鄂西和尚洞石笋500年生长周期及其对区域水文变化的响应

洞穴石笋是目前高分辨率古气候研究的重要载体,拥有丰富的物理、化学及微生物类古气候重建指标。其中,与环境关系密切的石笋生长速率因具有数据采集简便、快捷、经济等优点而应用广泛,但由于影响因素复杂,其气候指示意义仍存在较大的不确定性。本研究利用前人高分辨率年代数据建立了鄂西和尚洞HS4石笋8.8 ka BP以来的生长速率序列,发现,该石笋在8.8~5.0 ka BP之间生长速率低于整根石笋的生长速率,其平均值仅为236 μm/a,而5.0 ka BP以来生长速率较之前增加1.5倍,平均达到334 μm/a。我们发现,从表象上,石笋生长速率在千年尺度上的变化趋势与指标重建的区域夏季风强度呈负相关关系,但与厄尔尼诺事件的发生频率呈正相关关系。频谱分析显示该石笋的生长速率变化呈500年周期特征,与太阳活动周期及其与厄尔尼诺与南方涛动(ENSO)活动共同影响下的区域强降水事件发生周期一致,且在部分时段两者呈同相位变化,即强降水频繁时期该石笋的生长速率更快。结合区域温度、水文特征、季风强度以及古El Ni?o事件发生频率记录,本研究认为HS4石笋的生长速率主要响应太阳活动及ENSO活动控制下当地有效降水量的变化,即降雨量大(小)则生长速率高(低)。      

近50 a ENSO时频特征及其与南海台风的相关性

【目的】分析表征ENSO事件的特征值和南海台风活动的多时间尺度结构特征及其相关关系。【方法】采用日本气象厅东京台风中心(JMA)1967-2016年西北太平洋TC最佳路径数据集,统计分析了近50 a来南海台风活动月频数。同时又采用Morlet小波变换、交叉小波变换、小波相干等方法,分析了近50 a来ENSO事件时频变化特征及其与南海台风相关性。【结果与结论】ENSO循环具有2-6 a的主周期;7-10月南海台风活动最为频繁,其频数时间序列存在准2 a尺度周期;ENSO指数与南海台风活动频数的相关表现在多个时间尺度上。1970-1978年、1995-2000年,ONI指数和南海台风活动频数在2-6 a周期尺度上具有较好的相关关系,并且南海台风活动频数变化先于ONI指数半个周期。1980-1985年间,在1.5-3 a的周期尺度上SOI指数和南海台风活动频数具有较好的相关关系,且两序列同步变化。     

粒度端元记录的靖边地区MIS 3以来的气候变化

黄土作为典型的多物源沉积物，粒度分布常呈现多峰分布。端元分析可以从复杂的沉积物粒度中分离出代表不同沉积物源和沉积动力的端元组分，在黄土研究中得到了广泛应用。利用Paterson参数化端元模型对处于毛乌素沙漠东南缘的靖边三道沟剖面粒度进行端元分离与解释，并讨论其代表的环境意义。靖边三道沟黄土可分为4个端元:EM1（众数粒径8.93 μm）为背景粉尘；EM2（众数粒径25.18 μm）为与季风环流有关的组分；EM3（众数粒径39.91 μm）和EM4（众数粒径56.37 μm）都是与冬季风有关的组分，其中EM3为黄土高原黄土主要组分，EM4与现代沙尘暴的粒级大致相同。通过对各端元组分随年龄变化的曲线进行分析，得到以下结论:该剖面记录了靖边地区自MIS 3以来经历了MIS 3（32.8~29.8 ka BP）、LGM（29.8~22.8 ka BP）、冰消期（22.8~11.3 ka BP）和全新世（8.7~1.7 ka BP）共4个气候时期。端元组分还记录了冰消期H 1事件（16.2~13.8 ka BP）、B/A事件（13.8~12.8 ka BP）、YD事件（12.8~11.3 ka BP）共3次气候快速变化事件和D-O旋回。该剖面还记录了毛乌素沙漠末次冰期经历的3次主要的扩张-收缩旋回以及全新世8.7~8.2，6.0~5.0，3.5~2.5 ka共3次干旱沙进事件。      

