马克·珀森在马耳他科米诺岛进行瞬态电磁测量， 2018.
教学
H510水文学定量方法: 本课程向学生介绍分析和数值方法 用于水文科学. 我们将从相对简单的描述开始 用常微分方程(ode)对水文系统进行分析 变量是空间(x)或时间(t). 在微积分的基础上， 我们将找到这些ode的解析解和数值解. 接下来我们将考虑 更复杂的水文系统涉及两个自变量(x & Z或x & t). 这些是用偏微分方程(pde)来描述的。. We 能找到偏微分方程的解析解和数值解吗.
水文建模:hyd547 介绍有限差分(FD)，有限元(FE)和控制体积 应用有限元方法求解地下水流动、热和溶质输运方程 二维(2D)和三维(3D)空间. 水文分析与综合 使用数学建模的数据. 涵盖的主题包括模型概念化和 参数化、模型验证、模型验证和模型预测. 学生 将暴露在以下建模包中: MATLAB和MODFLOW. 学生将被期望发展 MATLAB 程序来解决各种简单的二维有限元和有限差分近似 流动和运输问题.
地质流体:地下水在地质过程中的作用本课程将探讨地球内部不同的流体驱动机制 地壳深达10千米. 所涉及的主题将包括地下水的作用 沉积油气生成/运移、超压/欠压形成 盆地，热液矿床形成，接触变质作用，地热系统， 地震活动，边坡破坏，泥沙运输和冰川作用.
研究
主要研究方向: 古水文学，低温地热系统，诱发地震活动，水文地球物理学， 数值方法.
我的研究兴趣主要集中在研究地下水流动系统 在地质时间尺度上的演化，以及地下水流系统如何影响地质过程. 我研究的一个重点一直集中在评估更新世冰川是如何 影响了沉积盆地内的区域地下水流动系统(人 等. 2007; Bense and 人, 2008) and on 的 大陆 架子上 (人 等. 2003; Cohen等人. 2009; Defoor 等. 2011; Post 等. 2013). 虽然这个话题听起来 深奥的是，它与世界干旱地区的沿海城市有关 高水平核废料处置库选址工作，如瑞典、加拿大、 和瑞士. 我工作的另一个重点是评估地下水的作用 flow in petroleum generation (人 和Garven, 1992; 人 等. 1995),石油 迁移(人 等 .. 2012)，并触发地震活动性(Zhang 等 .. 2013; 2017). 我也感兴趣的渗透断层系统如何影响地下水流动和热 伸展构造环境下的弹簧形成(Bense 等 .). 2008; 人 等. 2012; Howald 等. 2012; Pepin 等. 2015). 2014年，我的实验室获得了大地电磁测深仪， 音频大地电磁(AMT)、瞬变电磁(TEM)系统. 宗格国际(http://zonge.com/). 和博士一起. NM地质局的Shari Kelley说 & 矿产资源及 助理教授Jesus Gomez-Velez说，我们正在使用这些系统来研究深层地下水 里奥格兰德裂谷断裂结晶基底岩内的流动系统.
我一直积极参与开发新的水文模型来重建 地质历史时期的地下水流动系统. 在我职业生涯的早期，我毕业了 我和我的学生 RIFT2D (Wieck等人. 1995; Mailloux 等. 1999)，一个基于Fortran的地下水流动代码 模拟盆地演化(i.e. 沉降、下沉、侵蚀)以及热量 演化中的大陆裂谷盆地内溶质运移. 最近，丹尼斯 科恩、王鹏和我一起开发 PGEOFE. 该三维地下水流动模型是平行的，是变密度的 地质时间尺度上的地下水流动、热量和溶质输送. 我们用这个 模型来模拟淡水在大陆架环境中的安置 在冰期的新英格兰(Cohen等人 .). 2009). 目前我正在开发 与大学的沃恩·沃勒教授合作的控制体积有限元模型 张一鹏(博士生). 我们用的是流体力学 研究冰盖荷载对地下水流动和岩石破坏/渗透性影响的代码 在更新世冰期增加.
(A)显示用于构建三维空间的截面位置的底图
PGEOFE 新英格兰大陆架地下水流动模型. (B)水文地层交叉
显示粘土(蓝色)、沙子(绿色)和淤泥(红色)沉积物的剖面. (C)当今计算
新英格兰大陆架的盐度模式. 来自Cohen等人. (2009).
新英格兰大陆的三维高性能水文地质模型 Cohen等人使用的美国货架. (2009)来估计被隔离的淡水量 在更新世冰期和海平面波动期间的可渗透砂层内 (1300立方千米). 左下角的图显示了 PGEOFE 数值网格(约1.300万个节点)，水文地层单位(蓝色，绿色，红色) 模式)、测深(上图)和劳伦泰德冰盖厚度(图中) 图)21000年前. 中图为水文地层单元构型 沿7个横断面穿过模型域. 右面板显示 现今计算的盐度分布. 这些模型被校准为离岸 若干井(柱)的盐度剖面.
