В этом исследовании также использовались две дополнительные постоянные широкополосные станции; станция GNI из Глобальной сети сейсмографов (GSN-IRIS / USGS) и станция MALT из сети GEOFON (GFZ-Potsdam).

Рисунок 2

Карта, показывающая расположение 29 трехкомпонентных широкополосных станций PASSCAL в массиве ETSE (перевернутые треугольники), двух постоянных станций GNI (сеть GSN-IRIS / USGS) и MALT (сеть GEOFON) (треугольники) и Голоценовые вулканы (кружки).Сокращения: NAF — Северо-Анатолийский разлом; EAF — Восточно-Анатолийский разлом; БЗС, Шовная зона Битлис – Загрос. Примерное расположение основных тектонических единиц восточной Турции показано (с изменениями из Keskin 2005): (I) фрагмент Родоп-Понтид, (II) фрагмент Северо-Западного Ирана, (III) Восточно-Анатолийский аккреционный комплекс (EAAC), (IV) Битлис– Потургский массив и (V) Аравийский мыс.

Рисунок 2

Карта, показывающая расположение 29 трехкомпонентных широкополосных станций PASSCAL в массиве ETSE (перевернутые треугольники), двух постоянных станций GNI (сеть GSN-IRIS / USGS) и MALT (сеть GEOFON) (треугольники) и вулканы голоцена (кружки).Сокращения: NAF — Северо-Анатолийский разлом; EAF — Восточно-Анатолийский разлом; БЗС, Шовная зона Битлис – Загрос. Примерное расположение основных тектонических единиц восточной Турции показано (с изменениями из Keskin 2005): (I) фрагмент Родоп-Понтид, (II) фрагмент Северо-Западного Ирана, (III) Восточно-Анатолийский аккреционный комплекс (EAAC), (IV) Битлис– Потургский массив и (V) Аравийский мыс.

Метод функции приемника, который использует деконволюцию для минимизации отклика прибора, а также эффектов источника и пути распространения, обычно применяется для выделения вертикально или субвертикально распространяющихся преобразованных фаз, чтобы очертить сейсмические неоднородности (например,г. Джордан и Фрейзер, 1975; Бок 1988, 1991). Существует множество методов работы приемника, и методологические различия зависят не только от фактически используемого преобразованного режима (т. Е. P –– S по сравнению с S –– P преобразованных волн), но и от форма вращения компонентов в процессе деконволюции. Функция приемника P является наиболее часто используемым подходом для построения изображений разрывов земной коры и мантии в основном по двум причинам; приход волны P обычно легко идентифицировать, а деконволюция отклика прибора и эффектов источника / пути является относительно устойчивой по сравнению с формой вращения компонентов, используемой в процессе деконволюции.Одним из основных недостатков подхода с использованием функции приемника волн P является то, что преобразования земной коры и верхней мантии загрязнены первичными кратными волнами P земной коры. Эти кратные волны могут иметь большую амплитуду, чем фазы прямого преобразования, и имеют тенденцию скрывать приходы от более глубоких литосферных неоднородностей, таких как граница литосферы и астеносферы (Farra & Vinnik 2000). Более того, кратность земной коры может быть особенно проблемной для станций, расположенных над глубокими осадочными бассейнами (Wilson 2003).Одним из основных преимуществ функции приемника S по сравнению с функцией приемника P является то, что он не подвержен загрязнению многократно отраженной энергией первичной волны S , поскольку преобразованный S в — P Фазы движутся быстрее и, следовательно, приходят раньше энергии первичной волны S . Из-за этого функция приемника волн S может быть более полезной при отображении неоднородностей нижней коры и верхней мантии, таких как граница литосферы и астеносферы (LAB) (e.г. Li 2004; Кумар 2005). Однако, что касается функций приемника P , функция приемника S имеет более низкую частоту (что ограничивает вертикальное разрешение сейсмических неоднородностей) и требует более строгих критериев событий (Bock & Kind 1991; Wilson 2006). .

Всего было использовано 81 событие с эпицентральными расстояниями от 60 ° до 75 °, глубиной ≤300 км и магнитудой (мб) ≥5.8 (рис. 3). Wilson (2006) показывает, что, ограничивая события в пределах этого эпицентрального расстояния и диапазона глубин, истинные функциональные фазы приемника S -волны могут быть изолированы от мешающей (или паразитной) энергии -волны P (например.г. фазы pPPP и sPPP). Данные фильтруются в диапазоне от 1/40 до 1 Гц, а формы волны поворачиваются в теоретические координаты луча с использованием одномерной скоростной модели, созданной на основе исследования томографии волны Рэлея Sandvol (в стадии подготовки). В лучевых координатах компонент P расположен вдоль направления распространения, компонент S v перпендикулярен компоненту P в вертикальной плоскости, а тангенциальный компонент (или Sh) перпендикулярен вертикальной плоскости. определяется компонентами P и S v .Хотя истинная скоростная структура будет отличаться (в разной степени) от 1-D скоростной модели, используемой при обработке, любое смещение из-за ошибки или шума, вносимого неправильным вращением, вероятно, будет уменьшено за счет суммирования сигнала. Это связано с тем, что каждая ячейка изображения содержит несколько лучей, приходящих под разными углами и азимутами, и поэтому любая ошибка вращения будет различной для каждого луча и, вероятно, будет уменьшена при суммировании. В предыдущих исследованиях мы экспериментировали с другими процедурами вращения компонентов (например,г. применение поляризационных фильтров) и обнаружил, что для нашего подхода к функции приемника S более стабильные результаты были получены при использовании теоретических углов падения. Для оценки источника применяется 15-секундное временное окно вокруг прямого прихода волны S на компонент Sv с использованием 5-секундного конуса Хэмминга. Деконволюция выполняется в частотной области, и оптимальный уровень воды выбирается на основе критерия, который минимизирует производную второго порядка функции приемника (т.е.е. компромисс между подбором данных и созданием функции приемника с минимальным звоном). Чтобы отфильтровать сигналы со слабой составляющей Sv (и, следовательно, слабыми преобразованиями S в P ), функции приемника оценивались только для необработанных волновых сигналов S с отношением сигнал / шум более 1,2: 1 на компоненте Св .

