西藏班戈错水菱镁矿藻类成矿实验及其成因分析

目前关于天然水菱镁矿的形成认识主要有蒸发沉积成因和生物成因两类。前人在室内成功制备出水菱镁矿矿物,证实了该矿物的无机成因理论,但是实验结晶条件明显高于西藏班戈错的寒冷气候条件和水化学条件,并且班戈错湖水通过自然蒸发结晶也难以形成水菱镁矿矿物,而这一认识与周边阶地上正在形成水菱镁矿的现象相矛盾。因此,自然蒸发沉积可能不是现阶段班戈错水菱镁矿的主要形成过程,而已有研究表明,藻类具备诱导形成碳酸盐矿物的能力,本文利用西藏班戈错Ⅲ湖湖水及其藻类开展室内模拟实验,并与无藻类的湖水自然结晶结果相对照,探讨藻类生命活动与班戈错水菱镁矿的成因联系。研究发现,藻类不仅能够适应高盐度盐水环境（矿化度117.3 g/L）,并且在其光合作用过程中还能显著提高周围水体pH值（最高可达10.564）,诱导并促进球碳镁石在藻类网状节点处结晶沉淀,该矿物进一步脱水即能够形成水菱镁矿矿物;而人为提高班戈错Ⅲ湖湖水Mg2+浓度也仅能结晶形成三水菱镁矿矿物,无球碳镁石或水菱镁矿结晶析出。因此,西藏班戈错水菱镁矿的形成过程与藻类生物成矿作用密切相关,但是有关球碳镁石向水菱镁矿转变的具体条件以及藻类成矿作用的具体分子机制仍不清楚,有待于进一步研究。     

青藏高原气候变化若干前沿科学问题

在全球变化的背景下,青藏高原冰冻圈和大气圈正在发生快速变化,对“亚洲水塔”和“第三极”的生态环境带来深刻影响。研究并梳理了近年来青藏高原气候变化的若干前沿科学问题的研究进展,如高原极端气候事件变化及其与大气环流的关系;高原变暖放大效应及海拔依赖型变暖的物理机制;再分析资料在高原气候变化应用的适用性;气候模式在高原资料稀缺地区的模拟偏差特征及不确定性;以及不同升温阈值下高原气候变化的预估及其风险等。同时展望了高原气候变化研究的前沿问题和科学难点。认清高原气候变化研究的前沿科学问题,可为“一带一路”倡议顺利实施提供科学依据。     

中国西部寒区流域冰川水文调节功能研究

冰川作为固体水库以“削峰填谷”的形式显著调节径流丰枯变化,冰川的水文调节功能对于中国西北干旱区至关重要。使用现有VIC-CAS模型模拟得到中国西部寒区2014—2100年径流预估数据,从趋势和波动变化相结合的视角,基于径流变差系数法,构建了冰川水文调节指数（Glacier_R）,分析了9个寒区流域冰川径流变化的稳定性,详细剖析了历史时期（1971—2010年）和未来到21世纪末这些流域冰川水文调节功能的强弱变化。结果表明：历史时期及RCP2.6和RCP4.5情景下,除长江流域外,青藏高原其余流域的冰川径流减小时间节点为2020s,西北内陆河流域则为2010s。历史时期及RCP2.6和RCP4.5情景下至21世纪末,尽管西部寒区大部分流域的冰川径流呈减少趋势,但波动幅度减小或无明显变化,冰川径流稳定性增强或无变化。总体上,西北内陆河流域的冰川水文调节功能较高,青藏高原流域的冰川水文调节功能较低。RCP2.6和RCP4.5情景下,至21世纪末,西部寒区各流域冰川水文调节功能均呈现减弱趋势,西北内陆河流域减弱更加显著,如RCP4.5情景下,木扎提河冰川水文调节功能降幅达25.4%,而青藏高原各流域的冰川水文调节功能一直处于较低水平。从年代际变化来看,1970s—2010s是寒区流域冰川水文调节功能较强的时期,1980s和2000s两个时段冰川水文调节功能尤强;RCP2.6和RCP4.5情景下,未来到21世纪末,冰川调节功能明显减弱。减弱的时间节点不同,最早为1970s,最晚为2020s。     