小冰期以来岱海地区的环境变迁与尘暴事件

根据高分辨率的湖泊沉积物粒度、Rb/Sr比、磁化率的综合分析,结合区域降水、历史记载资料,重建了内蒙古岱海地区近500年来以小冰期为特征的、具有100年准周期(经谱分析)的古环境变迁及受其制约发生的尘暴事件历史.结果表明,湖泊沉积物中Rb/Sr比值很好地反映了流域陆地受古环境状态变化控制的化学风化率的历史,而尘暴事件则主要是受冬、夏季风的相对强弱制约的.大量尘暴事件频发于小冰期干冷的气候条件下,表现为流域化学风化强度减弱、沉积物中粗颗粒含量高、中值粒径大.在转暖的现代气候下,尘暴事件很少,化学风化增强,沉积物中的粗颗粒含量及中值粒径也随之降低.但是近十几年,在化学风化仍相对较强的气候条件下,尘暴事件却呈上升趋势,这可能与人类活动造成的温室效应及土地荒漠化有关.     

华南大陆东部赣闽地区地壳厚度与泊松比研究

通过收集江西省和福建省共58个固定台站记录到的2011-01～2012-12的远震数据,利用接收函数H-κ扫描叠加方法得到台站下方平均地壳厚度和波速比估计,并通过插值得到华南大陆东部赣闽地区整体的地壳厚度变化趋势以及泊松比分布情况。结果表明,研究区地壳厚度约为28～34 km,由内陆向沿海有起伏地逐渐减薄,赣南地区同福建沿海地区地壳厚度较薄,江西东部和福建西北部地壳较厚;泊松比约为0.21～0.28,由内陆向沿海逐渐增加,赣北地区泊松比值最低,低于0.23（波速比低于1.70）,沿海地区泊松比较高,可达0.28（波速比为1.83）。并探讨了造成地壳厚度和泊松比变化的构造因素。     

Retrieving multi-scale climatic variations from high dimensional time-series MODIS green vegetation cover in a tropical/subtropical mountainous island

【Title】
There are knowledge gaps in our understanding of vegetation responses to multi-scale climate-related variables in tropical/subtropical mountainous islands in the Asia-Pacific region. Therefore, this study investigated inter-annual vegetation dynamics and regular/irregular climate patterns in Taiwan. We applied principal component analysis （PCA） on 11 years （2001~2011） of high-dimensional monthly photosynthetically active vegetation cover （PV） derived from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer （MODIS） and investigated the relationships between spatiotemporal patterns of the eigenvectors and loadings of each component through time and multi-scale climate-related variations. Results showed that the first five components contributed to 96.4% of the total variance. The first component （PC1, explaining 94.5% of variance） loadings, as expected, were significantly correlated with the temporal dynamics of the PV （r = 0.94）, which was mainly governed by regional climate. The temporal loadings of PC2 and PC3 （0.8% and 0.6% of variance, respectively） were significantly correlated with the temporal dynamics of the PV of forests （r = 0.72） and the farmlands （r = 0.80）, respectively. The low-order components （PC4 and PC5, 0.3% and 0.2% of variance, respectively） were closely related to the occurrence of drought （r = 0.49） and to irregular ENSO associated climate anomalies （r = -0.54）, respectively. Pronounced correlations were also observed between PC5 and the Southern Oscillation Index （SOI） with one to three months of time lags （r = -0.35 ~ -0.43, respectively）, revealing biophysical memory effects on the time-series pattern of the vegetation through ENSO-related rainfall patterns. Our findings reveal that the sensitivity of the ecosystems in this tropical/subtropical mountainous island may not only be regulated by regional climate and human activities but also be susceptible to large-scale climate anomalies which are crucial and comparable to previous large scale analyses. This study demonstrates that PCA can be an effective tool for analyzing seasonal and inter-annual variability of vegetation dynamics across this tropical/subtropical mountainous islandin the Pacific Ocean, which provides an opportunity to forecast the responses and feedbacks of terrestrial environments to future climate scenarios.     