Рис. 3

Глобальное распределение 81 события, использованного в исследовании функции приемника S .

Рисунок 3

Глобальное распределение 81 события, использованного в исследовании функций приемника S .

Для функций приемника от нескольких станций, двумерные разрезы (или трехмерные карты) сейсмических неоднородностей могут быть построены с использованием разведочного сейсмического аналога изображения общей точки преобразования (CCP) (например, Dueker & Sheehan 1998). Изображение CCP создается сначала путем обратного проецирования записанного сигнала вдоль теоретической траектории луча, а затем разделения данных на интервалы по горизонтали и глубине.Затем рассчитывается поперечное сечение по глубине путем взятия среднего значения выборки в каждой ячейке. Когда существует значительная латеральная структурная неоднородность, картографирование может плохо отражать истинную структуру Земли из-за дифракционных эффектов. Для таких сценариев миграция рассеянных фаз может применяться для улучшения позиционирования разрывов (например, Bostock & Rondenay 1999; Wilson & Aster 2005). Однако даже в таких сценариях метод построения изображений CCP обеспечивает адекватное изображение первого порядка разрывов земной коры и верхней мантии.

Всего было использовано 921 S -волновых приемников для построения изображения CCP. Теоретические траектории лучей для обратного проецирования деконволюционного волнового поля в глубину и боковые интервалы были рассчитаны с использованием одномерной модели скорости волны Рэлея Sandvol (в стадии подготовки). Поскольку расстояние между станциями для массива ETSE составляло от 50 до 75 км, амплитуды функций приемника складывались по траекториям лучей с поперечным радиусом ячейки 50 км. Сложенные амплитуды функций приемника в заданном бине масштабировались по подобию амплитуд внутри бункера, чтобы помочь смягчить эффекты возможных высоких уровней шума функции приемника.Другими словами, на заданной глубине бункер изображения представляет собой средневзвешенное значение всех функциональных лучей приемника, которые проходят в пределах 50 км в поперечном направлении от этой точки изображения.

Важно отметить, что пробелы на следующих графиках функций приемника (например, нижняя левая и верхняя правая части рисунков) не указывают на отсутствие структуры земной коры или верхней мантии. Эти пробелы связаны с недостаточным охватом лучей, поскольку события, используемые в анализе функции приемника, происходят с востока от решетки.

4 Обсуждение функций приемника

4.1 Профили Восток-Запад

На рис. 4 показаны изображения CCP четырех вертикальных срезов восток-запад на широтах 37 °, 38 °, 39 ° и 40 ° северной широты. Хорошо видны две фазы земной коры; Мохо с глубиной от 30 до 45 км и разрывом верхней коры (UCD) на глубине примерно 10 км. В разрезе 37 ° с. ) через Трансформацию Мертвого моря дальше на юг.На остальных участках глубина Мохо увеличивается примерно с 30 км на западе до 45 км и более на востоке. Самая мощная кора (∼48 км) находится под центральным ВПАК между 41 ° и 42 ° в.д. UCD единообразно во всех разделах, хотя есть регионы, где эта фаза слабая или отсутствует. Колебания глубины UCD, по-видимому, не зависят от глубины Мохо, и это предполагает, что UCD представляет собой границу между различными стилями деформации, где хрупкие разломы возникают в верхней коре, а пластичный поток — в нижней (например.г. Кескин 2005). В горном поясе Загрос Хацфельд (Hatzfeld, 2003) инвертировал времена пробега P и S от местных землетрясений и наблюдал толстый осадочный слой (∼11 км и Vp ∼ 4.70 км с ⁻¹ ), перекрывающий толстый верхний кристаллический слой. земной коры (∼8 км и Vp ∼ 5.85 км с ⁻¹ ). Следовательно, UCD можно интерпретировать как границу, связанную с контрастирующими скоростями кристаллического фундамента внизу и мощных вулканогенно-осадочных толщ выше.Толстая кора под EAAC предполагает, что верхняя кора утолщается за счет обширной генерации магмы (Keskin 2005), а также надвигов и сдвиговых разломов, тогда как нижняя кора утолщается в результате процессов корового потока.

Рис. 4

Профили восток-запад под 37 °, 38 °, 39 ° и 40 ° с.ш. На этом и остальных рисунках пунктирные линии представляют собой предполагаемые сейсмические неоднородности земной коры и верхней мантии. Пунктирными линиями обозначены области, в которых LAB очень слабая.Пунктирным эллипсом на этом и остальных рисунках выделена область, где, как полагают, шовная зона Битлиса – Загроса (BZSZ) вносит сложность в изображения функции приемника. Пунктирно-пунктирный эллипс указывает на низкоскоростную зону земной коры (CLVZ). Буква U выделяет область тонкой литосферы (также видно на рис. 5), а буква D — область толстой литосферы. Сокращения: UCD — разрыв верхней коры; LAB — граница литосферы и астеносферы; EAAC, Восточно-Анатолийский аккреционный комплекс; AS, арабский щит; IB, Иранский блок.Вверху указано место пересечения вертикального профиля зоны крупного разлома. Примечание: прямые линии на рис. 4–7 указывают не на отсутствие сигнала, а на отсутствие данных.

