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    2012年起,自然资源部中国地质调查局南京地质调查中心承担了国家重大仪器研发专项“波谱能谱复合型X荧光光谱仪研制与产业化”中“WED-XRF大功率高压发生器和扫描及实时测角仪系统研制”课题。着重进行两个核心部件:大功率高压发生器和高精度测角仪的研发工作,现已全部完成既定任务,部分指标超额完成。

    《一种耦合测角仪零点的方法和装置》独创了迴摆机构,采用可见激光(发散角小,效果优于X射线)取代X射线进行模拟调节,成功实现测角仪光学零点和机械零点的耦合,解决了传统调节遇到的问题,而且让调节结果具有可重复性,获得国家发明专利证书(证书号第3074845号),该项发明已在国家重大仪器专项中开展有效的应用,而且对同类仪器的光路调节具有普遍的指导意义。

     

     

     

     

     
    “一种耦合测角仪零点的方法和装置”获发明专利授权

    2018年2月8日下午,中国地质调查局南京地质调查中心四十岁以下青年职工六十余人齐聚二楼会议室,共同聆听党委书记张训华的《道德讲堂》。

    张书记以“幸福之源:生活篇”为主题,从“生存与生活”、“根本价值观”、“人性的缺陷”、“爱的力量与伟大”和“幸福的人生”五个方面发散开来,结合个人经历和生活感悟,谈古论今、中西观照,从中华民族的传统文化中衍生出人生哲学,句句真知灼见,对与会的年轻人非常有启发。年轻同志踊跃发言,分享自己的体会与认识,现场氛围融洽。

    虽然大家平时工作繁忙、生活节奏快,但也需要偶尔停下脚步去思考,回看来时路也是为了下一次更好地出发。此次讲座效果明显,意义重大,与会青年纷纷建议今后多举办《道德讲堂》,再论幸福之源的工作篇、学习篇等等。团委也将秉承党委的理念,把党对青年的关怀传递到中心每一位年轻人身上,积极服务青年,促进年轻人的成长成才。 

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    南京地调中心党委书记开《道德讲堂》

    一、地表破裂带

        2010年4月15日-22日,地震应急现场工作队先后派出3个科考小组对玉树7.1级地震地表断层进行了考察。科考队员克服高原反应,跋山涉水,沿地表破裂带进行了一步一步追索。至4月22日,关于此次地震的地表破裂带的初步结论是:

        同震地表破裂带由3条主破裂左阶组成,总体走向310°,北侧主破裂长约16km,中间主破裂长约9km,南侧主破裂长约7km,总长约31km,另在微观震中南侧见有约2km长的雁列式张裂缝(图1)。各主破裂均由一系列支破裂雁列组成,支破裂表现为一系列挤压鼓包与张裂缝相间排列或雁列式张裂缝。破裂为左旋走滑性质,最大走滑位移量位于北侧主破裂上,约1.8m。


    图1  玉树2010年4月14日7.1级地震地表破裂分布简图

    黑实线为地表破裂,黑虚线为雁列式张裂,红星为微观震中

        一些典型地点的破裂特征如下:

        破裂带的北西端点位于(N33°06′02.0″,E96°46′18.0″)附近,表现为雁列状的地表裂缝,裂缝逐渐变小直至消失(照片1)。


    照片1 北西端点地表破裂带

        从改点向NW追索,直至隆宝镇(N33°15'50.2",E96°25'49.9")一带(直线距离约36km),沿光缆线路挤压鼓包和裂缝带非常发育,并且连续,推测为地震过程中沿这种特殊结构面发育的特殊破裂现象(照片2)。但这一带未发现典型的地震地表破裂现象,仅在隆宝镇(N33°11'50.0",E96°35'00.8")处微观震中南侧一带见有约2km长的雁列式张裂缝(照片3)。鉴于这些特征,将破裂带的北西端点定位于(N33°06′02.0″,E96°46′18.0″)附近。