Serratia sp.对铜绿微囊藻、斜生栅藻的溶藻效果

【目的】探讨一株溶藻菌S6(Serratia sp.)对富营养化水中优势蓝藻和绿藻的溶藻效果,为有害藻类的生物控制提供参考。【方法】从富营养化水体中分离到一株溶藻菌S6(Serratia sp.,GenBank登录号为KY462187),将不同浓度菌液分别加至铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）、斜生栅藻（Scenedesmus obliquus）以及两者以浓度比1∶1混合的藻液（下称“混合藻”）中,进行溶藻实验,测定14 d内实验体系中藻的生物量、叶绿素a、氨氮和总磷（TP）浓度,分析溶藻菌S6对不同藻类的溶藻效果以及对水体中氮磷的影响;运用光谱技术分析溶藻产物特性。【结果与结论】溶藻菌S6对铜绿微囊藻、斜生栅藻和混合藻的溶藻效果较佳,且菌液浓度越高,溶藻效果越佳,其中3组原菌液（2×109mL-1）处理组14 d内的溶藻率分别为89.4%、80%、78.6%。溶藻菌S6对3种实验体系氨氮和TP浓度影响较大,原菌液处理组变化最明显,其中铜绿微囊藻藻液氨氮和TP质量浓度分别下降21.24、6.21 mg/L;斜生栅藻藻液氨氮和TP质量浓度分别下降13.19、7.5...     

广东阳江夏季降水的气候特征分析

为解阳江夏季降水的气候特征,进一步做好阳江气候降水预测,利用Motlet小波分析理论、Mann-Kendal检验和滑动t检验等方法对阳江单站57年（1953—2009年）6月到8月逐日降水资料进行分析,结果表明：阳江夏季降水经历了3个阶段,由降水逐渐增加时期变化到相对干旱时期,再到现阶段降水年际变化大;主要的降水周期为7—8年,1963年是降水的突变点;小雨量级降水为主要降水类型,在1980年以来阳江夏季大雨和暴雨降水日数逐渐增多,而大雨和暴雨量级降水是降水量的主要构成。     

济宁市平原区地砂地质特征及成因分析

本文结合岩心钻探和实验测试结果,分析了地砂的地质特征,进而探讨了地砂成因。结果表明：地砂粒度以中砂和粗砂为主,主要矿物为石英（60%～75%）和长石（15%～30%）,主量元素以SiO2和Al2O3为主,发育大中型交错层理和冲刷面。以南四湖—京杭运河一线为界,湖西区地砂分布零星、面积较小,资源潜力有限。湖东区临沂组一般发育1层地砂,埋深较浅、厚度较大,是目前开采利用的主要层位;平原组一般发育1～3层地砂,整体由东北向西南埋深变深、粒度变细、厚度变薄、层数减少,目前仅在局部地段开采。地砂的成因类型为河床和辫状河三角洲沉积砂,沉积时期气候寒冷干燥、化学风化程度低、水动力条件较强、古水流方向总体由东北至西南,主要发育于晚更新世的辫状河三角洲沉积和全新世的河床沉积。     