Рис. 4

Профили восток-запад под 37 °, 38 °, 39 ° и 40 ° с.ш. На этом и остальных рисунках пунктирные линии представляют собой предполагаемые сейсмические неоднородности земной коры и верхней мантии. Пунктирными линиями обозначены области, в которых LAB очень слабая. Пунктирным эллипсом на этом и остальных рисунках выделена область, где, как полагают, шовная зона Битлиса – Загроса (BZSZ) вносит сложность в изображения функции приемника.Пунктирно-пунктирный эллипс указывает на низкоскоростную зону земной коры (CLVZ). Буква U выделяет область тонкой литосферы (также видно на рис. 5), а буква D — область толстой литосферы. Сокращения: UCD — разрыв верхней коры; LAB — граница литосферы и астеносферы; EAAC, Восточно-Анатолийский аккреционный комплекс; AS, арабский щит; IB, Иранский блок. Вверху указано место пересечения вертикального профиля зоны крупного разлома. Примечание: прямые линии на рис. 4–7 указывают не на отсутствие сигнала, а на отсутствие данных.

Еще одна интересная особенность, наблюдаемая в разрезе 39 ° с.ш., — это несколько отрицательных фаз на глубине примерно 25 км с центром на долготе 42 ° в.д. Разрыв, связанный с этой отрицательной фазой, называется зоной низких скоростей земной коры (CLVZ) и наблюдается ниже недавних (четвертичных) вулканических центров около города Ван в EAAC. CLVZ, скорее всего, представляет собой карман частичного расплава в средней коре, что связано с процессом магматического подъема этих вулканов (например,г. Кескин 1998). Зор (2003) наблюдает большую фазу примерно через 10 с в некоторых из своих функций приемника волн P (наиболее заметно для станций KRLV и HINS) и предполагает, исходя из техники инверсии поиска по сетке, что эта фаза кратна зона низких скоростей земной коры на глубине примерно 20 км.

Профили восток-запад также отображают LAB. На разрезе 37 ° с.ш. четко видна ЛАБ северной окраины Аравийской плиты (или щита), которая указывает на толщину литосферы примерно 100 км.На разрезе 38 ° с.ш., S — P преобразованные фазы трудно интерпретировать, и это предполагает, что структура литосферы под шовной зоной Битлис – Загрос очень сложна. Однако три преобразованные фазы S в P идентифицированы как сигнатуры LAB: LAB под Аравийским щитом на долготе от 40 ° до 42 ° E и глубине примерно 100 км; LAB под иранским блоком (складчатый пояс Загроса) для долготы между 43 ° и 45 ° в.д. и глубины около 125 км; и LAB под EAAC на долготе от 40 ° до 43 ° E и глубине от примерно 60 до 85 км.

Как наблюдаемая литосфера под Аравийским щитом, так и иранский блок имеют типичную толщину для окраин континентов, тогда как литосфера под ЕААК аномально тонкая. Тонкая литосфера под EAAC тесно связана с ее образованием примерно 8 млн лет назад, когда океаническая плита Тетис отделилась от Аравийской плиты (engör 2003). На начальных этапах развития EAAC крышка мантии могла не существовать. По мере охлаждения восходящей астеносферы тепловой пограничный слой EAAC (∼1280 ° C) должен был бы углубиться, и, таким образом, EAAC приобрел бы новую литосферу.Грубая оценка мощности охлаждаемой зоны ниже EAAC с использованием уравнения теплового потока, где D — толщина охлаждаемой литосферы, κ = 10 ⁻⁶ м ² s ⁻¹ — коэффициент температуропроводности типично для горных пород и т. — время охлаждения (из Davies 1999, стр. 185), дает минимальные и максимальные значения 15 и 22 км для времени охлаждения 7 и 15 млн лет соответственно. Следовательно, существование около 20 км литосферы можно частично объяснить охлаждением астеносферы по мере того, как тепловой пограничный слой перемещается вниз.Однако эта оценка не исключает возможности существования некоторой литосферной мантии до астеносферного апвеллинга.

Интересно отметить присутствие дополнительных сильных отрицательных фаз в разрезе 38 ° с.ш. на глубинах от 75 до 125 км, которые, по-видимому, указывают на наличие протяженной в латеральном направлении и сильной структуры верхней мантии. Однако считается, что эти отрицательные фазы на самом деле являются шумом, и это будет обсуждаться далее в разделе 4.2.

