渤海湾北部滦河三角洲晚更新世以来沉积环境划分及碳埋藏速率的评价

【研究目的】 开展渤海湾北部滦河三角洲晚更新世以来不同沉积环境的划分,计算分析碳埋藏速率的大小和控制因素,进一步评价区域碳储能力。【研究方法】 本文对BXZK03孔岩芯开展晚更新世以来的古沉积环境恢复,并取样分析了包括粒度、年代(AMS14C 和OSL)、含水量、有机碳、总碳和其他营养成分等在内的测试指标。【研究结果】 该孔晚更新世以来地层自下而上划分为泛滥平原、海滩沙脊、浅海、障壁沙坝(三角洲前缘)和潟湖的沉积环境单元,各沉积单元平均有机碳埋藏速率大小依次为：障壁沙坝51.47 g/(m²·a)>海滩沙脊32.59 g/(m²·a)>浅海7.82 g/(m²·a)>潟湖4.66 g/(m²·a)。总碳、有机碳与各营养元素具有显著(P< 0.01)线性相关关系,方差分析显示沉积速率和碳浓度分别是滦河三角洲碳埋藏速率的主要控制因素。【结论】 滦河三角洲沉积物中有机碳浓度相对较低,但是在全新世三角洲沉积速率较高,使得有机碳埋藏速率也相对较高,因此具有一定的碳储能力。     

基于核磁共振的不同含水率黄土古土壤冻融循环试验研究

为明确不同含水率古土壤在冻融循环作用下其微观结构特性及古土壤损伤机制,采用核磁共振扫描仪对不同含水率冻融循环后的古土壤试样进行测试,研究冻融循环和含水率共同作用对古土壤微观结构的影响及土体内部损伤变化。结果表明:冻融循环下不同含水率使土体内部产生不同程度的损伤,损伤程度为含水率大的土体大于含水率小的土体。随着冻融循环次数增加,T₂谱曲线信号幅度增加,孔隙结构改变,大孔隙、最大孔隙含量增加,中孔隙含量减小; 同时含水率较大的土体孔隙体积增大幅度大于含水率较小的土体,说明在季节冻土区建设工程中含水率越大土体越易发生破坏,因此在工程中应注意防排水问题。依据损伤力学原理,得出土体颗粒连续性与孔隙率关系,进而得出有效应力与孔隙率关系; 根据核磁扫描结果,建立孔隙率与冻融循环次数关系,最终推导出古土壤有效应力与冻融循环次数关系表达式。研究成果为季节冻土区古土壤地层建设工程提供理论指导。     

化学作用下高庙子膨润土屏障性能演化行为

深地质处置库运营过程中,受地下水化学成分、可能泄露的核素等近场化学条件影响,膨润土工程屏障性能可能发生衰减。围绕化学作用下膨润土屏障性能的演化行为,以我国北山处置库预选场地为工程背景,以内蒙古高庙子膨润土为研究对象,首先介绍了高庙子膨润土的基本物理性质及北山预选场地近场化学条件;在此基础上,详细总结了化学作用下高庙子膨润土水力、力学及阻滞等屏障性能演化行为相关研究成果。结果表明:化学作用对膨润土持水、渗透特性的影响可分别依据渗透吸力及双电层理论解释;化学作用下膨润土膨胀力的衰减与其水化膨胀机制有关,化-力耦合及化-水-力耦合作用下膨润土变形特性因渗透固结、化学软化效应而发生改变;膨润土的吸附与扩散特性受核素浓度、离子环境、pH值等因素影响。最后,提出化学作用下膨润土屏障性能演化研究应重点关注的方向。     

深部水文地质研究的机遇与挑战

经济社会快速发展需要更多的能源与资源保障,地球深部资源与能源极其丰富。“向地球深部进军”是经济社会发展需要与资源勘查开发技术、经济效益成本承受能力相匹配的必然发展趋势。随着“碳达峰、碳中和”战略目标的提出,绿色低碳高质量发展成为时代发展的主旋律。为满足能源、资源保障和生态环境保护等重大需求,加大清洁能源勘探开发力度、提高碳封存能力、强化地质储能研究等显得尤为重要。深部水文地质作用与此息息相关,亟待重视和加强研究。本文采用文献分析法,通过学科发展历程与热点焦点问题的综合对比研究,对深部地下水分布与循环理论研究、深部地下水地质作用下地热与锂资源成藏、深部地热-干热岩与页岩气等清洁能源开发、深部咸水层CO₂地质封存、地质储能等方面涉及的深部水文地质研究现状和未来趋势进行了分析总结,认为深部水文地质在高温高压条件下地下水循环动力机制、物质能量转换过程、水岩相互作用、成热成藏机理和勘查监测技术精准度等方面尚需深入系统的研究,而储层非均质性刻画、热源机制、深部资源能源可持续开发技术、人工干预下深部资源环境演变特征、水力压裂诱发地震以及断层对流体触发的敏感性和触发过程演变等是未来应给予重点关注的关键性问题。     