不同覆盖措施对高寒地区剥离的草皮块堆放温湿度及成活的影响

重大工程建设会扰动高寒草地,法规要求扰动区草皮层应予以剥离,待工程建设后再用于恢复原生植被,当前对剥离草皮堆放成活的影响研究较少。试验设计遮阳网与穿孔膜两种覆盖条件,探讨分析其对剥离的草皮块堆放与铺植利用后土壤温湿度及草皮块返青覆盖度的影响,研究结果表明：遮阳网覆盖堆体较自然地表日均土壤温度显著降低,同时各深度层极大延长冻结期,降水对土壤水分的补充效应延后,并造成堆放期水分大量损失;穿孔膜覆盖堆体较自然地表提高了土壤温度,阻碍了降水对土壤水分的补充,并造成堆放后土壤吸持水能力降低。遮阳网覆盖的草皮块返青覆盖度显著高于穿孔膜覆盖的返青覆盖度,堆放期日平均土壤温度>0 ℃的堆放日数与草皮块返青覆盖度的线性拟合较好。工程建设中应尽量缩短堆放时长,采用透水透气类覆盖材料,增加土壤与空气热量交换,以维持更长的冻结期,并适时补充水分,提高草皮块铺植的恢复成效。     

太湖流域降雨与太湖水位关系分析

太湖流域快速城镇化、水利工程建设等人类活动对流域水文过程产生了较大影响。基于1981~2018年太湖流域日降雨、太湖水位实测资料,分析了流域降雨与太湖水位涨幅关系,旨在揭示变化环境下该地区降雨与水位关系的变化特征及可能的驱动因素。研究表明,2000年以来太湖水位抬高趋势明显,但同等时段降雨量条件下对应的太湖水位涨幅有所下降,且降雨量越大,太湖水位涨幅减小的越明显;流域各时段降雨与太湖水位涨幅相关关系约0.9,流域10d雨强每增加50mm,太湖水位涨幅约16cm。该研究成果可为太湖水位的中长期预报,尤其是对入汛前、入梅前等关键时间节点的太湖水位调控、雨洪资源利用等流域管理工作提供参考。     

定向钻进技术与装备在穿层定向长钻孔中的应用

针对硫磺沟煤矿工作面常规施工单孔深度不足、有效孔段短、钻进施工效率低、钻孔孔径小等诸多问题,提出采用窄体式ZDY4000LD（C）型履带钻机、第二代随钻测量系统（YHD2-1000（A）型）等附属定向设备进行穿层定向长钻孔成孔技术,以提高钻孔成孔精度、钻孔深度,增大钻孔孔径等参数,减小煤层因受采动影响,导致工作面瓦斯涌出量增大的问题。现场试验施工了4个大直径穿层定向长钻孔,孔深300 m以上钻孔成孔率达到100%,孔深最深399 m,最大钻孔孔径193 mm,钻进总进尺1581 m,平均孔深395.25 m,钻孔抽采效率显著增加。其中3号钻孔最大抽采混合流量8.3 m³/min,最大抽采纯量1.6 m³/min,瓦斯抽采浓度51%,瓦斯抽采效果显著。     

胶东辽上金矿床C、O、S、Pb同位素组成及矿床成因

辽上金矿床是胶莱盆地东北缘地区近年来新发现的一处特大型金矿床,以黄铁矿、白云石为载金矿物而区别于"焦家式"、"玲珑式"金矿床。为探讨新类型金矿床成矿流体特征和成矿物质来源,对该矿床载金白云石C、O和黄铁矿S、Pb进行了同位素分析。结果显示,载金矿物白云石中δ~(13)C_V-_(PDB)值为-4.60‰_(～-)3.60‰,δ~(18)O_(V-SMOW)值集中在9.6‰～10.6‰;黄铁矿δ~(34)S值为+7.2‰～+9.4‰,均值为+8.2‰;黄铁矿~(206) Pb/~(204) Pb、~(207)Pb/~(204) Pb与~(208) Pb/~(204) Pb值分别为17.027～17.576、15.435～15.503、37.706～38.205。结合胶莱盆地构造-岩浆演化背景,认为辽上金矿床C-H-O含矿流体主要源于地幔,上升过程中有大气降水参与及壳源成矿物质混入,具有壳幔混合特征,成因类型为含金黄铁矿碳酸盐脉充填型低温热液金矿床。     