При перемещении на север от зоны швов Битлис – Загрос изображения лаборатории становятся более четкими.На участках 39 ° и 40 ° с.ш. ЛАБ EAAC остается аномально мелкой со средней глубиной около 70 км. В разрезе 39 ° с.ш. глубина LAB имитирует глубину Мохо и предполагает для этой области EAAC, что кора и мантийная литосфера деформировались когерентно. На востоке также видна LAB иранского блока, и его местоположение (глубина и долгота) согласуется с соседним участком 40 ° с.ш. Кроме того, оценка глубины LAB в 120 км для иранского блока аналогична оценкам глубины по результатам инверсии поверхностных волн для Центрального Загроса (Анн Пол, личное сообщение, 2005).На участке 40 ° с.ш. LAB под EAAC остается неглубоким и приблизительно параллельна Мохо. Литосфера кажется очень тонкой на 39 ° северной долготы (область, отмеченная буквой U), и эта тенденция также видна в разрезе север-юг на 39 ° в.д. на рис. 5. Эта область географически расположена в самой восточной части Анатолийский блок, где не наблюдается распространения высокочастотных волн Sn (Gök, 2003) и где скорости волн S в самой верхней части мантии, наблюдаемые с помощью томографии волн Рэлея, являются низкими (Sandvol, в подготов.). LAB-фаза EAAC очень слабая для долгот от 41,5 ° до 43 ° в.д. (см. Пунктирную линию на рис. 4). Это говорит о том, что либо контраст скоростей между литосферой и астеносферой невелик, возможно, из-за небольшого перепада температур, либо LAB находится в очень непосредственной близости от Мохо, так что фазы LAB затмеваются фазами Мохо. Тонкая литосфера под восточно-анатолийским блоком может быть связана с деформацией внутри анатолийского блока (т. Е. Большим отрывом к югу от Северо-Анатолийского разлома).Если такая интерпретация верна, то локальное расширение охватывает всю литосферу. Область утолщения литосферы можно увидеть на долготе 44 ° в.д. (область, отмеченная буквой D в разрезе 40 ° с.ш.), и она может представлять либо часть литосферы, на которую не так сильно повлияла восходящая горячая астеносферная конвекция, либо часть литосфера под восточным EAAC, который утолщается северо-западным конвергенцией Иранского плато. Интересно отметить, что эта область связана с областью высоких скоростей Pn с центрами 42 ° E и 40 ° N, наблюдаемых Аль-Лазки (2003).

Рисунок 5

Профили север-юг под 38,5 °, 39 °, 39,5 ° и 40 ° с.ш. LAB (RP), континентальный фрагмент (или блок) Родопы-Понтида, может быть или не быть утолщенным продолжением EAAC LAB на юг.

Рисунок 5

Профили север-юг под 38,5 °, 39 °, 39,5 ° и 40 ° с.ш. LAB (RP), континентальный фрагмент (или блок) Родопы-Понтида, может быть или не быть утолщенным продолжением EAAC LAB на юг.

4.2 профиля Север-Юг

На рисунках 5–7 показаны изображения CCP 12 вертикальных срезов север-юг для долгот от 38,5 ° до 44 ° в.д. с шагом 0,5 °. На долготе между 38,5 ° и 41 ° в.д. (см. Рис. 5–6), Мохо полого опускается с юга на север, что указывает на постепенное утолщение земной коры на север в восточном анатолийском блоке и западном EAAC вдали от арабской окраины. Расчетная глубина Мохо, варьирующаяся от 30 до 40 км, аналогична полученным из функций приемника P (Zor 2003).В восточных разрезах Мохо под ЕААК и Иранским блоком имеет глубину от 40 до 45 км, где самая мощная часть коры находится в центральной части ЕААК. Наблюдаемая глубина Мохо для иранского блока также соответствует глубине, обнаруженной в Центральном Иране (Пол, 2002, 2003). На рис. 4 и 6–7 можно увидеть, что Мохо в центральной части EAAC является субгоризонтальным, тогда как он опускается на северо-восток под анатолийским блоком и западным EAAC. Переход от падения Мохо под анатолийским блоком к субгоризонтальному Мохо под EAAC очерчивается Северо-Анатолийским и Восточно-анатолийским разломами и отражает различные стили деформации в этих тектонических единицах.

Рисунок 6

Профили север-юг под 40,5 °, 41 °, 41,5 ° и 42 ° с.ш.

Рисунок 6

Профили север-юг под 40,5 °, 41 °, 41,5 ° и 42 ° с.ш.

Подобно профилям восток – запад, UCD также отображает характерные колебания глубины, а также области слабых или несуществующих фаз. Под восточными анатолийскими и иранскими блоками UCD не субпараллелен Мохо, тогда как под EAAC (между 40,5 ° и 43 ° E) UCD и Мохо субпараллельны.Единообразная структура земной коры EAAC указывает на то, что кора деформируется довольно равномерно в результате сжатия с севера на юг. Следует отметить, что в разрезе 44 ° E (см. Рис. 7) фазы UCD не наблюдаются, поскольку в этой области верхней коры очень мало лучевого покрытия. CLVZ, наблюдаемая в разрезе восток-запад на 39 ° с.ш. (см. Рис. 4), наблюдается в разрезе север-юг 42 ° в.д. (см. Рис. 6). На широтах больше 40 ° с.ш. южная протяженность CLVZ изображена на участке 39 север-юг.5 ° в. Хотя есть вулканические центры в непосредственной близости, расположение этой CLVZ совпадает с геотермальным центром к югу от Черного моря (см. Aydin 2005, рис. 2).

