Soil erosion susceptibility assessment and validation using a geostatistical multivariate approach: a test in Southern Sicily

A certain number of studies have been carried out in recent years that aim at developing and applying a model capable of assessing water erosion of soil. Some of these have tried to quantitatively evaluate the volumes of soil loss, while others have focused their efforts on the recognition of the areas most prone to water erosion processes. This article presents the results of a research whose objective was that of evaluating water erosion susceptibility in a Sicilian watershed: the Naro river basin. A geomorphological study was carried out to recognize the water erosion landforms and define a set of parameters expressing both the intensity of hydraulic forces and the resistance of rocks/soils. The landforms were mapped and classified according to the dominant process in landsurfaces affected by diffuse or linear water erosion. A GIS layer was obtained by combining six determining factors (bedrock lithology, land use, soil texture, plan curvature, stream power index and slope-length factor) in unique conditions units. A geostatistical multivariate approach was applied by analysing the relationships between the spatial distributions of the erosion landforms and the unique condition units. Particularly, the density of eroded area for each combination of determining factors has been calculated: such function corresponds, in fact, to the conditional probability of erosion landforms to develop, under the same geoenvironmental conditions. In light of the obtained results, a general geomorphologic model for water erosion in the Naro river basin can be depicted: cultivated areas in clayey slopes, having fine-medium soil texture, are the most prone to be eroded; linear or diffuse water erosion processes dominate where the topography is favourable to a convergent or divergent runoff, respectively. For each of the two erosion process types, a susceptibility map was produced and submitted to a validation procedure based on a spatial random partition strategy. Both the success of the validation procedure of the susceptibility models and the geomorphological coherence of the relationships between factors and process that such models suggest, confirm the reliability of the method and the goodness of the predictions.     

青藏高原季节性冻土的时空分布特征

利用青藏高原72个气象台站的冬季逐日冻结深度资料, 采用动力学Q指数和小波分析方法, 研究了青藏高原季节性冻土的时空变化特征. 结果发现: 青藏高原季节性冻土各站点相互间的动力学Q指数在高原大部分地区都比较小, 仅在高原南部部分站点值较大, 表明在高原上总体来说季节性冻土的动力学结构是一致的. 各站季节性冻土1980年代前后的Q指数在高原主体也都比较小, 只是在高原东南部和柴达木盆地的部分地区Q指数较大, 表明在高原大部分地区季节性冻土变化的动力学结构特征没有发生突变. 青藏高原季节性冻土总体上呈现下降趋势, 在20世纪80年代中期有一次均值突变, 突变以前的冬季平均冻结深度在93 cm左右, 突变以后的冬季平均冻结深度下降了10 cm左右. 高原季节性冻土冬季平均深度有准4 a的周期变化.     

祁连山不同植被类型对积雪消融的影响

为研究祁连山植被对积雪消融的影响, 利用人工调查积雪深度逐日变化量和积雪盖度变化, 并结合空气雪面感热通量(SH)观测, 对祁连山水源林生态站排露沟流域海拔2 600～2 700 m青海云杉林、灌丛林、林缘、阳坡草地在2003-2007年的积雪消融进行了研究, 每年的观测从10月降雪开始到翌年5月积雪消融完结束, 共获取数据134 400个. 结果表明: 当SH<0时, 积雪消融停止;当SH>0时, 积雪消融开始;植被可以减缓积雪消融速率, 有植被的地方消融速率减慢, 反之则加快;不同植被消融速率大小顺序为草地>林缘>灌木林>乔木林;同一植被、不同坡向消融速率不同, 半阳坡云杉林＞半阴坡云杉林＞阴坡云杉林. 积雪含水率随气温升高而增大, 1月融化积雪占整个积雪的5%, 2月增大到28%, 大量积雪在3月消融, 占55%. 从坡位看, 下坡消融速率最大;在一个垂直带上, 低海拔消融速率大于高海拔. 温度是影响积雪消融的主要因子, 积雪消融速率随温度升高而增大, 反之则减小.     

青藏高原西部赛利普中新世火山岩源区:地球化学及Sr-Nd同位素制约

青藏高原拉萨地块西部赛利普地区新生代火山岩依据主量元素可划分为超钾质、钾质和钙碱性系列,主要的岩石类型为粗面安山岩、粗面岩,一个超钾质岩石的40Ar-39Ar年龄为17.58Ma,指示出火山活动为中新世.超钾质、钾质和钙碱性火山岩都显示出富集LREE及LILE(Th、U)、亏损HFSE(Nb、Ta、Ti)的特征.超钾质火山岩具有较高的K2O(6.31%～8.55%)、MgO(6.75%～8.96%)、Cr(270.7×10-6～460.4×10-6)、Ni(142.3×10-6～233.9×10-6)含量,较高的(87Sr/86Sr)i(0.71883～0.72732)和较低的εNd(-14.78～-15.37),指示可能起源于一个前期亏损并经后期俯冲作用改造的富钾的方辉橄榄岩富集地幔源区.钾质火山岩具有比超钾质火山岩低的K2O、MgO、Cr、Ni含量以及高的Ba、Sr含量,初始87Sr/86Sr为0.71553～0.71628,初始143Nd/144Nd为0.51197～0.51198,在空间上与超钾质火山岩共生,可能是前者母岩浆的演化产物.钙碱性火山岩具有较高的Sr(881.7×10-6～1309.2×10-6)、Sr/Y比值(50～108)和较低的Y(12.05×10-6～18.02×10-6),明显亏损重稀土Yb(0.93×10-6～1.30×10-6),类似于典型的埃达克质岩成分特征但相对高钾,并具有相对低的(87Sr/86Sr);(0.70928～0.71374)以及高的εNd(-7.90～-10.91),指示起源于富钾增厚下地壳物质的部分熔融.区域上拉萨地块超钾质岩、钾质岩与N-S向地堑系在空间上共存、时间上相吻合,由此本文认为拉萨地块中新世钾质.超钾质岩和南北向地堑系的形成可能与中新世早期北向俯冲的印度大陆岩石圈断离有关.     

