穿透性地球化学在干旱戈壁荒漠覆盖区的应用 ——甘肃花牛山铅锌矿试验实例

干旱戈壁荒漠区地处我国西北部地区,天山、北山、祁连山三大多金属成矿带横贯其中,成矿条件优越,找矿尤其是找隐伏矿的潜力巨大,但受风成砂土的影响,很难获知覆盖层下方的矿化信息.穿透性地球化学已被证实是有效寻找隐伏矿的方法,其被定义为能探测深部隐伏矿体发出的直接信息的勘查地球化学理论与方法技术.笔者在花牛山铅锌矿开展土壤微细粒全量测量、金属活动态测量(水溶态测量、黏土吸附态测量、铁锰氧化物态测量)和地电化学测量多种穿透性地球化学勘查方法实测工作,结果表明,5种测量方法分析数据主成矿元素(铅、锌)异常衬度高,变异系数大,富集成矿可能性大,地球化学异常与深部隐伏矿体位置吻合,相比较而言,土壤微细粒全量测量效果最好,黏土吸附态测量、铁锰氧化物态测量和地电化学测量效果较好,水溶态测量效果稍差;所选方法技术针对干旱戈壁荒漠区寻找隐伏铅锌矿是有效的.气固介质中内生条件下的纳米金属微粒的发现为利用土壤作为采样介质的穿透性地球化学方法技术(土壤微细粒测量、金属活动态测量)提供了理论基础.电提取泡塑载体中大量的微米级的黏土矿物颗粒发现,以及微量元素异常与铁、铝等常量元素异常高度一致,初步推断地电化学测量提取过程是对黏土矿物颗粒选择性吸附过程.     

中国东部燕山期大火成岩省:岩浆-构造-资源-环境效应

中国东部燕山期的大规模岩浆活动,即侏罗纪—白垩纪(150—100 Ma)的碱性流纹岩-碱性玄武岩-金伯利岩-钾镁煌斑岩-碳酸岩及其管道系统,分布于江南造山带内侧和郯庐断裂带南段以西的华北地台内,累积面积超过30万km2.该期短时限内大规模活动的岩浆事件代表了中国东部地质历史演化中的一次大火成岩省(LIP)事件,实质控制着中生代以来中国华北—扬子地台的构造格局变化、资源能源形成与地质环境变迁.晚侏罗世—早白垩世(150—100 Ma)的大火成岩省,是中生代中期古太平洋大火成岩省沿中国克拉通东部边缘活动的一部分,是包括昂通爪哇(Ongtong-Java)(Mahoney et al.,1993;Ingle and Coffin,2004)—中国东部在内的超级地幔柱上涌,在岩石圈板片对流,挤压地幔物质快速上升,引起陆域内长英质地壳物质大规模重熔的结果,形成:(1)髫髻山组—张家口组碱性流纹质-玄武质双峰式火山岩及其管道系统,与华北大规模金-多金属矿成矿作用密切相关;(2)辽宁瓦房店—山东蒙阴—安徽栏杆,湖南宁乡—贵州镇远一带的金伯利岩—钾镁煌斑岩±碳酸岩±基性超基性杂岩及其管道系统,与金刚石、金-铂族元素等成矿关系密切;(3)辽东—胶东半岛、南岭—滇黔桂交界地区的连片花岗岩,是硅质大火成岩省(SLIP)的管道系统(plumbing systems),与金刚石矿、金-铂族元素矿、钨锡铌钽矿、锂-钾-铷-铯-铀矿等,以及油气等战略性关键金属成矿关系密切.同时,巨型岩浆作用引发的富含钾、磷及稀土等微量元素的基岩形成优质土壤层对生态多样性的助益等有利和/或有害的环境效应,直接关系到地球家园的生态环境.因此,中国东部燕山期大火成岩省产生深刻的岩浆-构造-资源-环境效应.     

钾镁煌斑岩:优质金刚石主要载体与幔源流体活动标志

钾镁煌斑岩是一类较为特殊的火山成因或浅成的超基性岩,是一种重要的深源岩石,是深源岩浆活动的标志性产物,可作为了解地幔信息的窗口,也作为继金伯利岩之后的另一种金刚石寄主岩被持续关注.全球最优质的金刚石产于钾镁煌斑岩中,主要分布于西澳阿盖尔等地.中国钾镁煌斑岩主要分布于黔湘一带、山西饮牛沟、山东大井头、湖北大洪山和西昆仑克里阳地区,综合分析认为,钾镁煌斑岩主要分布于深大断裂附近,中国钾镁煌斑岩受江南台隆西缘的都匀—贵阳—铜仁—怀化深断裂、常德—安仁深断裂以及郯庐断裂带等深大断裂带控制;贵州镇远马坪、湖南宁乡云影窝、山东平邑大井头等钾镁煌斑岩有原生金刚石产出,钾镁煌斑岩的金刚石成矿潜力仍然有待深入研究,尤以湘黔钾镁煌斑岩带、郯庐断裂带大井头等地可望突破.钾镁煌斑岩的标志性矿物有富钛贫铝金云母、钾碱镁闪石、镁橄榄石、镁铝榴石、铬尖晶石、铬铁矿等.其中S1、S2组贫铝富镁铬铁矿对钾镁煌斑岩中金刚石的形成有指示意义.中国钾镁煌斑岩活动具多期性,其中晚侏罗世—早白垩世(147—100 Ma)时期属于中国含金刚石钾镁煌斑岩和相关的金-稀土等金属矿产的重要成矿时期.     