Подпись LAB анатолийского блока отображается на разрезах от 39 ° до 39,5 ° в.д. (см. Рис. 5) с глубиной от 75 до 85 км. По мере того, как анатолийский блок выклинивается на восток, там, где Северо-Анатолийский и Восточно-Анатолийский разломы встречаются в тройном сочленении Карлиова, изображения LAB Арабского блока (см. Рис. 5 и 6) становятся менее связными из-за сложностей, связанных с Битлис- Зона швов Загроса и западный EAAC.Также изображен LAB фрагмента Rhodope-Pontides, который может представлять непрерывное северное продолжение LAB EAAC. Однако из-за сильной фрагментации земной коры в этом регионе вполне вероятно, что литосфера под Родопами-Понтидами отличается от литосферы EAAC. На участках с 39 ° в.д. до 44 ° в.д. LAB EAAC относительно последовательна повсюду со средней глубиной около 70 км. Минимальная глубина около 65 км на участке 39 ° в.д. («U» на 40 ° северной широты на рис.5) совпадает с разрезом восток-запад 40 ° с.ш. (39 ° восточной долготы на рис. 4). Сигнал LAB слабый ниже центрального EAAC между 39 ° и 40 ° с.ш., и это хорошо коррелирует с местоположением четвертичных вулканов и минимальными глубинами точки Кюри (Aydin 2005).

Считается, что наличие сильных отрицательных фаз, возникающих на глубинах от 75 до 125 км на участке восточно-западного 38 ° с.ш. и на участках северо-запада между 37 ° и 39 ° с.ш., вызвано несколькими факторами. Чтобы изучить эти факторы, лучше всего рассмотреть гипотетическое поперечное сечение с ориентацией север-юг, перпендикулярной сечениям на рис.4. Рис. 8 представляет собой карикатуру коры и мантии для профиля с севера на юг, делящего пополам шовную зону Битлиса. Из-за тектонически сложной геометрии региона ожидается, что двух- и трехмерная структура литосферы под швом Битлис – Загрос (например, усечение и пересечение расслоенных литосфер) приведет к дифракции и рассеянию волнового фронта. последствия. Кроме того, ниже шва Битлиса на юго-западе с помощью томографии волны Рэлея была получена обширная зона с низкой скоростью поперечной волны (Sandvol, в стадии подготовки.). Эта область частично расплавленной мантии может действовать как линза, фокусируя или расфокусируя приближающуюся телесейсмическую энергию. Поскольку метод визуализации CCP не может правильно преобразовать эти дифракционные эффекты в пространство смещения и глубины (Wilson 2003), изображения будут страдать от неправильной миграции этих артефактов. Более того, поскольку EAAC не имел какого-либо старого литосферного корня и преимущественно поддерживался субдуцированной океанической плитой до ее отделения (Keskin 2005), возможно, что любая оставшаяся субдуцированная океаническая литосфера имеет компонент нижней коры.Для такого сценария разрыв скорости будет существовать там, где океаническая кора примыкает к тонкой литосфере EAAC (см. LLB на рис. 8). Это также может помочь объяснить сильную отрицательную фазу, наблюдаемую над сигнатурой LAB для иранского блока на долготах между 43 ° и 45 ° в.д. на участке восток-запад 40 ° с.ш. (см. Рис. 4). Возможно, что композиционный контраст также существует из-за серпентинизации океанической литосферы, хотя этот контраст может не иметь достаточного градиента. Не ожидается значительного композиционного контраста для континентально-континентальных границ литосферы, таких как граница между кровлей аравийской литосферы и низом субдуцированной океанической литосферы.Влажная океаническая литосфера также могла бы помочь объяснить присутствие частично расплавленной литосферы в этом регионе, где утечка воды из субдуцированной океанической литосферы и коры понизила бы солидус мантии.

Рисунок 8

Схематическая диаграмма, показывающая расширение океанической и континентальной литосферы, области, где телесейсмическая энергия дифрагируется и рассеивается, и возможная граница литосфера-литосфера (LLB) из-за присутствия субдуцированной океанической коры.

Рис. 8

Схематическая диаграмма, показывающая расширение океанической и континентальной литосферы, области, где телесейсмическая энергия дифрагируется и рассеивается, и возможная граница литосфера-литосфера (LLB) из-за присутствия субдуцированной океанической коры.

Хотя шов Битлиса – Загроса вносит сложность в изображения функции приемника LAB для широт между 37 ° и 39 ° N (см. Пунктирные эллипсы на рис. 4–6), можно предположить, что LAB Арабского щита и Разграничиваются иранские блоки.На разрезах от 40 ° до 42 ° в.д. (см. Рис. 5–6) толщина литосферы арабской окраины уменьшается примерно с 125 км до 100 км, поскольку профили север-юг отражают меньшую часть внутреннего щита и большую часть Битлис-Загроса. шовная зона. Мощность литосферы иранского блока составляет от 90 до 120 км (разрезы от 42,5 ° до 44 ° в.д. на рис. 7).

5 Выводы

Упрощенная интерпретация структуры земной коры и верхней мантии восточной части Турции показана на рисунках 9 и 10.Кора имеет среднюю глубину примерно 45 км, утолщаясь с запада на восток и с юга на север, и хорошо согласуется с результатами приемника волн P Зора (2003), хотя и не совсем. Разрыв верхней коры на глубине примерно 10 км, вероятно, связан с вулканогенно-осадочными последовательностями, а зоны низких скоростей земной коры на глубине 25 км соответствуют местоположению геотермальных и четвертичных вулканических центров. Под EAAC, где корка наиболее толстая, неоднородности UCD и Мохо субпараллельны, и это указывает на то, что деформация является однородной по вертикали.LAB для EAAC аномально тонкая со средней глубиной около 70 км. Наблюдение за мелкой литосферой ниже EAAC подтверждает идею о том, что тектонически деформированная домальная структура (см. Верхние графики на рис. 9 и 10) поддерживается астеносферным апвеллингом. Таким образом, тот факт, что корка является наиболее толстой и однородной под EAAC, является правдоподобным, поскольку эта область горячая и слабая. LAB для Аравийского щита и Иранского блока имеют глубины примерно от 100 до 125 км, типичные для окраин континентов.Более того, LAB Аравийского щита, похоже, не надвигается на восток Турции, и это согласуется с моделью отрыва океанической плиты Кескина (2003).