豫西巩义地区上石炭统本溪组泥岩地球化学和富锂特征及其控制因素

泥岩的沉积序列和地球化学特征包含大量地质信息,广泛应用于沉积学及其物源分析等。豫西巩义地区上石炭统本溪组富集锂资源,但对于锂资源的来源、沉积条件等控制因素及赋存的矿物等不明确。基于野外露头等资料,综合分析豫西巩义地区上石炭统本溪组主量、微量和稀土元素特征,阐明本溪组锂富集特征,探讨本溪组的源岩、岩石风化程度、沉积物分选状况和古环境特征,进而分析本溪组锂富集的成因。结果表明：本溪组锂资源丰富,主要富集在泥岩中(Li平均质量分数为1 487×10^-6),而铝土矿Li含量较低;沉积序列表明,本溪组主要以细粒沉积物为主,形成于潟湖环境;B/Ga、Sr/Cu值等参数表明沉积时期海水为微咸水,气候条件为温湿—干热气候,处于还原环境;微量和稀土元素等综合图解分析表明,物源区母岩以长英质岩浆岩为主,灰岩和泥岩等是次要物源,化学蚀变指数、风化指数参数及图解表明源岩遭受强烈的风化作用,经历沉积再旋回作用。本溪组富锂泥岩的物源、沉积特征等综合分析表明,锂资源的富集与泥岩中高岭石、绿泥石等黏土矿物关系密切,本溪组源岩为锂富集提供物质基础,沉积物的再旋回过程、沉积环境等沉积特征影响锂资源的...     

汶川地震前GPS资料反映的应变率场演化特征

对中国大陆东西向应变率场的研究结果表明,青藏块体西部（92°E以西）东西向拉张区和青藏块体东部（92°E以东）东西向挤压区反映了青藏高原物质东向流动受到了华北 华南地块的阻挡,形成了空间跨度约900 km的压缩区,3期应变率场结果均显示南北地震带中段位于东西向压应变率高值区。川滇地区应变率场结果表明,巴颜喀拉地块东向运动的增强导致了汶川地震震源区面应变率的集中;在东西向挤压高值区逐渐向东迁移的过程中,龙门山断裂带的东西向挤压变形逐渐增强;旋转率场动态演化结果表明,2004—2007年龙门山南段的逆时针旋转变形强度有所减弱,龙门山断裂带中北部的顺时针旋转变形有所增强;主应变率分布特征由散乱到一致的演化特征表明龙门山断裂带闭锁状态伴随着挤压和右旋剪切作用的增强达到了极高点。     

河西堡花岗岩体中闪长质包体与岩浆混合作用

河西堡花岗岩体为阿拉善地块西南缘早古生代中酸性岩浆活动的产物。其中产出一些闪长岩、石英闪长岩甚至玄武岩的暗色包体，这些包体的岩相学特征暗示它们是曾经与寄主花岗岩处于同一熔融状态的基性岩浆组分的结晶产物。矿物温压计估算的结果表明，包体与寄主岩的再平衡结晶温压条件十分接近。寄主花岗岩的岩石化学、稀土元素及锶同位素组成也表现出基性组分与酸性组分混合的特点。采用Ｃ混＝ＫＣ基＋（１—Ｋ）Ｃ酸混合定量模式估算出基性组分占２０％～４０％。由此表明，阿拉善地块西南缘早古生代早期花岗岩的形成，与同一时期或更早时期的基性、中基性岩浆活动可能有着直接的成因联系。     

长营岭—龙门冲原生晕异常及找矿预测

通过对珊瑚矿田长营岭－龙门冲地区岩石地球化学测量,圈定了该区Ｗ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ、Ｂ、Ｆ等元素异常,原生晕严格受ＮＥ和ＮＷ两组断裂控制。综合评价认为处于长营岭钨锡矿带南延带的南风井多元素组合异常是矿异常,该异常明显地受ＮＥ（Ｆ９）断裂和ＮＷ（Ｆ１０）断裂控制,浓集中心位于Ｆ９断裂下盘,与长营岭矿区矿体在ＮＷ断裂下盘富集的规律相同。测区内,异常形态与北区具连续性,异常强度弱于北区,组分分带显示以隐伏花岗岩为成矿中心,但沿矿带由ＮＥ到ＳＷ并无明显的组分分带和元素组合变化,矿田内不仅矿带南延并向ＳＷ方向倾伏,而且很有可能深部隐伏花岗岩体亦分枝向南延伸。     

