遥感与地球系统科学

地球作为一个高度复杂的非线性系统,各圈层(大气、海洋、陆地、生物、冰雪圈、固体地球)尤其是人类活动等任何组成成份的变化,都会引起地球系统的变化。人类可持续发展面临的巨大科学挑战之一是认识人类赖以生存的、复杂变化的地球系统,认识地球系统如何变化及主要驱动因素,认识地球系统未来变化趋势及如何提高对全球变化的适应能力。卫星独特的全球覆盖和日尺度的观测改变了地球科学的研究方法,它强调所能探测到的多时空尺度上的物理动力过程,在全球范围应对气候变化、能源和环境挑战具有重要作用,揭开了地球系统多学科交叉的新纪元。以地球系统的视野,抓住驱动地球系统的关键循环过程(如能量、水、生物化学循环),是当前地球系统科学的发展趋势。地球系统科学(全球变化)研究需要长期稳定、准确性较高的卫星观测数据,以水循环为例,卫星遥感具备获取全球范围水循环关键参数能力,但是系统性综合观测能力不足,整体精确性受到综合化的可靠空间数据集的限制。目前中国正在积极研制发展新型水循环卫星WCOM(Water Cycle Observation Misssion),并寄希望以此为核心传感器发起全球分布式水循环观测星座系统,进一步提高中国在国际水循环观测与地球系统科学研究方面的话语权与领先能力。     

北京后沙峪凹陷的第四纪地层划分与构造演化

通过对北京平原北部昌平、顺义、朝阳等区域的多个深孔资料、尤其后沙峪地区G3钻孔资料的深入分析,并开展磁性地层学及孢粉测试成果研究,建立了钻孔的磁性地层序列,结合南口—孙河断裂、顺义断裂以及黄庄—高丽营断裂的活动性研究成果,确定了后沙峪凹陷的第四纪地层格架,分析了凹陷的构造演化过程。结果表明,后沙峪凹陷上G3孔下更新统底界为511.7 m,中更新统底界为175.5 m,上更新统底界为31.6 m。在燕山期晚期,黄庄—高丽营断裂形成,控制了北京凹陷的西部边界,在北东向顺义断裂和北西向南口—孙河断裂共同作用下形成后沙峪凹陷。进入第四纪后,G3钻孔地层在早、中、晚更新世的沉积速率分别为0.198 mm/a、0.255 mm/a和0.243 mm/a;各条断裂活动速率的差异性客观反映出各块体之间的升降特点。由于后沙峪凹陷处于黄庄—高丽营断裂的上盘,同时也是顺义断裂的下盘,因此,断裂间的相互运动在第四纪沉积作用下形成了后沙峪凹陷。     

新疆库车坳陷古近系膏泥岩层分层特征及沉积演化分析

库车坳陷古近系库姆格列木群下部的膏泥岩段存在明显的分层特征,根据岩性序列变化将其划分为5个亚段,自上而下依次为第1亚段(上泥岩段)、第2亚段(上化学岩段)、第3亚段(中泥岩段)、第4亚段(下化学岩段)、第5亚段(下泥岩段)。该岩性序列在克拉苏构造带不同部位发育程度不同,东部的克深-克拉地区发育第1~3亚段,仅西部DB303井附近发育完整的5个亚段。通过解剖各亚段内部岩性特征,明确其分布规律,并对库姆格列木群沉积初期的古地貌和沉积环境进行初步探讨,确立各亚段原始沉积演化序列和沉积模式。研究认为:(1)库姆格列木群沉积时期古地貌为东高西低,地貌幅度小;(2)膏泥岩段沉积序列呈碎屑岩-化学岩交替发育特征,受古地貌影响,不同地区发育的岩性序列旋回个数不同,但岩性序列变化规律相同。     

新疆东准乌须克劳格岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、Hf同位素特征及其地质意义

新疆东准噶尔琼河坝地区近年来找矿获得重大突破,发现了一系列重要的矿产,这些矿产基本上围绕该地区出露面积最大的乌须克劳格岩体分布。该岩体组成比较复杂,主要岩性为二长花岗岩和花岗闪长岩。采用LA-ICP-MS技术测得花岗闪长岩和二长花岗岩锆石~(206)Pb/~(238)U年龄分别为428.9±1.9Ma和427.2±1.7Ma,被解释为岩石的结晶年龄。2类岩石都属于过铝质-钙碱性系列花岗岩,具有较高的铝、钙含量,K_2O/Na_2O值普遍偏低,介于0.15~0.40之间;稀土元素配分曲线呈现右倾特征,稀土元素总量较低,轻稀土元素相对富集,负Eu异常不明显;在微量元素原始地幔标准化蛛网图上,高场强元素Th、Nb、Ta、P、Ti等相对亏损,大离子亲石元素Rb、Ba、U、K、Sr等相对富集,具有高Ba、Sr含量和高(La/Yb)_N、Sr/Y值,显示出高Ba-Sr花岗岩的特征;同时岩体具有高正ε_(Hf)(t)值和年轻的模式年龄。这些地球化学和同位素特征表明,晚志留世乌须克劳格岩体是大陆边缘弧环境下大洋板片熔融的产物。     

