西藏措勤盆地的地层学研究进展及上二叠统—侏罗系地层序列的厘定

本文简要总结了西藏措勤盆地相关区域的地层学研究进展。近年来,笔者及研究团队对措勤盆地及邻区进行了多次野外地质调查和室内古生物鉴定和研究,获得了一些新的发现和认识,在结合前人在相关地区取得的地层学成果和资料的基础上,厘定了该地区上二叠统—侏罗系的地层序列。措勤盆地的上二叠统是以文布当桑组为代表的灰岩和以木纠错组为代表的白云岩。三叠系存在着广海陆棚相和碳酸盐岩台地两种地层序列:前者自下而上划分为下三叠统嘎仁错组、中三叠统至上三叠统卡尼阶珠龙组、上三叠统诺利阶江让组、上三叠统瑞替阶至下侏罗统敌布错组;后者自下而上划分为木纠错组、待建的中三叠统、上三叠统诺利阶麦隆岗组和上三叠统瑞替阶至下侏罗统的确哈拉组。下侏罗统与上三叠统瑞替阶难以区分开。中侏罗统的岩性为深海-半深海相泥岩夹有基性-超基性岩。上侏罗统自下而上划分为萨波直不勒组和吐卡日组,目前尚未发现提唐阶的化石,因此推测下白垩统多尼组和吐卡日组之间有沉积间断。措勤盆地在晚二叠世—早三叠世、晚三叠世诺利期和晚侏罗世牛津期—基默里奇期都处于碳酸盐岩台地环境,冈底斯地区在中三叠世和中侏罗世发生了2期构造伸展事件,在晚三叠世诺利期末期和晚侏罗世基默里奇期晚期发生了两次构造抬升事件。构造伸展和挤压抬升造成了海平面的反复升降变化,导致了深水和浅水沉积相的垂向叠置,为油气成藏创造了良好的沉积建造组合条件。上二叠统—侏罗系地层序列还有待于进一步完善,应该加大地层古生物学的投入力度。     

致密砂岩气藏储渗单元研究方法与应用:以鄂尔多斯盆地二叠系下石盒子组为例

精细表征储层特征和储层结构是致密砂岩气藏开发中后期的主要技术需求。基于不同类型砂体的相似孔渗特征将辫状河沉积体系中河道充填和心滩砂体聚类为储渗单元,提出了储渗单元研究概念和研究思路,开展了辫状河沉积体系储渗单元发育模式研究。通过露头观测和测井相标志,识别出辫状河沉积体系中储渗单元发育四种叠置模式,即心滩叠置型、河道充填叠置型、心滩和河道充填叠置型、心滩或河道充填孤立型;基于储渗单元发育模式,提出了河流相致密砂岩气藏开发井型的适应性,指出辫状河沉积体系中河道叠置带是叠置型储渗单元发育的有利部位,是水平井开发的有利目标,辫状河沉积体系中的过渡带和洼地主要发育孤立型储渗单元,适合直井或丛式井组开发。鄂尔多斯盆地二叠系下石盒子组野外露头研究和苏里格气田加密井区井间干扰试验表明,辫状河沉积体系中储渗单元发育规模为顺古水流方向长600 m和垂直水流方向宽400 m左右,证实苏里格气田具备进一步加密到400×600 m的条件,预计可提高采收率15%～20%。     

水库运行对漫湾库区洲滩水热交换影响

以澜沧江漫湾水库库区洲滩为研究对象,依据水库运行导致的水位波动特征,同步监测洲滩内部水位、水温变化过程,核算洲滩侧向潜流交换量,建立水温与水位之间的响应关系,分析潜流交换水流路径上溶解氧、溶解性碳素变化。结果表明:水库运行引起洲滩水位周期性波动,侧向潜流交换加强,洲滩水位最大变幅达2.2 m,水库一次蓄泄过程进出洲滩的水量达3 956 m^3,洲滩边缘区潜流交换量为中心区的4~5倍;在涨水过程中,洲滩水温下降,中底层温度梯度较大,而在落水过程中,洲滩水温上升,中表层温度梯度较大;溶解氧、溶解性有机碳和无机碳在河流至洲滩潜流交换路径上同步递减,分别从3.27 mg/L、7.3 mg/L和66.0 mg/L下降至0.17 mg/L、2.4mg/L和40.6 mg/L。水库运行导致的水位波动加强了库区洲滩潜流交换,对河流物质循环产生潜在影响。     