Рисунок 9

Вверху: Топографический рельеф восточной части Турции на 39 ° с.ш. Внизу: эскиз, иллюстрирующий столкновение Аравийской и Евразийской плит, суммирующий результаты анализа функции приемника S для поперечного сечения восток-запад на 39 ° северной широты.

Рис. 9

Вверху: Топографический рельеф восточной части Турции на 39 ° с.ш.Внизу: эскиз, иллюстрирующий столкновение Аравийской и Евразийской плит, суммирующий результаты анализа функции приемника S для поперечного сечения восток-запад на 39 ° северной широты.

Рис. 10

Вверху: Топографический рельеф восточной части Турции на 42 ° в.д. Внизу: эскиз, иллюстрирующий столкновение Аравийской и Евразийской плит, обобщающий результаты анализа функции приемника S для поперечного сечения север-юг на 42 ° в.д.

Рисунок 10

Вверху: Топографический рельеф восточной части Турции на 42 ° в.д.Внизу: эскиз, иллюстрирующий столкновение Аравийской и Евразийской плит, обобщающий результаты анализа функции приемника S для поперечного сечения север-юг на 42 ° в.д.

Хотя отображаемые глубины сейсмических неоднородностей земной коры и верхней мантии находятся в пределах диапазона оценок, полученных на основе ранее опубликованных результатов, следует подчеркнуть, что глубины нашей функции приемника волн S рассчитаны на основе одномерной скоростной модели. из волновой томографии Рэлея.Чтобы изучить эффект от использования этой одномерной скоростной модели, мы повторно проанализировали данные, используя несколько других одномерных скоростных моделей земной коры и верхней мантии, разработанных для этого региона (например, Чакир и Эрдуран 2004; Кайпак и Эйидоган 2004). Наши тесты показали, что геометрия осталась относительно неизменной (по крайней мере, до первого порядка), и изменились только оценки глубины, как и ожидалось. Даже в пределах оценочной ошибки глубины, наши результаты убедительно показывают, что в восточной части Турции кора не испытала значительного утолщения, а литосфера аномально тонкая ниже EAAC.

Интересно отметить, что лабораторная лаборатория EAAC, а также блоки Анатолии, Ирана и Родоп-Понтид выглядят отчетливо. Это предполагает, что восточная Турция действительно представляет собой смесь нескольких фрагментов литосферы. Поскольку пространственное разрешение функции приемника волн S составляет порядка 10 км и из-за большого расстояния между станциями, трудно наблюдать, демонстрирует ли земная кора аналогичную фрагментацию. Следовательно, невозможно определить, простираются ли разломы глубоко в нижнюю кору, как можно было бы ожидать для области, состоящей из нескольких блоков земной коры, или же деформация распространяется по всей коре без смещения Мохо (например,г. Уилсон 2004).

Главный момент, имеющий практическое значение, заключается в том, что профили функций приемника волн S демонстрируют геометрию верхней мантии, совместимую с моделью «крутизны океанической плиты и отрыва» Кескина (2003). Существование низкоскоростной мантии под EAAC было установлено (например, Kadinsky-Cade 1981; Hearn & Ni 1994; Gök 2000), но природа литосферы и детальная структура земной коры EAAC и окружающей области не очень хорошо известны.Было высказано предположение, что астеносфера находилась в контакте с корой EAAC после отрыва плиты примерно 8 млн лет назад (engör 2003). Наши наблюдения с хорошим разрешением показывают наличие четких ЛАБ ниже EAAC в диапазоне глубин 60 и 80 км, где значительны вулканизм от позднего миоцена до недавнего вулканизма.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить Пракаша Кумара, Райнера Кинда, Форуга Содуди и других из GFZ Potsdam, Мехмета Кескина и Бориса Кифера за ценные обсуждения во время этого исследования.Конструктивный обзор Томаса Хирна улучшил эту статью. Мы хотели бы поблагодарить двух анонимных рецензентов за их полезные и конструктивные комментарии. Это исследование поддерживается программой Continental Dynamic и программой геофизики Национального научного фонда США в рамках грантов EAR9614616 и EAR0335802.

Список литературы

,

2004

.

Региональное распространение сейсмических волн (Lg и Sn) и затухание Pn в Аравийской плите и прилегающих регионах

,

Geophys.J. Int.

,

157

,

775

—

795

.

,

2003

.

Tomographic P n Структура скорости и анизотропии под Анатолийским плато (восточная Турция) и прилегающими регионами

,

Geophys. Res. Lett.

,

30

(

24

),

8043

, doi:.

,

2004

.

На томографическом изображении скорости и анизотропии мантийной крышки на стыке Аравийской, Евразийской и Африканской плит

,

Geophys. J. Int.

,

158

,

1024

—

1040

.

,

1999

.

Новые карты гравитационных и магнитных аномалий Турции

,

Geophys. J. Int.

,

136

,

499

—

502

.

,

2005

.

