祁连山大雪山地区大气PM2.5细粒子中可溶性离子特征

为了研究祁连山大雪山地区大气PM_2.5细粒子中可溶性无机离子组分的变化特征, 于2010年7月至2011年7月在祁连山冰川与生态环境综合观测站附近采集46个大气PM_2.5的Telfon滤膜样品, 并应用离子色谱对可溶性离子进行了分析.结果显示: 所测样品的阴、 阳离子中, SO₄^2-、 NO^-₃、 Ca²⁺和NH⁺₄的质量浓度分别为1.54μg·m^-3、 0.38μg·m^-3、 0.73μg·m^-3和0.22μg·m^-3, 累计约占到水溶性离子总量的88%.可溶性离子浓度呈现出春夏季节明显高于秋冬季节的特征, 夏季的浓度最高, 其次是春季、 冬季和秋季. Cl^-、 Ca²⁺、 Na⁺和Mg²⁺之间的相关性极高, SO₄^2-和NO^-₃与大部分阳离子的相关性都很高, 说明大部分硫酸盐是来自于中亚沙尘源区的自然源, 而并非是通过人类活动造成的一次污染物通过二次反应过程得到的. NH⁺₄仅与SO₄^2-通过相关性检验说明, 该地区NH₃主要中和了大气中硫酸并生成(NH₄)₂SO₄.该地区的大气环境主要来源于自然源的影响, 但夏季风期间人为污染排放已经不可忽视, 这也得到HYSPLIT后向轨迹模式的计算验证.     

研究剩余电磁效应的理想参数

在频谱激电法中利用剩余电磁效应(REM)研究地下电性分布已引起人们的重视。本文基于对数值计算结果的分析指出,选择适当高频f_G,以偶极装置观测视复电阻率的相位φ_s⁰(f_G),用相应条件下均匀大地的视复电阻率相位理论值(f_G)对其作归一,所得比值参数φ_s⁰(f_G)/(f_G)是表示剩余电磁效应的理想参数。文中还结合数值计算结果和野外实测资料,分析了这一参数的异常特征和在油气探测中的应用效果。     

荒漠地区土壤初始状况对水平入渗的影响

通过对沙坡头荒漠地区人工植被固沙区生物土壤结皮与固沙区外天然沙丘沙以及天然植被红砂、珍珠分布区砂粘土在不同初始含水率（θ_i）条件下土壤水平入渗过程的对比试验研究,探讨土壤质地以及θ i对水平入渗系数（λ_f）、剖面平均含水率（θ_m）状况的影响。生物土壤结皮对降水入渗量的截持作用大于沙丘沙,因而将显著地改变降水入渗过程中土壤水分的再分配格局,减少降水对深层土壤（沙丘沙）的有效补给。通过对土壤剖面平均含水率θ_m与距离湿润锋前缘0～5 cm、5～10 cm处体积含水率θ_fA、θ_fB比较,生物土壤结皮的θ_m、θ_fA和θ_fB分别约为沙丘沙的1．5倍。     

简单体系水溶液包裹体pH和Eh的计算

流体包裹体pH和Eh参数的计算一直处于探索阶段。已经发表的计算公式,由于缺少高压(＞1bar)环境下化学组分反应平衡常数,常常利用常压(1大气压)下化学组分反应平衡常数代替而推导出的,对于大多数自然界捕获的包裹体,不可避免地产生较大计算误差。根据水溶液包裹体中离子反应热力学特征,结合前人推导的计算公式,我们分别建立简单体系水溶液包裹体pH和Eh计算公式。由于利用较高压(＞1bar)化学反应平衡常数,基本上解决不同条件下、特别在较高温度、压力下捕获的水溶液包裹体pH和Eh的计算难题。4种简单体系水溶液包裹体pH计算公式:① H₂O包裹体:pH=pK_w② CO₂-H₂O包裹体: ³－(m_CO2K_a,1+K_W)· －2mCO₂K_a,1K_a,2=0③ NaCl-H₂O包裹体: ²= ④ CO₂-H₂O-NaCl包裹体: ³+ ²－(m_CO2·K_a,1+K_w)· －2mCO₂·K_a,1·K_a,2－ =0计算数值精度分析表明:CO₂-H₂O和NaCl-H₂O包裹体的pH值按照公式计算,相同或接近于实际测定的天然酸雨、海水pH数值范围。CO₂-H₂O-NaCl包裹体与Crerar(1978)公式计算误差不超过10%。4种简单体系水溶液包裹体Eh的计算,引用Ryzhenko and Bryzgalin (1984)年推导的Eh公式。文中列举了3个实例,详细叙述不同类型包裹体捕获温度、压力下pH和Eh计算过程。自然界中水溶液包裹体成分十分复杂,本文涉及的只是自然界几种简单体系水溶液包裹体,给出的pH和Eh公式只对特定组分组合反应平衡条件有效,它不适合另外一种组分组合平衡条件下的关系,因此使用时务必注意平衡的组分组合条件。     