便携式高频地波雷达海流探测长周期工作性能试验

2013年1月29日至3月15日在台湾海峡西南部海域进行了OSMAR-S100便携式高频地波雷达与浮标观测海流数据的长周期对比试验,验证了雷达系统在探测海流方面的准确性、可靠性和稳定性.通过实测海流与雷达矢量流的复相关分析,选定3 m层的海流为对比代表层.试验期间实测流速为0.0~120.0 cm/s,雷达海流有效探测区内的矢量流流速、流向的观测误差较小,能够满足实时监测海洋表层流的需要,高精度区流速、流向的均方根误差分别为9.1 cm/s和24.8°,边缘区的均方根误差为13.3~24.8 cm/s和39.4°~39.6°,与国内外达到业务化运行要求的同类产品实际观测精度相当.     

南海南部陆缘地质流体类型及其油气成藏意义

南海南部陆缘蕴藏着非常丰富的油气资源。为了解南海南部陆缘流体活动系统以及与油气藏之间的关系,以高精度2D地震资料为基础,对南海南部陆缘流体活动系统的类型、地震反射特征、以及对油气成藏的意义开展了研究。在南海南部陆缘发现了多种流体活动系统,包括:泥底辟/泥火山、气烟囱、管状通道、与构造断层相关的流体活动系统。这些流体活动系统具有不同的地震反射特征,常常出现含气强振幅异常带、弱振幅杂乱反射带以及"下拉"或者"上拱"地震反射形态等流体活动系统的标志特征。流体活动系统受到构造运动和沉积因素的影响,并且与深部高温高压塑性流体密切相关,流体活动系统优先发育在地层薄弱部位。流体活动系统及所伴生的断裂和裂隙常常作为油气富集区的运输通道;并且流体活动系统所运移的强溶蚀性流体和深部热液流体有利于油气储层的形成,特别是对于碳酸盐岩储层的改造尤为明显。因此,流体活动系统不仅能作为油气运移通道,也可以改善储层,对油气成藏具有重要意义。     

上海地区第三硬土层间粉土夹层抽水沉降效应分析

现场对上海第三硬土层间粉土夹层即第⑩夹层承压含水层实施抽水试验,对水位、地表沉降及深层沉降进行观测,采用三维渗流及比奥固结理论模拟,分析了深层承压水抽水过程中的地层垂向变形与地下水水位变化之间的关系,为超深基坑地下水控制提供了依据。     

岩溶塌陷灾害的岩溶地下水气压力监测技术及应用

文章系统、全面地介绍了岩溶地下水气压力监测技术及其应用成果。该技术在监测成孔、孔口的密封及监测频率等方面创新性地提出了相关的工艺方法,能真实、及时且充分地反映出岩溶管道裂隙系统中的地下水气压力变化特点,可为岩溶塌陷的机理研究、监测和预警提供科学依据。岩溶地下水气压力监测技术工艺简单、操作方便、成本低廉,经过20多年的改进,已成功应用于全国11个典型岩溶塌陷区,服务于高铁、水源地、油气管线、市政建设等潜在岩溶塌陷风险性评价、安全降深、监测预警等方面,取得了很好的效果。      

银额盆地哈日凹陷Y井天然气产层时代厘定及其意义

银额盆地哈日凹陷Y井钻遇多层天然气显示层,并对井深2946.0~2951.0m井段射孔压裂,获天然气9.15×104m3/d(无阻流量)。对浅层天然气显示层确定为白垩系银根组无异议,但获得工业气流的产层时代归属尚存争议。通过镜质体反射率(Ro)随深度的变化规律的研究,以及利用钻井岩心实验分析获得泥岩地球化学特征对沉积物源区沉积环境的判别,约束了二叠系与白垩系巴音戈壁组的不整合界面位于第9次取心(岩心底深2593.80m)与第10次取心(岩心顶深2909.60m)之间;地球物理测井自然伽马、电阻率等曲线在2792.0m出现突变,确定二叠系与白垩系巴音戈壁组的不整合界面为2792.0m。明确了Y井天然气产层为二叠系,指示了二叠系良好的油气资源前景,区内今后油气勘探应以二叠系为主要目的层。     

银额盆地及邻区石炭纪小独山期—二叠纪紫松期岩相古地理

采用野外地质调查与室内研究相结合的方法,根据野外地质调查收集的沉积岩岩石学特征、古生物及沉积构造标志,结合室内地球化学分析测试结果,总结研究区的沉积相划分标志,将研究区石炭系—二叠系阿木山组(干泉组)划分出6种沉积相,即辫状河三角洲相、冲积扇相、滨海相、碳酸盐岩台地相、浅海陆棚相和海相火山岩相,并进一步划分为13种沉积亚相。浅海陆棚相和滨海相是研究区沉积的主体,碳酸盐岩台地相次之,辫状河三角洲相和冲积扇相仅在靠近敦煌-阿拉善-狼山古陆及马鬃山-拐子湖中间隆起带的部分有分布,海相火山岩主要分布于裂谷中心火山喷发带。