Карта глубин Турции с точками Кюри

,

Geophys. J. Int.

,

162

,

633

—

640

.

,

2004

.

Активные разломы в Загросе и центральном Иране

,

Tectonophysics

,

380

,

221

—

241

.

,

2006

.

Структура и тектоническая эволюция Анатолийского плато на востоке Турции

,

GSA Today

, в печати.

,

1988

.

Sp фазы из верхней мантии Австралии

,

Geophys. J.

,

94

,

73

—

81

.

,

1991

.

Долгопериодические обменные волны из S в P и начало частичного таяния под Оаху, Гавайи

,

Geophys. Res. Lett.

,

18

,

869

—

872

.

,

1991

.

Глобальное исследование преобразований S-to-P и P-to-S в переходной зоне верхней мантии

,

Geophys. J. Int.

,

107

,

117

—

129

.

,

2001

.

Неотектоника Турции: синтез

,

Geodinamica Acta

,

14

,

3

—

30

.

,

2001

.

Введение в геологию Турции — синтез

,

International Geology Review

,

43

,

578

—

594

.

,

1999

.

Миграция рассеянных объемных телесейсмических волн

,

Geophys. J. Int.

,

137

,

732

—

746

.

,

1987

.

Региональные линеаменты и континентальная эволюция

,

Региональные геофизические линеаменты; их тектоническое и экономическое значение Memoir

, Геологическое общество Индии,

12

,

65

—

73

.

,

2004

.

Ограничение структуры земной коры и верхней части мантии под станцией TBZ (Трабзон, Турция) с помощью функции приемника и анализа дисперсии

,

Geophys. J. Int.

,

158

,

955

—

971

.

,

2000

.

Прямое моделирование функций приемника для структуры земной коры под станцией TBZ (Трабзон, Турция)

,

Geophys.J. Int.

,

140

,

341

—

356

.

,

1999

.

Dynamic Earth: Plates, Plumes and Mantle Convection

,

Cambridge University Press

,

Cambridge, UK

.

,

1986

.

Укорочение континентальной литосферы: неотектоника Восточной Анатолии — молодая зона коллизий

,

Коллизионная тектоника, Специальная публикация Геологического общества

,

19

,

3

—

36

.

,

1998

.

Разрывная структура мантии под Скалистыми горами и Высокими равнинами Колорадо

,

J. geophys. Res.

,

103

,

7153

—

7169

.

,

2000

.

Стратификация верхней мантии по функциям P- и S-приемников

,

Geophys. J. Int.

,

141

,

699

—

712

.

,

2000

.

Региональное распространение волн в Турции и прилегающих регионах

,

Geophys. Res. Lett.

,

27

(

3

),

429

—

432

.

,

2003

.

Затухание Sn на Анатолийском и Иранском плато и в прилегающих регионах

,

Geophys. Res. Lett.

,

30

(

24

),

8042

, doi:.

,

2003

.

Сейсмологические ограничения на структуру земной коры под горным поясом Загрос (Иран)

,

Geophys. J. Int.

,

155

,

403

—

410

.

,

1994

.

Скорости Pn под зонами столкновения континентов: Турецко-Иранское плато

,

Geophys. J. Int.

,

117

,

273

—

283

.

,

2003

.

Активная деформация в Средиземном море от Гибралтара до Анатолии, полученная на основе численного моделирования и геодезических и сейсмологических данных

,

J. geophys. Res.

,

108

(

B1

),

2006

, DOI:.

,

1975

.

Строение земной коры и верхней мантии по Sp Phases

,

J. geophys. Res.

,

80

,

1504

—

1518

.

,

1981

.

Боковое изменение распространения высокочастотных сейсмических волн на региональных расстояниях через Турецкое и Иранское плато

,

J. geophys. Res.

,

86

,

9377

—

9396

.

,

1990

.

Поздний палеоген Неогеновая эволюция области тройного сочленения около Мараса, южно-центральная Турция

,

J. Geol. Soc.

,

147

(

6

),

1023

—

1034

.

,

2004

.

Одномерная структура земной коры бассейна Эрзинджана, Восточная Турция и перемещения афтершоков после Эрзинджанского землетрясения 1992 г. ( Ms = 6.8)

,

Phys. Планета Земля. Int.

,

151

(

1-2

),

1

—

20

, DOI:.

,

2003

.

Генерация магмы за счет увеличения крутизны плиты и отрыва под субдукционно-аккреционным комплексом: альтернативная модель вулканизма, связанного с столкновениями, в Восточной Анатолии, Турция

,

Geophys.Res. Lett.

,

30

(

24

),

8046

, doi:.

,

2005

.

Домальное поднятие и вулканизм в зоне коллизии без мантийного плюма: данные Восточной Анатолии

,

1998

.

Вулканостратиграфия и геохимия вулканизма, связанного с столкновениями, на плато Эрзурум-Карс, северо-восток Турции

,

J. Volc. Геотерм. Res.

,

85

,

355

—

404

.

,

2001

.

Неотектоника Восточно-Анатолийского плато (Турция) и Малого Кавказа: последствия для перехода от надвигового к сдвиговым

,

Geodinamica Acta

,

14

,

177

—

195

.

,

2005

.

Граница литосферы и астеносферы в районе Тянь-Шаня-Каракорум по функциям S-приемника — свидетельство континентальной субдукции

,

Geophys.Res. Lett.

,

32

,

L07305

.

,

2004

.