水平二层大地上偶极-偶极排列电磁耦合频谱的研究

本文较系统地研究了水平二层大地上偶极-偶极排列的电磁耦合(EM)相位频谱.认为影响二层大地EM谱性状的主要是电性参数μ₂(相对导电率)和几何参数h₁/a(盖层厚度/偶极距).在底层为高阻的二层大地上,具较强的EM效应,此时EM仅反映浅层;当底层为低阻时,EM可反映较深部电性体的分布.通过EM频谱和反演的参数规律分析,得出EM特征的变化可直接指示地下介质电阻率值的改变.     

太湖及其周围河流中N2O的空间分布与释放通量

本次研究选择中国东部一个生态和环境空间分异极大的浅水湖泊（太湖）以及周围河流,分别于2003年7月和9月两次采集湖水和河水样品,分析其中的N₂O浓度,并利用扩散模型公式估算水-气界面N₂O交换通量。结果显示N₂O饱和度的空间变化从70％不饱和到2708％过饱和变化范围很大。N₂O饱和度的空间分布,N₂O与CH₄、无机氮、TDS（总溶解固体物质）之间的相关性都表明：   太湖重度富营养区N₂O的产生极大地受到人为N输入的影响。然而,初步的通量分析显示湖泊N₂O的释放因子不超过0.63％,小于河流中的默认值,N₂O产率也略低于水环境中的平均值,太湖以面积为权重的释放通量平均值并不高,在7月和9月分别为14.0μmol/m²·d和9.7μmol/m²·d。这些结果表明流域人为N输入对整个湖泊N₂O的促进作用是有限的,预计未来湖泊N₂O释放不会因为人为活动增加而出现大幅度增加的状况。流域内各生态景观N₂O释放量的比较,也表明富营养湖泊总体上仍然是一个十分有限的大气N₂O释放源。相反,太湖周围河流存在较大的N₂O释放速率,在7月和9月估算的N₂O释放通量分别为142.1μmol/m²·d和28.8μmol/m²·d。将这一释放速率推广到整个流域后,预计河网的N₂O释放量将占到耕作土壤的10％～50％,显示了河流对区域N₂O质量平衡具有较重要的影响。     

广州市大气颗粒物PM2.5显微形貌特征和来源解析

PM_2.5是近年来影响我国城市大气环境的首要污染物,其成因机制复杂。本文采用扫描电镜和ICP-MS研究了广州市大气颗粒物PM_2.5的显微形貌及其化学组成特征,并应用富集因子法进行源解析。结果表明,PM_2.5的颗粒形态以无定形态为主;主要物质表现为含Fe、Mg、Al、K、Na的硅酸盐组合,具有道路扬尘、建筑施工排放等一次粒子特征;单个无定形颗粒物能谱表现出硫酸盐+硝酸盐的组合特征,为汽车尾气所排放的前体污染气体NO_x和SO₂进入大气环境中,在特定的物理化学条件下通过成核作用发生相态改变所形成的二次粒子。PM_2.5中高度富集Cd、Se、Zn、Cu、Pb、As等重金属,异常富集的Br主要为当地普遍使用的阻燃剂十溴联苯醚和拆解电子垃圾所致,稀土元素的浓度在0.022~0.582 ng/m³之间,具有重稀土元素富集的特征。这些特征反映出广州市PM_2.5颗粒物的组成既有一次粒子,也有二次粒子,物质来源具有多重性。     

云南三江地区典型金矿床吨位-边界品位曲线特征

吨位-平均品位-边界品位曲线是矿床评价的重要参考,也是理解成矿过程的一个窗口。本文借助吨位-平均品位-边界品位分形模型,选取我国三江地区典型金矿床的局部地段矿体——北衙万硐山磁铁矿-赤铁矿型矿体、镇沅冬瓜林浸染状低温硫化物型矿体、大龙潭氧化硫化物型矿体以及勐满热水塘强硅化泥化蚀变的热泉型矿体;热水塘主要为低品位矿石,而其它三个矿床品位相对较高;分别计算了四个金矿床的吨位-边界品位曲线,并分析其特征。文章提出矿化分散指数(MDI),将其定义为K_o=－ΔO/ΔG_c,K_m=－ΔM/ΔG_c(ΔG_c为两个边界品位之差,ΔO与ΔM分别为相对应的矿石量与金属量之差);K_o与K_m值越小,表明空间中金属分布相对分散。文中分析的四个金矿床的曲线均是低边界品位区间的矿化分散指数较高(MDI₁,即K_o1,K_m1),高边界品位区间的矿化分散指数相对较低(MDI₂,即K_o2,K_m2);说明在不同类型金矿床中,高品位区间比低品位区间的金属空间分布更加分散。K_o1和K_o2由高到低依次为热水塘、大龙潭、万硐山和冬瓜林,K_m1和K_m2由高到低依次为热水塘、万硐山、大龙潭和冬瓜林。热水塘的矿化分散指数比其他三个矿床高,说明热泉型金矿成矿元素空间分布比较集中。     