    照片2 (N33°07'59.7",E96°39'46.5")一带沿地下电缆铺设线路发育的鼓包与裂缝(镜向NW)


    照片3 隆宝镇(N33°11'50.0",E96°35'00.8")一带雁列式张裂缝(镜向E)

        从NW端点往南,在(N33°05'15.2",E96°47'51.9")处河床中,挤压鼓包和破裂清晰可见(照片4)。


    照片4 (N33°05'15.2",E96°47'51.9")处河床同震地表破裂(镜向S)

        至(N33°05'02.2",E96°48'16.7")一带,同震地表破裂带清晰(照片5)。破裂带总体走向310°,总体由两条地表破裂斜列组成,破裂表现为一系列挤压鼓包与张裂缝相间排列,左旋走滑性质,实测同震左旋水平位错量约1.0-1.1m。北侧分支破裂叠加于老地震沟槽上,形成反向沟槽(照片6)。


    照片5 (N33°05'02.2",E96°48'16.7")同震地表破裂(镜向SE)


    照片6 (N33°05'02.2",E96°48'16.7")一带地震沟槽地貌(镜向SE)

        (N33°04'22.5",E96°49'31.9")一带,地表破裂带清晰(照片7)。破裂带总体走向320°,由两条地表破裂斜列组成,破裂表现为一系列挤压鼓包与张裂缝相间排列,左旋走滑性质。该点是此次地震破裂实测水平位移量最大的地点,人工沿冲沟岸壁堆砌的石墙左旋位错量约1.8m(照片8)。该点略往北,实测冲沟沟壁得到的水平位错量为2.2m,但标志存在一定的不确定性,因此,最大位移取1.8m。


    照片7 (N33°04'22.5",E96°49'31.9")一带同震地表破裂(镜向NW) 


    照片8 (N33°04'22.5",E96°49'31.9")处人工石墙左旋同震位错约1.8m
    (镜向SW)

        至(N33°04'11.9",E96°49'54.2")一带,地貌上为地震坳槽,地表破裂带总体走向310°,由两条地表破裂斜列组成(照片9、10),分别分布于坳槽的两侧,破裂表现为一系列挤压鼓包与张裂缝相间排列,左旋走滑性质。往北,地表破裂清晰、连续,多表现为2条发育有挤压鼓包的破裂和多条张裂缝。往南,破裂沿山前地震坳槽分布,现象清晰、分布连续。


    照片9(N33°04'11.9",E96°49'54.2")处地震坳槽与同震地表破裂(镜向SE)


    照片10(N33°04'11.9",E96°49'54.2")处地震坳槽NE壁上的同震地表破裂(镜向SE)

        在(N33°03'18.6",E96°51'15.2")一带,地表破裂带穿过河床,形成有规模不大的陷落塘,并延向基岩,破裂特征清晰,宽约25m,产状为40°∠50°(照片11、12)。这一带的公路路边实测左旋走滑量约1.5m,但存在有一定的不确定性。 


    照片11 (N33°03'18.6",E96°51'15.2")一带同震地表破裂与基岩断裂(镜向SE)


    照片12 (N33°03'18.6",E96°51'15.2")一带同震地表破裂(镜向NW)

        在(N33°01'42.3",E96°53'55.0")一带,地表破裂带由一系列支破裂雁列组成(照片13),总体走向310°。支破裂表现为一系列挤压鼓包与张裂缝相间排列,左旋走滑性质。2条石砌墙左旋位错量均为1.1m(照片14)。往南,地貌上为坡中地震坳槽(照片15),此次地震破裂沿槽谷雁列分布。沿主破裂带追索,至(N33°01'23.5",E96°54'47.7")西侧,破裂带发散为雁列状的张裂隙并至该点处基本消失(照片16)。


    照片13(N33°01'42.3",E96°53'55.0")一带同震地表破裂(镜向NW)


    照片14 石砌墙体左旋位错量1.1m(镜向N)