Mid-Cretaceous Hothouse Climate and the Expansion of Early Angiosperms

The remarkable transition of early angiosperms from a small to a dominant group characterized the terrestrial ecosystem of the Cretaceous. This transition was instigated and promoted by environmental changes. Mid-Cretaceous is characterized by major geological events that affected the global environment. δ18O, palaeothermometer TEX86, and other climatic indices from marine sediments suggest rapid temperature increase during mid-Cretaceous despite occasional short cooling events. Simultaneously, terrestrial deposits in East Asia changed from coal-bearing to shale, then to red beds and evaporites. Plant assemblages and other paleoclimate indicators point to rapid aridification for mid-Cretaceous terrestrial environments. In addition, the wildfires were frequently spread all over the earth by the numerous charcoal evidence during the Mid-Cretaceous. Thus, we speculate that the seasonally dry and hot conditions of mid-Cretaceous created a fiery hothouse world. Early angiosperms increased in abundance and diversity and evolved from a few aquatic species to terrestrial herbaceous and then to the diversified flora of today. Angiosperms showed rapid physiological evolution in vein density and leaf area that improved photosynthesis and water absorption. These ecophysiological changes made early angiosperms well adapted to the hot and dry environment in mid-Cretaceous. Moreover, these physiological changes facilitated the fire–angiosperm cycles in mid-Cretaceous that likely further stimulated the early angiosperm evolution.     

热带大西洋海温异常季节内演变对中国江南地区夏季持续性高温事件影响的初步研究

中国江南地区是高温热浪灾害的高影响区。以往的一些研究发现了不同海域海温异常在年际或年代际尺度上的变化对中国南方夏季平均温度异常的影响效应。但是,关于这些关键海域海温季节内尺度变化对江南地区高温事件发生和维持影响的研究尚不多见。为此,本文利用中国站点观测、美国气象环境预报中心和美国国家大气研究中心（NCEP/NCAR）再分析以及美国国家海洋大气管理局（NOAA）海温等资料,首先以2016年江南地区夏季2次高温事件为例（分别发生在7月21日至31日和8月15日至25日）,重点探讨了热带大西洋海温季节内变化的可能贡献。在此基础上,基于1981～2016年多高温事件合成结果,进一步分析了热带大西洋海温季节内变化影响江南高温事件的可能链接过程。研究发现,热带西大西洋暖海温异常在季节内尺度上的发展与维持有利于在欧亚大陆激发出较为稳定的Rossby波列结构,使东亚及其沿海地区为深厚的高压系统控制,进而引发江南地区持续性高温事件。这种热带大西洋暖海温的阶段性增强与维持及其相应的稳定Rossby波列结构超前于持续性高温事件:在热带大西洋海温显著升高1个月之内,江南地区可能出现持续性高温事件。在季节内尺度上,热带大西洋显著暖海温异常出现明显的阶段性增强之后10天左右,北印度洋暖海温也出现了阶段性增强。这暗示热带大西洋热力异常除通过直接激发欧亚大陆Rossby波列之外,还有可能通过影响热带印度洋海温的阶段性异常,进而对江南地区高温事件的发生和维持产生一定影响。另外,在厄尔尼诺衰减并向拉尼娜转变阶段,热带中东太平洋冷海温异常和北印度洋暖海温异常在季节内的协同阶段性变化可能也对持续性高温事件有贡献。上述关键区海温的季节内变化对中国江南地区高温事件具有一定的前期指示意义,但它们的具体影响过程,特别是在季节内尺度上的协同影响效应和物理过程,尚需未来进一步研究。     

基于环境小卫星数据反演太湖叶绿素含量

以太湖为研究对象,根据环境一号卫星数据和实测得到的水面叶绿素a浓度,利用ENVI软件对太湖地区进行校正和裁剪等有关处理并获取光谱信息与实测叶绿素含量来进行建模选取,最后对模型反演结果进行对比并做精度验证。选取了遥感影像成像叶绿素a浓度值,对得到的58个样本进行分析,从样本随机选取2/3的数据用于建模,剩下1/3数据用于模型验证,得到了37个建模样本和20个验证样本,通过验证说明,本文所建立叶绿素a浓度反演模型具有较高的精度。     

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。