关于时间域激电二次场的计算问题——评D.帕特拉的三篇文章

D．帕特拉于1972、1973和1977年,相继在《GeopysicalProspecting》上发表了三篇文章^[注1]。在第一篇文章里,提出了在时间域中求解激发极化法去极化电场E_p和视充电率m_a^[注2]的方法,并对层状地层推导了相应的计算公式。     

中国首次发现的氟闪叶石矿物学特征

闪叶石族矿物是富含Sr、Na、Ca和Ba等的钛硅酸盐矿物的总称,迄今共有19个矿物种,其中的氟闪叶石矿物首次发现于巴西Serrote山碱性岩中。本文利用电子探针和X射线衍射仪等分析测试手段,从化学成分和晶体结构等方面对产出于中国辽宁赛马碱性岩体中的闪叶石族矿物进行了详细的矿物学特征研究,发现其中常呈柱状、针状和纤维状集合体产出的闪叶石的晶体化学式为(Sr_1.00Na_1.00)_Σ2.00Ti₂(Na_1.98Sr_0.33Mn_0.26K_0.12Mg_0.10Ca_0.09Ba_0.05)_Σ2.93(Ti_0.69Fe³⁺_0.33Al_0.02)_Σ1.04(Si_3.80O₁₄) O₂(F_1.16OH_0.84)_Σ2.00,属于单斜晶系,空间群为C2/m,晶胞参数a=19.271 9(8) Å,b=7.077 9(3) Å, c=5.388 2(2) Å, β=96.780(2)°, V=729.84(5) ų, Z=2。上述矿物学特征均与巴西发现的新矿物氟闪叶石的矿物学特征一致,表明赛马碱性岩体产出的氟闪叶石堪称该矿物种在中国的首次发现。不仅如此,赛马碱性岩体也有闪叶石产出,而且,迄今已发现多个新矿物,寓示该岩体仍有良好的新矿物发现前景。     

瞬变电磁法二维逆时偏移

本文简要介绍了电磁偏移的基本原理和低频滤波的偏移处理方法 ,并详细论述了最佳极值时刻T的求取方法。电磁偏移以斯特莱顿 -朱型积分为理论基础 ,借助于无限均匀介质中的格林函数 ,描述了似稳电磁场在下半空间的传播过程。利用电磁偏移方法处理TEM资料 ,能够较准确地确定局部导电地质体的空间位置 ,处理速度快 ,解释结果形象     

瞬变电磁法二维逆时偏移

本文简要介绍了电磁偏移的基本原理和低频滤波的偏移处理方法,并详细论述了最佳极值时刻T的求取方法。电磁偏移以斯特莱顿-朱型积分为理论基础,借助于无限均匀介质中的格林函数,描述了似稳电磁场在下半空间的传播过程。利用电磁偏移方法处理TEM资料,能够较准确地确定局部导电地质体的空间位置,处理速度快,解释结果形象。     

地一井瞬变电磁三维交错网格有限差分正演及响应特性

为了研究地-井瞬变电磁响应特征,获得不同井位低阻薄板异常体的响应规律:首先采用交错网格有限差分技术离散二次场满足的频率域赫姆霍兹方程;然后结合虚框叠加等效和虚拟界面法将发射源和接收位置扩展到任意层位,解决了全空间背景格林函数的计算问题;之后利用MUMPS求解器求解频率域二次场,再经过余弦变换,获得井中任意位置的瞬变电磁响应;最后采用三维模型对本文算法的正确性进行验证,设计了均匀半空间和嵌入低阻薄板的三维模型,获得垂直磁场的三维分布,分析均匀导电半空间中低阻薄板对地-井瞬变电磁三维响应的影响特点.结果表明:本文三维地-井瞬变电磁计算方案的计算精度与前人基本相同;水平导电薄板的存在主要影响板体附近及穿过薄板的井中瞬变响应,最大的特点是在异常体位置附近的中期时间道响应出现变号现象.本文的研究为定性解释地-井瞬变电磁法异常提供一个技术手段,也为地-井瞬变电磁三维反演奠定基础.     

