基于实验分析的乳房状石钟乳成因机理初步研究——以湖北阳新地心大峡谷洞穴沉积形态为例

目前,关于乳房状石钟乳成因的研究仍然停留在“科学猜想”阶段。通过对湖北阳新“地心大峡谷”洞穴内采集的一对孪生乳房状石钟乳样品进行矿物构成、晶体形态以及年代学分析,获得如下新认识:①乳房状石钟乳由致密—疏松互层递序生长的方解石构成。②致密层方解石呈菱面体晶型,无色透明,垂直向下生长,没有横向扩张;疏松层方解石呈细小颗粒状,乳白色不透明,呈“皮壳”状聚集,有一定程度的横向扩张,是乳房状石钟乳基部和主干部位膨胀的主要原因。③致密层和疏松层之间并不是连续生长的,存在显著的沉积间断。疏松层的232Th含量普遍比致密层高1~2个数量级,说明疏松层中不溶于水的杂质含量显著高于致密层。结合以上实验结果,以及洞内“皮壳”状沉积物可以在洞壁、洞顶分布的特征,推测:①“皮壳”沉积的溶液是从围岩或相关沉积物（石钟乳）基底以面状缓慢渗出的。②当溶液过饱和析出碳酸钙后,溶剂以水分蒸发的形式离开沉积界面。③“皮壳”沉积结构疏松的原因可能是由于地下河改道,洞穴密闭度变差,洞穴空气CO₂浓度降低,方解石结晶速率加快,从而造成方解石晶体缺陷增多,并以微晶集合体堆积。      

桂林西北郊光明山峰丛坡地土壤210Pb与226Ra分布与迁移规律研究

利用单一210Pb技术来估算岩溶区土壤侵蚀、水土流失和泥沙来源等还存在一定问题。岩溶区土层厚度不一,难以准确地确定支持性210Pb放射比活度是制约该方法应用的一大关键问题。文章选取桂林西北郊光明山岩溶峰丛坡地的4个土壤剖面,测试了土壤剖面210Pb与226Ra放射性比活度,探讨其分布规律及影响因素,初步确定土壤中支持性210Pb放射性比活度。测试结果表明4个土壤剖面中210Pb垂向分布服从指数衰变规律, 226Ra放射性比活度随土壤深度增加基本不变。光明山峰丛山坡土壤中约95%的210Pbex主要聚集在0~10 cm深度处,地表20~30 cm以下基本为支持性210Pb。土壤中支持性210Pb放射性比活度约为56.60±11.97 Bq?kg-1,与226Ra放射性比活度值64.93±8.83 Bq?kg-1在误差范围内一致。进一步研究发现,土壤剖面中210Pb受研究区大气干湿沉降、植被覆盖类型、地形条件、土壤特性（特别是有机质）的影响。此外,研究区土壤剖面226Ra的差异主要与土壤特性和植被类型有关。      

青海南部早二叠世火山-沉积背景的岩石地层序列

研究区位于青海南部长江源区, 大地构造上属东特提斯构造域, 为金沙江结合带与澜沧江结合带间昌都地块的一部分.青海南部二叠系沉积类型复杂, 多呈断块(片)状出露, 尤其是受火山事件影响的下二叠统.关于下二叠统(乌拉尔统)的对比及地层划分目前仍存在较多争议, 认识的不同点主要集中于火山岩的层序归属、地质时代、区域对比等.以实测剖面为基础, 系统调查岩石地层的岩性组合、沉积环境等, 通过着重于各地层单位(尤其是火山岩系)的生物群研究, 重新厘定火山-沉积背景下的岩石地层序列.类动物群的研究表明诺日巴尕日保组和九十道班组在青海南部地区具穿时性.地层序列的建立表明青海南部早二叠世早期为较稳定的浅灰色中厚层状碳酸盐岩.罗甸期强烈的火山喷发, 形成了特殊火山-沉积地貌, 对沉积古地理格局形成明显的制约, 沉积相变快, 可划分为4种沉积类型, 形成同期异相的诺日巴尕日保组和尕笛考组.自祥播期之后, 主要为一套厚层状生物屑灰岩(九十道班组), 在青海南部分布较广, 代表火山活动暂时停止后的台地相沉积, 罗甸期复杂的古地理格局, 至此则构成相对统一的较稳定的浅水碳酸盐岩台地.      

