武汉市城镇扩张适宜性与景观生态安全格局的时空耦合关系研究

城镇用地扩张与景观生态安全格局之间存在空间上的关联性与冲突性,为探究城镇扩张适宜性与景观生态安全格局的耦合关系,本文以武汉市为例,在2001、2007和2014年3期ETM遥感影像解译的基础上,结合武汉市高程、坡度、全国第二次土地调查与变更调查数据、道路交通网络数据等构建武汉市土地利用时空数据库。从自然环境因素与区位条件因素两大方面构建城镇扩张适宜性评价指标体系,利用GIS空间分析获取武汉市城镇扩张适宜性分布特征,采用最小阻力模型(MCR)构建武汉市景观生态安全格局。从空间分布特征与时间演变特征两个维度研究城镇扩张系统与景观生态系统之间的耦合关系。     

小冰期时中国南方地区降水模式的差异研究

小冰期是过去一千年中全球气候变化的重要事件之一。关于小冰期时中国季风区和西风影响区气候变化的对比研究众多,但是缺乏中国南方地区降水模式时空差异的研究,难以了解中国南方地区降水变化规律。为了系统地了解小冰期时中国南方地区降水的复杂性,本文将中国南方地区划分为东南—华南沿海地区、中部地区以及西南地区三个区域,总共选取了19条高分辨率的古气候记录进行对比研究,主要有以下几点认识:(1)相对于中世纪暖期而言,小冰期期间中国南方东南—华南沿海地区的气候偏湿,这可能与雨带在中国南方的滞留时间延长和沿海地区受台风的影响增强有关。(2)中国中部地区秦岭南麓和神农架高山林区在小冰期时期主要呈"冷湿"的模式,差异在于秦岭南麓区域主要在小冰期中后期偏湿,这与中部其他区域偏"冷干"的模式不同。这种区域差异可能是由于地形地势和大气环流的复杂性导致。(3)中国西南地区受印度夏季风和东亚夏季风的共同影响,且该区域地形复杂,其气候变化在小冰期时期存在更加明显的空间差异,没有呈现出比较一致的降水模式。与小冰期期间的降水变化不同的是,近30年东南—华南沿海地区除了台湾和雷州半岛,其他区域降水明显减少,可能受气温和人类活动等因素的影响。通过结合高分辨率的古气候记录,我们系统分析了中国南方小冰期的干湿模式在时空上的差异及其可能的影响因子,这对于认识小冰期时中国南方不同区域降水的复杂性及未来旱涝灾害的防控具有一定意义。     

班公湖-怒江缝合带东段丁青地幔橄榄岩成因:来自钻孔ZK02地幔橄榄岩矿物学及地球化学特征约束

丁青蛇绿岩位于班公湖-怒江缝合带东段,是该缝合带出露面积最大的蛇绿岩。为查明岩体成因,在丁青东岩体中实施了一口165.19m的钻孔。除最顶部有约0.5m厚的第四系残坡积物外,其余均为地幔橄榄岩。结合显微镜鉴定将岩心划分出17个岩性单元层,岩性主要以方辉橄榄岩为主,夹少量纯橄岩和含铬铁矿纯橄岩。地幔橄榄岩中橄榄石的Fo变化于88.79~93.73,铬尖晶石的Cr^#变化于44.33~81.66,揭示丁青地幔橄榄岩可能经历过约20%~40%的中高度部分熔融作用;全岩地球化学分析表明其具有富镁（MgO=45.98%~49.45%）、贫铝（Al₂O₃=0.19%~1.37%）和贫钙（CaO=0.28%~0.70%）的特点,属于熔融程度较高的地幔残余物质。岩石具有明显不同于阿尔卑斯蛇绿岩的轻稀土元素富集特征,指示区内地幔橄榄岩先经历了较强程度的部分熔融,后经历了俯冲消减过程中的流体交代。利用地幔橄榄岩中的铬尖晶石成分计算母熔体Al₂O₃含量对应的FeO/MgO值,与不同构造环境原始岩浆成分相比较,发现丁青地幔橄榄岩母熔体大多处于玻安岩中。纯橄岩氧逸度估算FMQ=-3.05~-0.71,方辉橄榄岩氧逸度FMQ=-3.89~+1.47,显示丁青地幔橄榄岩有俯冲作用的参与。通过丁青钻孔岩心的研究,提出丁青东岩体可能形成于俯冲带之上的弧前环境这一观点。     