奖
Birdsall-Dreiss杰出讲师，美国地质学会，1997
新墨西哥技术杰出研究奖，2016年
O.E. 迈因泽奖，美国地质学会，2021年
服务
编辑，geofluid, Blackwell-Wiley, 2011-2016
活跃的资助
国家科学基金会，2美元.1M, 2019-2024, 合作研究:探索海平面变化、沉积物之间的联系 沿海淡水的运输与地貌 自然气候的波动引起了海平面的波动 在过去的一百万年里，超过了一百米. 随着海平面的上升和下降 海岸线向陆地和海洋方向移动，改变了淡水之间的边界 陆上和近海的咸水. 结果，在地下发现了含盐地下水 海岸带在岸上，淡水在近海. 而盐水入侵 在陆上淡水含水层已被广泛研究，我们所知甚少 负责在海洋中安置淡水至半咸淡水的机制 环境. 我们估计有超过10万公里3 储存在世界各地近海沙质沉积物中的淡水. 把这个数字写下来 从这个角度来看，估计每年从岸上含水层抽取的地下水总量 2015年在美国境内是117公里3. 近海淡水是一种巨大的未开发的，尽管是不可再生的水资源， 沿海大城市. 本项目将评估如何对陆上进行封存 大陆架环境中的咸水和近海淡水受到影响 通过海平面、不断变化的景观、沉积物的沉积、 地表水和地下水在一百万年或更长的时间尺度上流动. 为了评估这些相互作用，我们将建立一个数学模型来理解 地球系统上述各组成部分之间的动态联系. We 将利用地球科学社区代码开发一个新模型， Landlab, 并在两个当地海平面、气候、 构造和沉积物运输机制:新泽西州和孟加拉国. 计算泥沙 这些模式的类型和盐度模式将与新的和现有的模式进行比较 从地震数据和电磁(EM)数据中获取图像，以及可用井 测量水的盐度和年龄的样品. EM数据是非常敏感的 咸水和淡水都是. 我们将在孟加拉国进行电磁调查，以确定 在这一活跃的三角洲环境中，深岸咸水和淡水分布. 再加上最近从新泽西州近海收集的电磁图像，这些数据将有助于 用于通知和约束我们的数值建模. 我们还将发展立体 新泽西州和孟加拉国的地下水生产模型，以评估是否或 随着时间的推移，水平井并不能有效地开采近海淡水 30年以上的尺度. 我们的研究对沿海地区有重要的社会影响 孟加拉国的吉大港和巴里萨尔等城市正在迅速发展 水质合格的饮用水是否已用完.
国家核废料处理合作社， $244,269, 解释粘土岩地层压力异常:正在评价粘土岩作为高级别隔离的潜在地点 加拿大、瑞士、法国、匈牙利、日本、英国和 比利时. 该项目将对粘土中的压力异常进行全球评估 岩石. 我们将描述地质性质以及冰川作用/消冰川作用 以及所有压力异常地点的侵蚀历史. 我们将尽力查明 异常压力产生的机制.
综合海洋钻探计划(IODP)，新英格兰陆架水文地质考察队406; 21000000美元(待定): 在世界各地的许多沿海地区都有大量的新鲜到半咸淡水 海水可达离岸100公里. 然而，人们对其发生的时间和机制知之甚少 淡水侵位. 我们假设淡水是在海平面上升时被安置的 更新世时期的低地(2).5 Ma). 在美国新英格兰的劳伦泰德冰原 薄层延伸到大陆架几次，提供了额外的 淡水安置的潜在来源. We 假设 那。 的 快速 入侵 of 淡水 出 成 的 大陆 架子上 沉积物中 新 英格兰 可以 一直在 引起的 by 一个 or 更多的 of 的 后 机制: (i) 陨石 充电 在 更新世 海平面low-stands; (ii) Sub-ice-sheet 充电 在 的 冰川 最大值; (2)充电 下 pro-冰川 湖泊. 我们假设这些不同的充电机制可以用 环境同位素和惰性气体 data. 为了验证这些假设，我们计划钻探3500个 在美国马萨诸塞州的玛莎葡萄园岛和楠塔基特岛附近一米深的井 2025年的夏天. 我们将进行抽水测试和地下水使用日期 81Kr, 14C和惰性气体法.
在读研究生
Mohamad Gad, 2020, MSc, King Faud石油与矿产资源大学
马克斯·布里格斯，学士，路易斯堡学院
Dolan Lucero，犹他大学地质学学士
船座Sazeed. 达卡大学灾害科学学士
应届毕业生
Elizabeth Evenocheck, 2021年，Barr Engineering，明尼苏达州德卢斯
梅林达·霍恩，2019，蒙大拿州环境部
Sofia Avendano, 2019，洛斯阿拉莫斯国家实验室
马特·福尔松，理学硕士. 2017年，ORMAT，内华达州里诺市
约翰·奥尔蒂斯理学硕士. 2017年，约翰霍普金斯大学
Dr. 艾米·乔丹博士.D. 2016，海王星有限责任公司，洛斯阿拉莫斯NM
David Bulter，理学硕士. 2014年，华盛顿州西雅图22m - hill
张一鹏，博士.D.，马耳他大学博士后
杰夫·佩平博士.D.美国地质调查局，阿尔伯克基，新墨西哥州
论文引用
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