共轭剪切角的流变学意义

基于最大侧向位移速率假设(Maximum lateral displacement rate, 简称MLDR), 本文提出了一个关于共轭剪切角的流变学理论。根据这个假设, 无论是压应力或张应力作用在一个固体上, 剪切带总是沿着使得被剪切带分割的块体的侧向位移速率为最大的方向发育。换句话说, 如果平行于驱动应力的纵向位移速率或驱动应力的大小被看作为边界条件, 那些被剪开的块体总是以最快的可能速度从两侧挤出或饲入变形区。该理论的优点是:剪切位移的方向是可逆的。因此, 同一剪切带可以在挤压和拉张应力体系中活动。在各向同性固体中, 剪切带的方位和驱动应力方向之间的夹角θ由方程式 tan θ= 确定, 其中n为描述该固体塑性流动的幂指数。      

龙门县某石灰岩采石场帷幕止水工程及注浆效果评价

龙门县石灰岩储量丰富,是广东省最大水泥生产基地之一。采石产业带动当地经济快速发展的同时产生了一系列环境地质问题。某石灰岩采石场前期对矿区环境地质条件研究程度不足,在开采过程中意外揭穿断裂F1控制的岩溶导水裂隙带,北侧地下水向采坑排泄,涌水量约3 000 m3 ? d-1。随着地下水位的下降,矿区北部陆续产生17处岩溶塌陷,引起多座房屋开裂,对当地居民的生产生活安全造成威胁。文章基于地面岩溶水文地质调查,运用地球物理勘探和钻探等方法,探明该区域地下岩溶发育分布特征,制定帷幕止水方案,并采用综合检测方法（高密度电阻率法、钻孔抽芯、压水试验和地下水位动态监测）对帷幕的注浆效果进行评价。帷幕两侧地下水位动态监测可以综合反映止水效果及其随时间的变化,建议保留监测设备,继续做好监测工作。检测结果表明,浆液基本完成对帷幕轴线方向上溶洞、岩溶管道、裂隙的填充,帷幕两侧形成稳定的水位差,涌水点的流量明显减小,帷幕的止水效果显著。      

土耳其棉花堡与中国黄龙和白水台钙华退化原因对比研究

通过比较中国四川黄龙、中国云南白水台、土耳其帕穆克卡莱棉花堡三地钙华景观的基本环境地质特征、钙华景观水化学、钙华沉积生物因素的差异性,探讨了土耳其棉花堡钙华退化缓慢的影响因素。对比发现,棉花堡景区藻类约为38种,种类单一,植被覆盖率较低,沉积主要受物理化学因素控制,沉积速率较快,多形成较好的层状结构,杂质少,且原生孔隙度较低,结构致密,结晶度较高,不易坍塌损坏;黄龙和白水台景区藻类分别为86种、196种,种类多样,且植被覆盖率皆高达80%以上,沉积主控于化学和生物因素,沉积速率较慢,结构呈多孔疏松状或多孔珊瑚状,原生孔隙度普遍较高,易退化。此外,棉花堡钙华景区泉水各离子含量均高于黄龙和白水台景区,尤其是Ca2+和HCO3-,这能有效促进CaCO₃的沉积。     

震后坡面松散堆积体失稳水力学机理研究

为研究震后强降雨条件下沟道泥石流产生的力学机制及水力学机理,以都江堰市龙池镇银洞子泥石流沟为研究对象,构建坡面松散堆积体地下水位变化水力模型,按照水力学渗流理论,分析了震后泥石流形成区坡面松散堆积体内潜水位变化的特征和规律,定量研究了动静水压力对坡体的作用特点。根据理论分析、实例验证与物理模拟试验的研究结果,获得了对坡面松散物源启动力学机理、启动临界条件及启动模式的深刻认识: ①在强降雨激发作用下,随着坡体内潜水位不断升高,水力条件不断恶化,最终导致坡面松散堆积体发生失稳破坏; ②堆积体内潜水位高度是坡面面积(S)、稳态降雨强度(I),坡体几何参数、导水系数(TD)等参数的综合函数,S、I越大,则潜水层厚度( H)越大,反之,当坡面集雨面积和稳态激发降雨强度一定时,导水系数、坡体宽度和潜水面倾角越大,则坡体内产生潜水层垂直厚度越低; ③随着坡体内静水压力(P)增加,堆积体基底抗滑力将会降低; 随着坡体内动水压力(Gd)增加,坡体下滑力将会增加; ④根据剩余下滑力的存在形式,震后坡面松散堆积体的启动模式可分为2种,即坡体整体启动的推移式失稳和分段解体启动的牵引式失稳。研究成果可为沟道泥石流的超前预警提供理论及技术支持。     