西太平洋地球动力学问题与未来大洋钻探目标

西太平洋区域是全球地质构造和海陆相互作用最活动的区域,经过50多年的大洋钻探研究,人们对西太平洋弧后海底扩张成因、俯冲工厂的动力学机制、地幔演化过程、发震带、热点岩浆活动、沉积古环境等都有了深入研究和分析,但是西太平洋边缘海盆具有很大的构造多样性和复杂性,仍然有很多的科学目标和科学问题有待进一步开展研究.本文详细分析了边缘海盆的大洋岩石圈演化特殊性,原位上地幔蛇纹岩化的程度,初始俯冲与初始扩张的形成机制,海台、海山、海岭、洋脊、洋隆的属性,洋中脊水热循环活动的强度及其对大洋岩石圈演化的影响,岩石圈共轭张裂与破裂模式与机制,大洋红层与异常沉积这7个方面的科学问题,并建议就流体地球化学剖面、海山岩浆剖面、穆绍海沟与加瓜海脊、Ayu海槽、卡罗琳海岭系统、Eauripik海岭、冲绳海槽、莫霍面这8个关键具体目标开展详细的地球物理刻画并提出具有全球意义的钻探建议,为今后实现中国领导的全球大洋钻探工作提供思路.      

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。     

二叠系火山碎屑岩气藏天然气地球化学特征及气源分析——以四川盆地成都—简阳地区永探1井为例

2018年12月底,在四川盆地二叠系火山岩发育地区部署的风险探井永探1井测试获得22.5万m³/d的高产工业气流,实现了二叠系火山碎屑岩的重大勘探突破,展现了火山碎屑岩气藏的巨大勘探潜力。本文根据该钻井成果资料,应用分析化验数据,采用不同地区气-气对比方法,开展了成都—简阳地区天然气地球化学特征分析、源-储接触关系解剖及气源综合对比。在此基础上,对二叠系火山碎屑岩气藏天然气成因进行了鉴别,对天然气来源进行了判识。结果表明：永探1井火山岩气藏天然气均为典型的干气,干燥系数达0.997,CH₄质量分数高,平均为99.03%,C₂H₆质量分数低,平均为0.35%,C₃H₈几乎没有,不含H₂S;天然气甲烷、乙烷碳同位素值均较轻,甲烷碳同位素平均值为-32.17‰,乙烷碳同位素平均值为-34.27‰,且岩心及镜下可见大量残余沥青,天然气成因鉴别分析表明永探1井火山岩气藏天然气为原油二次裂解气;通过源-储接触关系解剖以及天然气甲烷、乙烷碳同位素对比分析,表明永探1井火山碎屑岩气藏天然气主要来源于德阳—安岳台内裂陷内发育的巨厚下寒武统筇竹寺组优质烃源岩,部分来源于中二叠统。     

四川盆地东北部砂岩型铀矿石及铀的存在形式特征研究

四川盆地东北部砂岩型铀矿含铀层位为下白垩统苍溪组,主要矿化产在苍溪组第一韵律层下部砂岩或砾岩层中。岩矿鉴定表明,主要含矿岩性为细—中粒砂岩,砂岩矿物碎屑主要为石英,胶结物主要为方解石,含少量黄铁矿。扫描电镜和电子探针分析表明,含矿岩石中除了矿物碎屑石英、胶结物方解石和黄铁矿外,还含有钛铁矿、方铅矿和铀石。铀石为岩石中铀的主要存在形式,少量铀以沥青铀矿形式存在。     