西江流域生态脆弱性时空分异及其驱动机制研究

流域作为人口、资源、资本都相对集中的水文单元,其生态系统结构的稳定性是区域社会经济发展的基础。流域在生态系统演变及人类频繁活动的共同胁迫下,生境敏感性增强,脆弱易损。本文以广西西江流域为例,通过对其生态脆弱性成因机制分析,依循“敏感性-压力度-恢复力”评估框架,选取11个指标构建完成流域生态脆弱性评价指标体系,以GIS技术为支撑,采用空间主成分分析法和差值法对生态脆弱性指数进行计算与分析,探究2000-2010年广西西江流域生态脆弱性时空变化特征。基于地理探测器的因子探测和交互探测模块分析各影响因子对流域生态脆弱性结果的解释力及因子交互作用对流域生境脆弱性变化的驱动机制。结果表明:① 2000-2010年,广西西江流域生态脆弱性指数多年平均值为0.69,整体处于中度脆弱状态。空间上,流域生态脆弱性表现为中部高于四周,由城市核心区往外逐步减弱的格局特征,研究时段内流域生态脆弱性综合指数多年平均值最大的为贵港市（3.40）,最小的为百色市（2.23）;时间上,10年间,流域整体生态脆弱性呈现轻微恶化的趋势,2005年流域中部及东部地区受高温影响,导致2005年流域生态脆弱性指数整体高于其他两年;② 6个因子对流域生态脆弱性的解释力强度为生物丰度指数（0.475）>高温季节温度（0.340）>植被覆盖度（0.211）>NPP（0.183）>降雨侵蚀力（0.098）>汛期降雨量（0.030）,因子交互协同作用后对结果解释力增强。     

新疆阿克苏典型山前洪积扇内高氟地下水的化学特征及氟富集机制

在内陆干旱区,作为重要饮用水源的地下水常面临氟含量超标问题。查明内陆干旱区高氟地下水的分布规律,了解氟在地下水中的富集过程及其影响因素,既可丰富高氟地下水的研究体系,也是保证内陆干旱区饮水安全的重要基础。以新疆阿克苏地区典型山前洪积扇——依格齐艾肯河-喀拉玉尔滚河河间地带为研究区,基于水文地球化学调查结果,刻画了高氟地下水的分布区;结合氟离子含量与特征性水化学指标间的关系,揭示了高氟地下水的成因机制。结果表明:①地下水中氟含量的变化范围为0.8~6.1 mg/L,83%的水样氟含量超过《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）规定的上限（1.0 mg/L）;②总体上,氟含量沿地下水流动路径逐渐增大,低氟地下水（ρ（F-）≤1.0 mg/L）分布在国道314以北的补给区,高氟地下水（ρ（F-）>1.0 mg/L）分布在国道314以南的径流区和排泄区;③高氟地下水的水化学类型以Cl·HCO₃-Na型为主,而低氟地下水则以Cl·SO₄-Na型为主,高氟地下水相比于低氟地下水优势阴离子偏向于HCO₃-;④地下水的pH值范围为7.9~8.9（均值为8.4）,表明其处于弱碱环境中。地下水中ρ（F-）与pH值呈正相关,此外构成浅层含水层的上更新统沉积物中含有黑云母、氟磷灰石等矿物,其表面存在一定数量的可交换F-,这表明水中OH-与矿物表面F-间的阴离子交换可能对氟的富集有一定贡献;⑤地下水的F-含量与Ca2+含量呈负相关,即高氟地下水中ρ（Ca2+）小于低氟地下水。考虑到氟化钙（CaF₂）是自然界中的主要含氟矿物,也是地下水中氟的主要来源,ρ（F-）与ρ（Ca2+）间的这种负相关指示着高氟地下水中可能存在去Ca2+、Mg2+作用,如阳离子交替吸附或碳酸盐岩沉淀等。研究区地下水样中ρ（F-）与ρ（Mg2+）间也呈负相关关系,且和ρ（F-）与ρ（Ca2+）间的关系高度相似,也佐证了高氟地下水中去Ca2+、Mg2+作用的存在;⑥绝大部分地下水样品都位于氯碱性指数图的负值区域,且ρ（F-）与CAI-1和CAI-2均呈较好负相关,CAI-1和CAI-2都随ρ（F-）的增大而减小,这表明高氟地下水中存在Ca2+、Mg2+与Na+间更强的交换作用,对氟富集起着重要作用。地下水中ρ（F-）与SAR间呈较好正相关关系,且高氟地下水样的SAR均值（5.71）远大于低氟地下水SAR均值（1.67）,这也进一步证明高氟地下水中的Ca2+、Mg2+与含水介质的Na+间存在强烈的交替作用,对氟的富集起着重要作用;⑦所有地下水样中的萤石均处于未饱和状态,且萤石的饱和指数（SI）与F-含量间呈现较好的正相关,这表明地下水对含氟矿物（主要是萤石）的持续溶解应是导致研究区地下水中氟富集的主要原因。与之相反,研究区所有地下水样中的方解石均处于过饱和状态（SI>0）。这表明CaCO₃的沉淀可能促进了CaF₂的溶解,导致地下水中氟离子质量浓度增高;⑧研究区低氟地下水的δ18O值介于-11.20‰~-10.67‰间,平均值为-10.94‰,而高氟地下水的δ18O值介于-11.65‰~-11.21‰间,平均值为-11.49‰,即低氟地下水较高氟地下水富集δ18O。此外,F-质量浓度较低（ρ（F-）≤3.0 mg/L）的地下水样中δ18O值与F-质量浓度呈负相关,即低氟地下水具有更正的δ18O值;F-质量浓度较高（ρ（F-）≥4.8 mg/L）的地下水样中δ18O值与F-质量浓度的相关性不显著,随F-质量浓度的增高,δ18O值基本维持不变。以上表明蒸发浓缩作用对地下水中氟的富集贡献较小;⑨研究区地下水中ρ（F-）/ρ（Cl-）比值与ρ（F-）间呈现正相关,即ρ（F-）/ρ（Cl-）比值随ρ（F-）增高呈增大趋势,这也说明地下水中氟富集的主要原因是含氟矿物的溶解,而不是蒸发浓缩作用。此外,Gibbs图也提供了证据:研究区地下水样基本处于水岩作用主导区域,表明地下水化学特征（包括氟的富集）主要受水岩作用控制,蒸发浓缩影响很小。总之,地下水中氟的富集主要由溶解作用引起,OH-与矿物表面F-间的交换也有贡献,但蒸发浓缩作用影响微弱。含氟矿物持续溶解的驱动机制是阳离子交替吸附（地下水中Ca2+与岩土颗粒表面Na+之间）及方解石沉淀所引起的地下水中Ca2+的衰减。      