成岩作用对储层致密化的影响差异及定量表述

苏里格气田苏77区块二叠系下统山西组二段发育自北向南的曲流河,各气层组沉积特征比较一致。但是山西组二段山21、山22亚段气层组比山23亚段气层组储层经历了更强的压实、胶结作用,残余粒间孔所剩无几,加之后期扩容性成岩作用程度不够,次生孔隙发育有限,使得山21、山22气层组成为平均孔隙度不足7%,平均渗透率小于0.3×10-3 μm2的致密储层,与平均孔隙度为7.7%、平均渗透率为1.74×10-3 μm2的山23气层组相比储层渗流能力较差。为了衡量成岩作用程度的强弱,利用视压实率、视胶结率和视溶蚀率的方法来定量分析孔隙度的变化。综合分析认为,研究区山21、山22气层组储层处于中等压实、较强胶结和强溶蚀水平,与山23气层组相比这两个气层组压实、胶结作用丧失的孔隙度远远大于溶蚀、破裂增加的孔隙度,其现今孔隙度只保留到5.48%,成为储集性能较差的致密储层。     

高氯酸盐自然衰减的柱实验研究

高氯酸盐( {\mathrm{ClO}}_4^{-})是一种小分子量、有毒的无机络阴离子,普遍存在于环境中。由于其分子大小与碘离子相似,会干扰人体甲状腺的正常功能,因此其环境污染问题引起了广泛的关注。本文选取污染场地的天然河沙为试验材料,主要通过柱实验对地下水中 {\mathrm{ClO}}_4^{-}自然衰减过程进行研究,考察了铁氧化物、 {\mathrm{NO}}_3^{-}对 {\mathrm{ClO}}_4^{-}自然衰减过程产生的影响。结果表明,高氯酸盐自然衰减过程主要由微生物驱动,天然河沙可去除2 mg/L的 {\mathrm{ClO}}_4^{-},但其过程缓慢且还原量有限,长期去除率不超过10%,其限制因素为缺乏电子供体;铁氧化物可以促进 {\mathrm{ClO}}_4^{-}自然衰减,但当溶解性铁的浓度低于5.5 mg/L时,衰减过程开始受到影响;地下水中的 {\mathrm{NO}}_3^{-}会抑制 {\mathrm{ClO}}_4^{-}的降解,当 {\mathrm{NO}}_3^{-}低至10 mg/L或以下时, {\mathrm{ClO}}_4^{-}才开始明显降解。     

氧同位素示踪夏季北冰洋（62.3°~74.7° N）大气硝酸盐形成途径的研究

大气硝酸盐（包括颗粒态硝酸盐和气态硝酸）是一种重要的含氮物质,在北冰洋氮的生物地球化学循环中起着重要作用。然而,目前关于北冰洋上大气硝酸盐形成机制的研究较少,限制了对该地区氮氧化物（NO_X）到硝酸盐相关大气化学过程的理解。作为2012年夏季中国第五次北极科学考察的内容之一,本研究采集了科考航线上的大气气溶胶样品,并对北冰洋航段（62.3°~74.7° N）上样品中硝酸盐的氮氧同位素（δ¹⁵N,δ¹⁷O和δ¹⁸O）进行了分析以研究该区域大气硝酸盐的形成过程。观测到的Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）变化范围为21.7‰~28.8‰,均值为（25.4±2.7）‰;δ¹⁵N（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）变化范为是-7.5‰~0.8‰,均值为（-4.2±3.0）‰。整体上,Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）与采样纬度呈现相反的变化趋势,与夜间时长和O₃浓度呈现相似的变化趋势;δ¹⁵N（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）与气温呈现相反的变化趋势。基于化学动力学的分析表明,Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）的变化可能主要反映的是NO₂+OH、N₂O₅+H₂O（aq）、NO₃+HC/DMS、NO₃+H₂O（aq）、XNO₃+H₂O（aq）（X=Br、Cl、I）等硝酸盐生成途径的变化。基于Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）的计算表明：低Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）样品［Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）=21.7‰~24.5‰,66.2°~74.7° N］的主导反应为NO₂+OH,其对硝酸盐的可能平均贡献是68%~81%;对于高Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）样品［Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）=27.5‰~28.8‰,62.3°~69.9° N］,NO₃+HC/DMS、NO₃+H₂O（aq）和XNO₃+H₂O（aq）三者一起的贡献最高,可达35%~50%。结合BrO柱浓度的分析表明,XNO₃+H₂O（aq）反应对高Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）样品的作用可能不可忽略,该作用有待结合大气化学模型进一步探索。     