青藏高原东南木里地区二叠纪苦橄岩的Os-Sr-Nd同位素地球化学研究

本文报道了在青藏高原东南木里地区发现的二叠纪苦橄岩和与其共生玄武岩的主微量元素地球化学特征以及Os-Sr-Nd同位素组成。苦橄岩和与其共生玄武岩受地壳混染作用影响较小。根据苦橄岩的Ti/Y比值和初始的Os同位素组成,将木里苦橄岩分为两类:高Ti/Y型苦橄岩和低Ti/Y型苦橄岩,其中高Ti/Y型苦橄岩具有高的γ_(Os)= 5.3～ 10.7和ε_(Nd)= 5.9～ 6.4,与全球典型洋岛玄武岩的Os和Nd同位素组成接近,代表了地幔柱源区的同位素特征;而低Ti/Y型苦橄岩具有低的γ_(Os)=-4.1～ 1.2和ε_(Nd)= 3.2～ 5.0,可能表明受到了SCLM(大陆岩石圈地幔)源区物质的混染。与其共生的玄武岩具有低的γ_(Os)=-3.5～-1.6和ε_(Nd)=-0.6～ 0.7,表明其来自于不同于低Ti/Y型苦橄岩也有异于高Ti/Y型苦橄岩的地幔源区,但是也可能受到了SCLM物质的混染。基于Nd-Os同位素的地幔柱与SCLM的二端元混合模型显示:低Ti/Y型苦橄岩可能是SCLM物质组分与地幔柱起源的苦橄质原始岩浆混合形成的;与苦橄岩共生的玄武岩可能是由地幔柱来源的玄武质岩浆与SCLM小比例熔融的熔体混合形成的。     

西藏冈底斯带措勤地区则弄群火山岩锆石U-Pb年代学格架及构造意义

大规模的则弄群火山岩呈带状近东西向展布于西藏冈底斯带中北部地区.对出露状况较好的措勤地区则弄群火山岩进行了锆石U-Pb定年,以建立其年代学格架便于区域对比.措勤地区则弄群火山岩多数锆石具有生长振荡环带,部分锆石显示核边结构.在措勤达雄北西部上覆于中二叠统下拉组灰岩的1件则弄群英安岩样品的LA-ICP-MS锆石U-Ph年龄为130±1Ma,1件则弄群流纹岩样品的SHRIMP锆石U-Pb年龄为129±3Ma;在措勤达雄北东部与下白垩统多尼组碎屑岩呈断层接触的1件则弄群英安岩样品中的锆石具有两组LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄,最年轻的一组(包括增生边)为121±1Ma,较老的一组(包括核部)为131±1Ma;在措勤南西部1件则异群流纹岩样品的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为111±1Ma,与措勤地区花岗岩类的侵位时代相当.这些高质量的锆石U-Pb年代学数据表明,措勤地区的则弄群火山作用很可能开始于约130Ma,停息于约110Ma,持续时间约20Ma.区域对比表明,东西延伸约1000km的则弄群火山作用同时发生在约130Ma.区域上目前的年代学数据结合同时代岩浆作用的分布特征表明,冈底斯带中北部地区早白垩世岩浆作用不太可能由新特提斯洋壳向北的低角度或平板俯冲产生.     

新疆塔里木北缘色日牙克依拉克一带泥盆纪花岗质侵入体的确定及其地质意义

位于新疆南天山色日牙克依拉克一带发育较多的中酸性侵入岩,前人均划为石炭纪侵入岩,作者对其中花岗闪长岩锆石进行SHRIMP定年,获得侵入岩形成年龄387±8Ma,另有一组捕获锆石的年龄为418.4±6.5Ma,通过对这些侵入岩的岩石学研究,结果显示该区泥盆纪侵入岩均具较典型活动陆缘侵入岩的特征.结合区域岩浆活动资料及前人成果,初步确定在塔里木北缘木札尔特、色日牙克依拉克、虎拉山南缘野云沟至库尔勒一带在古生代为一活动陆缘.     

利用InSAR技术研究黄土地区滑坡分布

InSAR技术能够获取大面积、连续、高精度的地表垂直形变信息,可用来监测地震、火山、滑坡等自然灾害造成的地表形变。文章介绍了InSAR技术在监测陕北黄土地区滑坡中的应用,首先进行野外地质勘察和TM光学遥感影像解译,接着通过EnviSat SAR数据差分干涉处理,获取研究区干涉形变场,提取出滑坡位移量,最后详细分析黄草湾至董家寺沿线一带的滑坡变形范围,并划定出了4个有一定变形的重点监视区。     

长春季节性冻土地区土体微观结构与水分迁移的关系

利用扫描电子显微镜(SEM)技术,从土体微观结构特征出发,对长春—吉林公路某路段季节冻土的粒度成分、结构单元体成分、孔隙特征及结构特征进行了定量分析,并对其与水分迁移的关系进行了讨论。从SEM图像定量分析中可以看出,研究路段的土体,其微观颗粒——结构单元体、孔隙的定向性均较差,粒内微小孔隙发育,土体尽管在粘粒含量较高的情况下,也表现出孔隙主要在1~2μm内分布,即毛细孔隙极发育,说明样品具有各向同性的特点,即在外界条件相同的情况下水分迁移的通道在水平和垂直方向上具有相同的性质。