南秦岭柞水—山阳矿集区金铜矿床成矿规律与找矿方向

南秦岭柞水—山阳矿集区地质构造和岩浆活动强烈,矿床(点)成群成带分布,成矿条件良好。在长期找矿实践、成矿地质背景分析和典型矿床解剖的基础上,综合研究认为,区内金矿主要受EW向断裂或EW向韧-脆性剪切带与NE向张扭性叠加构造控制,寒武系水沟口组、泥盆系星红铺组与大枫沟组是金的赋矿地层。金矿体呈近EW向大致等间距展布,单个矿体在延伸方向呈透镜状、哑铃状、囊状等,具尖灭再现特征,构造叠加部位矿体厚大、品位较高。区内金矿床类型多为中-低温热液型、远成低温热液型,成矿时代为印支—燕山期。夏家店等已知金矿床深部及外围、区域断裂旁侧次级近EW向与NNE向断裂交汇部位、构造转折端、构造虚脱部位等是寻找金矿的有利靶区。铜矿分布于山阳—凤镇大断裂两侧,成矿类型以斑岩型-矽卡岩型为主,构造热液改造型、隐爆角砾岩型次之。斑岩型-矽卡岩型铜(钼)矿受燕山期构造-岩浆活动控制,赋存于燕山期斑岩体与围岩接触带内;矿体产状多受岩体与围岩接触面控制,呈似层状、透镜状产出。燕山期中酸性小岩体及其与围岩的接触部位、东西向三级断裂带附近是寻找铜(钼)矿的首选靶区。本次研究建立了柞水—山阳矿集区金铜矿床区域成矿模式,总结了找矿标志,通过成矿规律、成矿作用及物探、化探、遥感异常特征系统分析,认为区内找矿潜力巨大,并提出了3片金铜(钼)成矿远景区,指出下一步的找矿方向。     

东南极LGB69冰芯1712-2001年气温变化记录的初步研究

南极冰芯记录着过去气温、降水等气候环境参数以及影响其变化的太阳活动、火山作用等各种因子变化,是研究古气候、古环境变化及其影响机制的良好载体.东南极LGB69冰芯高分辨率的地球化学分析表明:①该冰芯的水当量年平均积累率高达259 mm/a,利用δ18O和Na+季节性变化和火山喷发标志层,通过数年层的方法确定其沉积时间为290 a(1712-2001年)±2 a;②该冰芯δ18O与邻近的戴维斯站气温距平5年滑动平均值(1968-2001年)之间具有良好的正相关关系,是有效的气温代用指标,1712-2001年该地区气温是一个波动变暖的过程,划分为4个阶段,小冰期结束于1914年,20世纪5年滑动平均气温距平年平均值较小冰期末次冷阶段升高0.30C;③Morlet小波分析表明,1712-2001年该冰芯δ18O(气温)和积累率(降水量)均存在约11年、约22年和约60年的共同周期,多重时间周期的嵌套表明其对气候变化非常敏感.上述研究结果为进一步重建南极气候冷暖、降水序列变化,以及研究太阳活动、火山作用等因子对气候变化影响的内在规律奠定了基础.     

一种基于机器学习算法的岩性填图方法

通过野外地质调查与机器学习方法的有机融合,提出了一种基于梯度提升决策树算法的岩性单元填图方法。研究以多龙矿集区为模型试验区,选择1∶5万勘查地球化学数据为基础预测数据,以1∶5万区域地质图为参考,进行基于梯度提升决策树算法的岩性预测填图模型试验。首先选择研究区内小范围空白区开展野外填图,建立原始数据集并初步构建岩性单元与预测数据对应关系;其次利用机器学习方法对预测数据进行多分类任务,进而开展目标填图区预测填图工作;最后通过概率选区选定概率较低目标区,开展进一步的小范围野外地质调查填图,对原始数据和知识库进行补充,迭代循环以上流程,直至预测填图达到要求。试验显示,随着迭代次数的增加,模型精度不断提高,并在7次迭代后模型准确率达到87%。该方法强调在实际应用中野外地质调查与基于机器学习预测填图的深度融合,以及野外实地工作在整个流程中的重要性和不可或缺性;同时能够充分挖掘已有数据资料的有用信息,用于辅助修正已有岩性填图内容,或根据已勘探区资料对邻近的未勘探区进行岩性分类,有效减少野外填图工作量,是对岩性填图方法、地质单元定量预测识别的有益探索,为区域地质填图工作提供了新的参考思路和辅助手段。