西藏南部吉隆盆地晚中新世—早更新世沃马组介形虫动物群

根据在西藏南部吉隆盆地新近纪地层沃马组中获得丰富的介形类化石, 鉴定识别出介形虫9属37种, 其中8个未定种, 根据介形虫动物群在地层剖面上的分布规律, 建立了2个介形虫组合带, 自下而上为: Ilyocypris pentanoda-Qaidamothere vena组合带和Leucocythere mirabilis-Leucocytherella组合带.通过对研究区介形虫组合带与国内外其他地区相同层位的介形虫组合对比, 将沃马组的时代厘定为中新世晚期—早更新世.      

福建建阳县虞墩剖面二叠纪腕足动物群

通过研究福建省建阳县虞墩剖面所采集的腕足动物化石,共获6属5种,2个未定种,其中Paracrurithyris pygmaea,Tethyochonetes quadrata和Acosarina minuta在虞墩剖面为首次报道。综合化石时代分布和区域对比,将该动物群的时代确定为晚二叠世长兴期,含该动物群的地层为大隆组,而非文笔山组或泉上组。通过对该腕足动物群的古生态分析,并结合该套地层的沉积特征,判断沉积环境为温暖条件下的浅海相。     

南京泗洪炭兽的发现及六合组、雨花台组的时代

在南京六合发现一保存较好的下颌骨化石,保存有5枚完整的臼齿。经刘冠邦教授鉴定,认为与他1993年在江苏北部泗洪地区发现的泗洪泗洪炭兽(Sihongotherium sihongense Liu et zhang)相似,但臼齿相对稍小,且齿冠磨损严重,故仅确定为泗洪炭兽未定种(Sihongotherium sp.),时代属中中新世;其照片经邱占祥院士鉴定也认为属炭兽类无疑。炭兽类始于欧、亚始新世中期,渐新世扩展到非洲和北美,到中新世灭绝。炭兽类在我国过去仅分别发现于内蒙、山西、云南的始新世至渐新世地层中,贵州也曾发现两枚臼齿,但时代不祥。由于化石较重要,经在六合实地调查,化石应产于六合组。六合组和雨花组是归于上新世或中新世,一直有争论,故泗洪炭兽在南京六合的发现,为六合组和雨花台组应为中新世提供了新的重要化石依据。     

湘中地区船山组四射珊瑚新属种

湘中地区船山组含丰富的四射珊瑚化石,主要为地方性分子,其发展具有明显的阶段性:下部主要为单体双带型珊瑚及互嵌状复体珊瑚;中部以单体三带型珊瑚和Kepingophyllidae科的原始分子繁衍为特征;而在上部,Kepingophyllidae科的进化分子非常繁盛,并出现了一些早二叠世的分子,如Vesotabularia,Lonsdaleiastraea。这些阶段性的变化对揭示石炭纪和二叠纪四射珊瑚的演化具有重要意义。 笔者在船山组中上部建立了两个四射珊瑚组合,自下而上为:（1）Eokepingophyllum-Qinglongshanophyllum组合; （2）Kepingophyllum-Parawentzellophyllum组合。此外,描述1新属Paraivanovia及10新种。     