    照片15 地震坳槽与同震地表破裂(镜向SE)


    照片16 西侧主破裂带尾端的雁列式张裂隙(镜向NW)

        在北侧主破裂带南端点(N33°01'23.5",E96°54'47.7")的北侧开始出露中间主破裂带,表现为与北侧主破裂带近于平行的一些雁列状的张裂隙,并延向结古镇赛马场。在赛马场(N33°00′14.5″,E96°56′29.3″)一带,表现为雁列状的地表裂缝连续分布(照片17)。




    照片17  结古镇赛马场(N33°00′14.5″,E96°56′29.3″)一带地表破裂带

        中间主破裂带至(N32°59'36.6",E96°59'08.7")一带,挤压鼓包、裂缝等地表破裂现象非常清晰(照片18)。实测庄稼地埂边左旋位错量约0.9m(照片19)。该破裂带的南端点在(N32°59′16.4″,E96°59′38.5″)一带,表现为雁列状的地表裂缝逐渐发散、变小而消失(照片20)。


    照片18 (N32°59'36.6",E96°59'08.7")一带地表破裂带(镜向NW)


    照片19 (N32°59'36.6",E96°59'08.7")一带田埂边实测左旋位错量0.9m


    照片20 (N32°59′16.4″,E96°59′38.5″)一带地表破裂发散并逐渐消失(镜向S)

        南侧主破裂带起于(N32°59'29.3",E96°59'30.9")附近,与中间主破裂左阶斜列。北端点一带表现为雁列状张裂隙(照片21)。破裂带穿过结古镇往玉树机场方向西侧山坡,形成一系列挤压鼓包、裂缝等地表破裂现象(照片22)。在禅古寺附近破裂带穿经公路、河床以及禅古寺,禅古寺全部毁坏(照片23、24)。实测河床边岸左旋位错量约0.5m。破裂带南端点位于禅古寺SE侧的山坡上,表现为一系列雁列状的地表裂缝逐渐发散、变小而消失。


    照片21 (N32°59'29.3",E96°59'30.9")一带地表破裂(镜向SE)


    照片22 结古镇往玉树机场方向西侧山坡上的地表破裂(镜向NW)


    照片23 禅古寺(N32°57'17.3",E97°02'04.3")一带地表破裂(镜向NW)


    照片24 破裂带穿经的禅古寺(镜向NW

        二、滑坡、崩塌

        隆洪达(N33°03′45.1″,E96°52′02.8″),出现10处山体基岩表层松散堆积物滑塌(照片22),最大滑塌体高100米,宽90米,滑塌方量共约5万立方米。确定烈度为Ⅸ度。

        甘达林(N33°04′58.9″,E96°49′12.4″),省道S308线路边山体出现5处崩塌现象(照片23),崩塌总方量数十方,大型岩块落下,最大直径1.7m,附近有6处滑坡(照片24),滑坡体合计约4000立方米。确定烈度为Ⅸ度。

     
         
    照片22 隆洪达基岩表层松散堆积物滑塌

     
    照片23 甘达林崩塌

     
    照片24 甘达林滑坡

        直隆盖托村附近(N33°08′27.2″,E96°43′47.2″),S308路面有2处滑坡掩盖路面(照片25),共计约1000方量,道路已被清理。确定烈度为Ⅸ度。


    照片25 直隆盖托村滑坡

        格惹同(N33°05′31.0″,E96°47′48.4″),附近边坡出现11处滑坡现象(照片26),总塌方量约9000方,确定烈度为Ⅸ度。


    照片26 格惹同山体滑坡

        一冲沟出山口处(N33°00′45.2″,E96°55′30.0″),两岸灰岩边坡均发生碎石滑塌,滑塌总方量约7000立方米,最大岩块为80cm(照片27)。山口冲洪积扇顶部产生锯齿状张性破裂,长度约20m,张开12cm,垂直位错10cm,裂缝走向120°(照片28)。此外,国道G214雁口山至结古段有30多处道路边坡塌方。