Омоложение литосферы гавайским плюмом

,

Nature

,

427

,

827

—

829

.

,

2005

.

Томография осциллограмм поверхности Турецко-Иранского плато

,

Geophys. J. Int.

,

160

,

1068

—

1080

.

,

2004

.

Одномерные модели скорости поперечных волн для восточного Средиземноморья, полученные путем инверсии фазовых скоростей волн Рэлея и тектонических последствий

,

Geophys. J. Int.

,

156

,

45

—

58

.

,

Группа DESERT

2005

.

Исследование приемника через Мертвое море Transform

,

Geophys.J. Int.

,

160

,

948

—

960

.

,

2003

.

Вклад в сейсмотектонику Восточной Турции умеренных и малых событий

,

Geophys. Res. Lett.

,

30

(

24

),

8040

, doi:.

,

2002

.

Первые сейсмологические данные о строении земной коры Загроса

,

EOS, Trans.Являюсь. геофизики. ООН.

,

83

(

47

).

,

2003

.

Структура литосферы центрального Загроса по данным сейсмологической томографии

,

Четвертая международная конференция по сейсмологии и сейсмологии

, 12–14 мая 2003 г.,

Тегеран

,

Исламская Республика Иран

.

и другие. ,

1990

.

Генезис коллизионного вулканизма в Восточной Анатолии, Турция

,

J.Volc. Геотерм. Res.

,

44

,

189

—

229

.

и другие. ,

1997

.

Измерения с помощью глобальной системы позиционирования современных движений земной коры в зоне столкновения плит Аравия-Африка-Евразия

,

J. geophys. Res.

,

102

(

B5

),

9983

—

9999

.

и другие. ,

1997

б.

Предварительные оценки конвергенции плит в зоне столкновения Кавказа по измерениям глобальной системы позиционирования

,

Geophys.Res. Lett.

,

24

(

14

),

1815

—

1818

.

,

1997

.

Характеристики распространения короткопериодических Sn и Lg на Ближнем Востоке

,

B.S.S.A.

,

87

,

396

—

413

.

,

2002

.

Тектонические поля палеонапряжений и структурная эволюция Северо-Западно-Кавказского складчато-надвигового пояса от позднего мела до четвертичного

,

Тектонофизика

,

357

,

1

—

31

.

,

2004

.

Сейсмическое строение Евразийско-Аравийского коллизионного пояса

,

Тезисы с программами — Геологическое общество Америки

,

36

(

5

),

48

.

, в стадии подготовки.

Томография на волнах Рэлея Восточной Турции

.

,

2004

.

Верхняя мантия P и S — волновая скоростная структура под восточным анатолийским плато

, EOS, Trans.Являюсь. геофизики. ООН, Осеннее собрание AGU 2004,

S13B

—

1056

.

,

2003

а.

Сейсмический эксперимент в Восточной Турции: изучение столкновения молодого континента с континентом

,

Geophys. Res. Lett.

,

30

(

24

),

8038

, doi:.

,

2003

.

Расщепление поперечной волны при столкновении молодого континента с континентом: пример из Восточной Турции

,

Geophys.Res. Lett.

,

30

(

24

),

8041

, doi:.

,

1979

.

Постколлизионная тектоника Турецко-Иранского нагорья и сравнение с Тибетом

,

Тектонофизика

,

55

,

361

—

376

.

,

1981

.

Тетическая эволюция Турции: подход к тектонике плит

,

Тектонофизика

,

75

,

181

—

241

.

,

1996

.

Орогенез тюркского типа и его роль в формировании континентальной коры

,

Ann. Rev. План Земли. Sci.

,

24

,

263

—

337

.

,

2003

.

Восточно-Анатолийское высокое плато как поддерживаемая мантией, укороченная с севера на юг купольная структура

,

Geophys. Res. Lett.

,

30

(

24

),

8045

, doi:.

,

2004

.

Структура литосферы на востоке Турции

,

Рефераты с программами — Геологическое общество Америки

,

36

(

5

),

51

—

52

.

и другие. ,

2003

.

Сейсмогенные зоны в Восточной Турции

,

Geophys. Res. Lett.

,

30

(

24

),

8039

, doi:.

,

2005

.

Сейсмическое построение земной коры и верхней мантии с использованием регуляризованных функций совместного приемника, частотно-волновой фильтрации числа и многомодовой миграции Кирхгофа

,

J. geophys. Res.

,

110

(

B05305

), DOI:.

,

2004

.

Распределенная деформация в нижней коре и верхней мантии под континентальной зоной сдвигового разлома: система разломов Мальборо, Южный остров, Новая Зеландия

,

Geology

,

32

(

10

),

837

—

840

.

,

2006

,

Ограничения на интерпретацию функций приемника S-to-P

,

Geophys. J. Int.

,

165

,

969

—

980

.

,

Группа компаний «РИСТРА»

2003

.

Отображение сейсмической структуры земной коры и верхней мантии на юго-западе США с использованием функций телесейсмического приемника

,

The Leading Edge

,

22

,

232

—

237

.

,

1993

.

Новое свидетельство и модель эволюции орогена юго-востока Анатолии

,

Geol. соц. Являюсь. Бык.

,

105

,

251

—

271

.

,

2003

.

Строение земной коры Восточно-Анатолийского плато (Турция) по функциям приемника

,

Geophys. Res. Lett.

,

30

(

24

),

8044

, doi:.

Заметки автора

© 2006 Составление авторского журнала © 2006 РАН

.