五大连池第四纪火山岩层序划分及其构造与生态意义

大量前人成果和1:5万区调钻孔资料证实,五大连池第四纪火山地层属于水平岩层.因此,该地区第四纪火山地层的划分,是在地表岩石层序与钻孔岩石层序充分划分与对比的基础上进行的.从沉积角度看,五大连池火山地层属于松嫩盆地连续沉积过程中的第四纪短暂幕式火山喷发所形成的水平岩层.本文结合K-Ar同位素测年新资料,将该区第四纪岩石地层重新划分为11个组级地层单位.其中的火山岩石地层可以自下而上划分为:下更新统焦得布玄武岩(1.214—1.113 Ma);中更新统尾山玄武岩(0.62—0.285 Ma);中更新统笔架山玄武岩(0.24—0.132 Ma)和全新统老黑山玄武岩(距今290～288 a),对夹于其间的正常沉积地层也进行了相应的划分.对层状火山岩层序的层位划分和空间分布研究对于理解五大连池火山群的构造背景和生态环境具有特别重要的意义,五大连池火山群处于中国大陆内部的大同—大兴安岭火山岩带的最北东端,是地幔流体向北东方向流动的最前缘;这类富钾的碱性玄武岩的火山喷发活动对东北富饶的黑土地的形成具有重要贡献,火山岩在嫩江平原上塑造的台地和火山锥地形地貌对生态多样性和优质地下水的生态要素具有重要影响.     

亚洲大陆边缘沉积学研究进展(2011—2020)

近十年来,我国在亚洲大陆边缘沉积学和古海洋学研究中取得了突破性进展。在空间上,对北起拉普捷夫海、南至孟加拉湾的广大海域进行了沉积物调查取样,开展了跨纬度"源-汇"过程研究,建立了陆架第四纪高分辨率地层层序,初步揭示了构造运动、海平面变化、亚洲季风、海冰、海流以及人类活动等因素在不同时空尺度上对亚洲大陆边缘"源-汇"过程的基本控制作用。在南海通过国际大洋钻探获取的沉积记录,发现了低纬区水、碳循环直接响应地球轨道变化的证据,提出了低纬过程也能驱动全球气候变化的新认识。通过现场观测,揭示了台风、风暴潮、热带风暴等对陆架沉积和动力过程的影响,阐述了内孤立波、中尺度涡、等深流和浊流等在南海沉积物输运中的作用。对末次冰期以来暖池、黑潮、北太平洋中层水等的演化及其对沉积作用的影响研究也取得了创新性的成果。未来亚洲大陆边缘沉积学的研究应加强现代沉积过程的长期连续观测,重视地质记录中环境演变信号的精确解译,深化数值模拟技术和海洋沉积大数据的挖掘与使用。     

2018年常州一次罕见持续性雾-霾天气分析

利用常规气象观测资料、探空资料、污染物浓度及AQI资料、NCEP再分析资料等,对2018年11月24日至12月3日夜间常州持续11 d的强浓雾和严重霾天气过程进行了分析。结果表明：（1）此次雾-霾过程持续时间长、范围广、强度大、污染重。（2）中纬度地区高层持续纬向环流控制、中低层暖脊稳定存在,地面持续受均压场或弱倒槽顶部、弱冷锋前部影响,是这次持续性雾-霾过程的重要天气条件。（3）边界层内弱辐散、负涡度及弱的下沉气流是此次雾-霾天气得以长时间维持、发展的动力因子。近地层长时间水汽饱和且维持小风速利于雾-霾的长时间维持。（4）近地面高强度的贴地逆温长时间维持和持续较低的混合层高度是此次雾-霾形成、发展和长时间维持的重要热力条件。雾比霾的平均混合层高度明显偏低且霾等级越高混合层高度越低,混合层高度的变化先于能见度变化,对雾-霾临近预警有较好的指导作用。（5）弱冷空气渗透、风速适当增加、混合层高度的先期快速下降、负净辐射曝辐量绝对值的明显增大是雾爆发性增强的主要原因。     