Effect of inherent anisotropy on the strength of natural granite residual soil under generalized stress paths

It is universally known that residual soils behave very differently from sedimentary soils. While the latter is widely known as cross-anisotropic, little is known regarding the strength anisotropy of residual soils. This study presents how the inherent anisotropy affects the strength of natural granite residual soils under generalized conditions, where intact specimens were carefully prepared and sheared under triaxial compression, extension, simple shear, and hollow cylinder torsional shear tests. The strength of natural residual soil, in terms of ultimate stress ratio M and undrained shear strength S_u, is found to be significantly anisotropic in a different way from normally consolidated clays with the maximum strength obtained under triaxial compression and the minimum under simple shear or at intermediate principal stress direction. As a result, the existing method failed to measure the anisotropy degree of the studied soil. Two parameters were proposed accordingly to quantify the anisotropic strength under general conditions, taking the special strength anisotropy pattern and cohesive-frictional nature of GRS into account. The proposed parameters enable the direct comparison of strength anisotropy among soils. This study serves as a data set to better understand residual soils regarding their anisotropic behaviors under generalized conditions. Although specific to granite residual soils in China, this study is expected to be more widely applicable to other weathered geomaterials.

     

四川地形扰动对降水分布影响

引入一维加权平均的谱分析方法定量研究四川地形强迫对该区域降水分布的影响。结果表明:纬向地形和冬季降水谱峰锁相于同一波长（475.8 km）,呈共振关系,地形与其他季节降水呈漂移关系,这与经向和纬向上环流变动有关,即冬季纬向环流占主导,纬向地形触发的大气波动对冬季降水策动作用大;夏季降水是各种不同尺度系统相互作用的结果,地形是重要因素之一。经向和纬向地形特征尺度分别为296.8 km和475.8 km,反映了地形强迫的中尺度特征,且纬向地形谱峰比经向大1个数量级,纬向强迫更明显。夏季降水谱峰比冬季大2个数量级,降水系统纬向特征尺度比冬季小约150 km,说明夏季在纬向地形强迫下,降水系统尺度减小的同时其强度大大增加,这在一定程度上可以解释中尺度对流性降水在夏季偏多。四川夏季最大降水位于雅安地区,其地形扰动比四川整体扰动更明显,故产生的降水也更大。夏季降水和经向地形锁相于同一波长（37.1 km）,经向地形对雅安夏季强降水起关键作用。     

The generation and its sealing condition of natural gas in the Tadong area

Focusing on the two natural gas exploration geological problems with abundant source of oil cracking gas in the late stage and the sealing condition of the oil cracking gas reservoir, the kinetics of oil cracking gas and the evaluation parameters of gas cap rock are adopted to the study on the natural gas accumulation conditions in the Tadong area. Both the study on the kinetics of oil cracking gas and the statistical results of reservoir bitumen reveal that the geological formation of oil cracking gas in the Tadong area is located in the top of Cambrian. Two kinds of oil cracking gas geological models at least, namely well Mandong-1’s early rapid generation model (Middle Ordovician-end Silurian) and peak cracking model (with the natural gas conversion rate >90%), namely well Yingnan-2’s two-stage generation model of oil cracking gas, have been set up. The oil cracking gas of Yingnan-2 in the late stage is very significant in the evaluation of natural gas exploration in the Tadong area. The evaluation results of the cap rock show that the microscopic parameters of cap rock from the lower assemblage of Cambrian-Ordovician are better than those from the upper assemblage. The former has strong capillary sealing ability and higher cap rock breakthrough pressure than the upper assemblage, with strong sealing ability, so that natural gas dissipates mainly by diffusion. According to the above investigations, the lower assemblage Cambrian-Ordovician natural gas of Kongquehe slope, Tadong low uplift and Yingjisu depression in the Tadong area prospects well.