湖南桑植县仁村坪上二叠统—下三叠统底部菊石动物群序列及其区域对比

湖南桑植县仁村坪剖面二叠-三叠系界线地层连续,菊石动物化石丰富.根据该剖面上二叠统大隆组至下三叠统大冶组底部菊石动物群的分布,自下而上划分为4个菊石带:Araxoceras-Konglingites-Sanyangites带、Sinoceltites带、Pseudotirolites-Rotodiscoceras带和Hypophiceras-Ophiceras-Lytophiceras带.通过对该剖面菊石和牙形石生物地层及其与华南其他剖面的对比可知,Araxoceras-Konglingites-Sanyangites带与牙形石Neospathodus orientalis带同期,为吴家坪期晚期;Sinoceltites带与牙形石N.subcarinata-N.wangi带同期,为长兴期晚期;Pseudotirolites-Rotodiscoceras带与牙形石N.postwangi-N.changxingensis带和N.xiangsiensis-N.changxingensis带同期,为长兴期晚期;Hypophiceras-Ophiceras-Lytophiceras带与H.parvus、I.isarcica-I.staesche和N.planata 3个牙形石带同期,相当于印度期早期.根据仁村坪剖面菊石Hypophiceras-Ophiceras-Lytophiceras带底界的出现位置,将该剖面的二叠-三叠系界线确定在第27a层的中部.     

河南商城—固始地区石炭系沉积环境及其构造意义

根据沉积相分析,同时综合分析区域地质资料,笔者提出河南商城－固始地区石炭系及安徽金寨地区梅山群为典型前陆磨拉石含煤建造,其沉积相主要为滨海、潮坪、泻湖、局限台地及砾质辫状河－冲积扇相,代表了统一的石炭纪一二叠纪合肥弧后前陆盆地的南部边缘相,说明大别地块（北大别弧）于早古生代晚期－晚古生代早期即与华北板块碰扪结成一体。     

安徽萧县白土剖面有孔虫动物群研究

实测描绘了安徽萧县白土镇石炭纪—早二叠世的地层剖面,对剖面中采集的样品进行了磨片,并在偏光显微镜下对磨片进行了系统鉴定,共鉴定出9科16属34种,且进行了系统的描述。建立了有孔虫化石组合带Tetratax-is-Nodosaria-Palaeotextularia组合带,为晚石炭世晚期(C22)。将研究区内的有孔虫化石组合带与国内不同地区有孔虫化石组合带进行了对比,探讨了石炭纪—早二叠世有孔虫化石在地层中的分布特征,探讨了有孔虫化石对地层划分对比中的作用,认为有孔虫化石对于石炭—二叠纪的地层界线也有重要的意义。     

西准噶尔萨吾尔地区二叠纪火山活动规律

西准噶尔萨吾尔地区位于新疆阿勒泰的吉木乃县及塔城地区和丰县。区内泥盆纪—二叠纪均有火山活动,其中二叠纪火山作用尤为强烈。二叠纪火山岩地层包括哈尔加乌组和卡拉岗组,哈尔加乌组为一套陆相中基性-中性火山岩及火山碎屑岩,卡拉岗组为一套陆相中基性-中酸性火山岩及火山碎屑岩。哈尔加乌—卡拉岗旋回火山岩主要岩性包括橄榄玄武岩、玄武岩、粗玄岩、安山岩、粗安岩、流纹岩、火山碎屑岩等。根据火山岩地层综合剖面以及火山岩的岩石学、岩相学特征,萨吾尔地区二叠纪火山活动由早至晚可分为5个阶段:中性喷发阶段、间歇性基性喷发阶段、酸性爆发及喷溢阶段、小规模中性间歇性爆发及喷溢阶段、基性喷发阶段;火山岩为陆相火山岩,具有双峰式特征,形成于伸展的构造背景下。     

山东平邑官庄组的非海栖软体动物化石

官庄组按岩性分为上、中、下三段。软体动物化石产于该组中段。主要化石计有双壳类1属1种;腹足类11属14种,其中包括1个新属、4个新种和1个新亚种。     

川西北二叠系栖霞组小有孔虫动物群

川西北广元旺苍王家沟剖面二叠系栖霞组小有孔虫动物群由14属27种组成(含比较种、亚种而不含未定种),其中Globivalvulina属及Palaeotextularidae科的物种分异度最高,合计约占总种数的50%。在系统分类的基础上,建立了Globivalvulina组合,作为识别该区二叠纪最大海进时期的标志性动物群。通过对该剖面栖霞组小有孔虫动物群的研究,不仅丰富了四川盆地二叠纪有孔虫的资料,而且为川西北王家沟剖面栖霞组与华南其他地区同期地层的对比提供了更多生物方面的依据。