我国无缝隙精细化网格天气预报技术进展与挑战

本文总结了2014年以来我国无缝隙精细化网格天气预报业务的技术进展,讨论了未来发展所面临的关键技术难点。无缝隙精细化网格预报技术的发展,得益于综合气象观测数据和多源资料融合分析网格实况产品的支撑,更依赖于多尺度数值预报模式和实时快速更新同化预报系统的快速发展。经过近5年的探索和努力,我国已经初步建立了针对不同预报时效的无缝隙精细化网格预报技术体系。对于0～4 h预报时效,主要基于全国雷达拼图和GRAPES-Meso模式预报,发展临近分钟级滚动外推预报技术;对于4 h到30 d预报时效,主要通过对区域或全球不同时空分辨率模式预报进行偏差订正、客观解释应用以及降尺度分析,提高预报的准确度和精细度。与此同时,研发了自动化、智能化的交互式预报制作平台,以满足客观高效制作与预报员对极端或高影响天气主观预报优势相结合的需求。发展了以格点实况分析场为参照的空间分析检验方法,初步实现了对高分辨率网格预报的质量跟踪和性能评估。未来的网格预报技术体系,需要吸纳前沿的技术研究成果,包括人工智能应用技术、高级多模式统计后处理技术和协调一致性关键技术等,并且建立统一完整的技术架构和开发标准等。     

边界层风廓线雷达测风精度分析

利用CLC-11-D型边界层风廓线雷达的5波束观测数据,对比分析了晴空、稳定性降水和对流性降水等不同类型气象条件下边界层风廓线雷达测风的准确性,并对2016年3月1日—2017年2月28日共计7300时次的晴空观测资料进行了测风质量评估,得出结论如下:在晴空条件下大气均匀稳定,水平风速和风向测量精度要优于稳定性降水和对流性降水天气,降水出现前后环境大气扰动较大是导致稳定性降水和对流性降水天气下测风精度较差的原因;150 m以下近地层高度的测风质量较差,与地杂波干扰较强有关;夏季有效探测高度最高可达6300 m左右,春秋季有效探测高度比较接近,分别为2000 m和2500 m左右,冬季有效探测高度最低,仅为1100 m左右;4个季节测风质量评估达标高度分别为900、4000、2200 m和1100 m,大气环境的湿度条件和水平风速、风向标准差的波动是影响测风质量评估的重要因素。     

气候变化对长江上游径流影响预估

利用第五次国际耦合模式比较计划(CMIP5)中5个气候模式在3种典型浓度路径(RCPs)下的预估结果驱动SWAT水文模型,预估了21世纪气候变化对长江上游年径流量、季节分配以及极端径流的影响。结果表明：预估的长江上游平均气温呈显著上升趋势,21世纪末较当前(1986—2005年)升高1.5~5.5℃,降水总体呈增加趋势,在21世纪30年代后高于当前气候平均值,21世纪末相对于当前增加5%~15%。流域内气候变化存在明显空间差异,金沙江和岷沱江流域气温升高和降水增加幅度均大于流域平均值。预估的长江上游年径流量及各月平均径流均有增加趋势,在21世纪30年代后高于当前多年平均值,21世纪中期增加4%~8%,21世纪末增加10%~15%。预估的径流年内分布的均匀性有所增加,但年际变化明显增大,极端旱涝事件的频率和强度明显增加。预估的各子流域径流变化对气候变化的响应也存在差异,金沙江和岷沱江流域年径流量、年际变化和年内分布变化小,对气候变化的响应表现为低敏感;嘉陵江流域、乌江流域和长江上游干流径流增加幅度大,同时极端丰枯出现的频率和程度增加显著,是气候变化响应的敏感区域。     

江淮梅雨期极端对流微物理特征的双偏振雷达观测研究

为研究梅雨期极端对流系统的微物理特征,利用2013—2014年江淮梅雨期间南京溧水S波段双偏振雷达探测资料和地面自动站小时降水资料,统计分析了两类极端对流降水系统的微物理特征及差异。这两类极端对流系统的定义基于地面降水强度和雷达回波顶高,分别为所有对流中降水强度最强的1%（R类:小时降水强度>46.2 mm/h）和对流发展高度最高的1%（H类:20 dBz回波顶高>14.5 km）。结果显示这两类极端对流系统仅有30%的样本重合,显示了二者之间的弱相关性。对于相同的反射率因子Z_H,R类极端对流系统的近地面差分反射率因子Z_DR通常较H类极端对流小约0.2 dB,表明R类极端对流具有较小的平均粒径。结合双偏振雷达反演的粒子大小和相态分布显示,虽然两类极端对流都表现出海洋性对流降水特征,但R类极端对流较H类极端对流的总体雨滴粒径更小而数浓度更高,导致R类极端对流系统的地面降水更强。与R类极端对流系统相比,H类极端对流系统的上升运动更强,将更多的水汽和过冷水输送到0℃层以上,有利于形成更大的冰相粒子（如霰粒子等）,并通过融化形成大雨滴。以上研究表明,梅雨期降水强度和对流发展深度并没有必然的联系,极端降水主要是中等高度的对流引起。