瞬变电磁法的现状与发展趋势

瞬变电磁法在矿产资源等勘查领域已广泛应用,成为寻找铜多金属硫化物矿床的重要方法。这里综述了国内外瞬变电磁仪器的性能和主要技术指标,简要分析了部分仪器存在的缺陷,总体上国外TEM仪器的性能优于国内产品。国外解释软件的可视化和集成度相对较高,在实际资料反演和成像的解释方面,国内外基本处于同一水平。近期一维反演和二维电阻率成像仍是TEM资料解释的主要手段,复杂地电条件的三维反演技术在短期内达到实用化较难。     

TEM拟地震成像法在漠河地区探测永久冻土层的应用

利用瞬变电磁法（TEM）研究永久冻土层的分布规律,为中国东北天然气水合物远景调查的进一步研究提供依据。采用拟地震成像法反演瞬变电磁法野外数据,有效地划分出反射界面和电性层位,成功地推断出漠河地区永久冻土层的分布。反演结果表明,漠河SN（2）测线永久冻土发育良好,厚度较大,且具有一定的连续性,与直流电测深法揭示的结果相一致。     

瞬变电磁法数据提取纯异常方法技术

在瞬变电磁法数据处理中,借鉴小波分析的"自适应性"和"数学显微镜性质"的特点,提出了特殊的TEM数据二维小波变换处理方法和流程,并编制了可视化处理软件,其核心是利用计算出的异常Lipschiz指数α的正负变化区分正常场和异常场,从而有效地从TEM数据中提取纯异常。选取某铜镍矿上实测的TEM资料进行了处理,获得了令人满意的效果。     

基于钻探约束的瞬变电磁解释方法及应用

随着我国城镇建设的飞速发展,城镇建筑用地范围不断扩大,所面临的近地表地质构造越来越复杂,常规钻探法难以满足地基勘查的需要。为此,基于优势互补理念,将瞬变电磁法空间采样率高、地质信息丰富、地质体横向边界刻画准确等优势与钻探垂向测深精度高、分层定位准确等优势相结合,提出基于钻探约束的瞬变电磁法解释新方法,较好地克服了常规瞬变电磁法计算深度精度不足的局限,提高了视电阻率剖面的纵向解释能力。通过浩金元住宅建设区采空区探测的应用试验,圈定了测区中东部存在一个面积约0.01 km2的采空积水区,中部存在一个面积约0.009 75 km2的非采空区,其他部分均为采空区,取得了良好的应用效果。      

对瞬变电磁测深几个问题的思考(三)——瞬变电磁场关断效应及全期视电阻率的普适算法

首先给出瞬变电磁（TEM）场卷积计算式,并将关断电流变化率函数看成冲击函数,垂直阶跃脉冲激发的场分量看成输入信号,卷积结果就是任意形状关断电流的TEM响应。把电流激发脉冲看成是许多垂直阶跃函数的叠加,通过叠加这些阶跃函数的响应求得任意电流脉冲激发的瞬变电磁响应。当已知TEM场的实测值和关断电流形状,就可按编程的方法计算全期视电阻率。文中给出了2个斜坡关断电流激发的电偶极源TEM垂直磁场算例,一个为均匀半空间的响应及其全期视电阻率,另一个为三层K型地电断面的响应及其全期视电阻率。      

用瞬变电磁法识别地下电性分界面

提高瞬变电磁法资料的解释精度一直是该方法推广应用的关键。文中提出了基于反射系数的瞬变电磁地下介质电性分界面的识别方法,并给出了数学模型。由所测磁场数据在频率域内数字滤波技术计算波阻抗,再通过域的变换在时间域内建立含有反射系数的线性方程组,并解出各时间道所对应的反射系数,最终以此值为参数绘制剖面图。两个模型和一个实测数据的数值模拟计算结果表明,本文提出的方法正确、有效,并大大提高了瞬变电磁对地下电性层的分辨能力      

煤矿采空区探测中的瞬变电磁干扰压制

煤田瞬变电磁探测常在人文干扰较强的煤矿周边进行工作,采集到的二次感应场信号大多噪声水平较高,难以开展处理解释工作.为消除野外数据中的电磁干扰,根据衰减曲线形态特征,利用曲线斜率的平均值及方差统计作为干扰判别机制,并参考邻近未受干扰的测点特性,可以快速简便地压制干扰,较好地恢复原始信号.使用该方法对理论数据与实测数据进行了处理解释,结果证明了方法的有效性.将该方法应用于煤矿采空区探测中,压制干扰后的曲线反演解释异常显示出与已知资料高度的一致性,得到了与实际相符的结果.