     
         
    照片27  冲沟口出山处(N33°00′45.2″,E96°55′30.0″)滑坡

     
         
    照片28  冲沟出山口处(N33°00′45.2″,E96°55′30.0″)地裂缝

      玉树7.1级地震断层地表破裂带和地质灾害调查报告
        2015年1月27日,国土资源部科技与国际合作司组织有关专家在北京对中国地调局地科院地质所牵头,中国科学院大连化学物理研究所、吉林大学和中国地调局地科院资源所所等单位参加的“国家重大科学仪器设备开发专项”项目《同位素地质学专用TOF-SIMS科学仪器》(编号:2011YQ050069)进行了2014年度工作检查。


      与会专家听取项目组工作进展汇报


      项目组向与会专家现场演示完成总装配后正在初步调试中的TOF-SIMS-REE仪器

        2014年,项目组按时完成了规定的阶段性计划,共取得新装置8套、核心部件6个;申请专利9项,获专利授权4项;发表论文16篇。所取得的进展和技术突破情况如下:

        1. 本年度进行了TOF-SIMS-REE整机的装配和调试工作。完成了TOF-SIMS主腔体的实物加工和组件安装以及样品图像观察系统的安装和调试。一次离子源可正常工作,束斑直径达到15-20μm,氧离子(O-)流强度达到18nA,离子流脉冲宽度达10ns;二次离子质谱测试金元素(Au)的分辨率可达到6000。

        2. 实现了一次离子在样品表面聚焦及离子束脉冲化轰击样品,并检测到二次离子信号。


      任务一现场展示TOF-SIMS-REE仪器的总装配工作情况


      任务二现场演示一次离子源和离子光学系统的性能

        3. 完成多种靶材的纳秒激光溅射产物的飞秒后电离实验。在优化条件下飞秒后电离技术可使测试信号提高数十倍。


      任务三汇报飞秒激光后电离系统的研发和测试情况

        4. 优化了质量分析器的安装精度,增加了用于高能发散条件离子聚焦与激光中性后电离研究的激光溅射电离/换样腔室。设计出一套多次反射质量分析器;搭建了一套用于离子冷却聚焦技术研究的四极杆传输系统。


      任务四现场演示飞行时间质量分析器目前所达到的性能指标

        5. 对超高真空三维样品台和样品传送系统进行加工及安装调试,实测数据达到设计指标。


      任务五现场演示与TOF-SIMS仪器主机集成后的超高真空三维样品台和样品传送系统的性能


      任务五在未封装的超高真空三维样品台和样品传送系统测试平台上现场测试性能指标

        6. 开发了离子束、电极控制单元及TDC数据采集单元,并进行了各单元的实验测试。

        7. 完善了系统控制软件总体设计和结构优化,细化了接口协议,引入了面向对象的程序设计,编制了仪器控制类库,对各控制子程序进行了重写。完成了高压、偏转电压、一次离子检测、样品台、智能真空等控制模块的开发;并完成了氧同位素测试数据处理软件V1.0版的开发。


      任务六和任务七现场演示TOF-SIMS仪器测控系统、控制软件和数据处理软件


      应用任务负责人汇报仪器应用开发工作计划



        2015年项目进入攻坚阶段,项目组将继续做好两台TOF-SIMS仪器的总装配和总调试工作,根据总装、总调的情况对仪器的部分设计和加工进行优化,使其达到项目任务书中规定的技术指标要求;做好重大仪器专项的应用开发工作,在新研发的TOF-SIMS仪器上建立宇宙样品的氧同位素和稀土元素分析方法和金属矿床的硫等稳定同位素微区原位分析方法,促进研发成果的实用化及推广应用。

        项目监理组、总体组、技术专家组、用户委员会和项目组成员40余人参加了此次会议。




      同位素地质学专用TOF-SIMS科学仪器研发新进展