河南板厂铜钼多金属矿床钻孔原生晕地球化学特征及找矿预测

板厂铜钼多金属矿区处于秦岭造山带东段的北秦岭褶皱带内,位于区域深大断裂朱阳关—夏馆断裂带中段,为河南省发现的第一个大型铜矿床。为增储开展了预查、普查工作,先后投入2.36万m的钻探工作量,将板厂铜矿带的找矿深度延伸了近千米,主矿体最大厚度达285.95 m。通过系统采集板厂铜钼多金属矿床220~76勘探线共23个钻孔的岩矿样品,初步分析了矿床原生晕的分布特征,重点对施工钻孔最多的172勘探线开展了典型构造流体运移通道的解剖研究,印证流体运移成矿具有前铜后钼的分带特征,并采用格里戈良分带指数方法建立了矿区原生晕垂向分带序列为Sb-As-Pb-Bi-Zn-Ag-Sn-Cu-W-Au-Mo,总结了矿床异常元素的分带规律,结合172勘探线矿体空间展布情况,进一步建立4个分带指数作为评价隐伏矿体空间位置的指标,为深部找矿预测提供了地球化学依据。在172典型勘探线研究的基础上,全区钻孔原生晕并结合CSAMT剖面地球物理特征进行了地质、物探和化探综合分析,预测成矿母岩（燕山期花岗斑岩）赋存位置,认为深部存在可能比目前主矿体规模更大的矿体,圈定了找矿预测靶区,为后期深部及外围勘查工作指明了方向。