长江经济带某石化场地土壤中污染物分布与微生物特征

从长江经济带某在役石化场地采集了3个点位不同深度的土壤样品,测定了石油烃等污染物的含量和微生物的群落结构,以揭示污染物分布规律和微生物特征。结果显示,3个点位污染程度不同,但污染物含量均随深度先升高后降低,最高含量均出现在埋深4.0 m左右,即地下水位附近。土壤中C6-C9高达5 302 mg/kg,C10-C40高达625.6 mg/kg,芳烃高达455.2 mg/kg,卤代烃高达41.54 mg/kg。土壤微生物的丰富度和多样性随深度增加而降低,同一深度土壤微生物的丰富度和多样性随污染物含量增大而降低。门水平上Actinobacteria、Firmicutes和Spirochaetes的相对丰度和石油烃含量显著正相关(p<0.05),属水平上Streptomyces、SCADC1-2-3、Desulfitobacterium和Cryptanaerobacter的相对丰度和石油烃含量显著正相关(p<0.05)。     

Petrogenesis of the Early Jurassic Longtang and Menglong Peraluminous Granites in Tengchong Terrane, and their Tectonic Implication

A comprehensive study of zircon U-Pb geochronology, in situ Hf isotopes, whole-rock major and trace element geochemistry, and Nd isotopes was carried out for two Early Jurassic two-mica granites (Longtang and Menglong) in the southern part of the Tengchong terrane, which is in the northern part of the larger Sibumasu terrane. We assess the origin of the granites and explore their possible genetic relationship to the Paleo-Tethyan regime. LA-ICP-MS zircon U-Pb dating shows that they were simultaneously emplaced in the Early Jurassic (ca. 199 Ma). They have SiO2 contents of 69.7–75.1 wt% and are mainly strongly peraluminous with alumina saturation index (ASI) values ranging from 1.06 to 1.46. They show similar Mg# (0.29–0.42) to experimental partial melts of metasedimentary rocks under continental pressure-temperature (P-T) conditions. They are enriched in light rare earth elements (LREEs) relative to heavy rare earth elements (HREEs), with moderately negative Eu anomalies and flat HREEs patterns. They show negative εNd(t) values (?9.0 to –12.4) and εHf(t) values (?8.0 to ?9.1). Elemental and isotopic data suggest that they most likely to formed by muscovite-dehydration melting of a metapelitic source at lower temperatures in the range of 700°C to 750°C. The granites might represent a post-collisional tectonic setting response to Paleo-Tethyan regime.     

Carbon Isotope Stratigraphy of the Cambrian System in the Eastern Tarim Basin, China

The ultra-deep Cambrian System in the Tarim Basin is an important field for petroleum exploration, while fine division of the Cambrian strata remains controversial. In recent years, carbon isotope stratigraphy of the Cambrian System has been established and widely used. Here, we report an integrated profile of carbonate and organic carbon isotopic values (δ13Ccarb and δ13Corg) from cuttings of the Tadong2 Well in the eastern Tarim Basin. Three carbon isotope anomalies of BACE, ROECE and SPICE were recognized on the δ13Ccarb profile. Three apogees and a nadir on the δ13Corg profile and the onset of ROECE on the δ13Ccarb profile were suggested as boundaries of the present four series of the Cambrian System. Suggested boundaries are easily identifiable on the gamma logging profile and is consistent with the previous division scheme, based on biostratigraphic evidence in outcrop sections. Abnormal carbon cycle perturbations and organic carbon burials during the BACE and SPICE events might be related to the reduction and expansion of a huge dissolved organic carbon reservoir in the deep ocean of the ancient Tarim Basin.     

北伊里安盆地北缘海底滑坡特征及成因研究

北伊里安盆地位于澳大利亚板块与太平洋板块的汇聚挤压边缘,自晚白垩世开始,澳大利亚板块不断向北移动,与太平洋板块发生多次挤压碰撞,形成了构造活动复杂区域,由此为盆地北缘海底形成广泛滑坡提供基础。通过分析盆地北部高精度的二维地震资料,对海底滑坡特征进行了详细刻画,识别出海底滑坡的3个构造单元：头部、体部和趾部,不同部位都具有其典型的地震特征。该区域海底滑坡广泛发育,分为陆坡/陆架滑坡、水道壁滑坡、峡谷滑坡和块体流沉积4种类型。结合该盆地的区域地质背景,认为板块之间的俯冲碰撞等构造运动对海底滑坡起了主要控制作用,在海底地形坡度作为内因和沉积物供给速率、海平面变化、地震活动等外界因素的共同作用下诱发海底滑坡。     

1470年以来中国东部季风区降水变化规律及趋势预估

超长系列的降水资料是分析气候变化和预估未来区域水安全形势的重要支撑,但目前观测资料只有几十年时间尺度,利用相关历史文献资料进行系列重建是延长现有观测资料的主要手段。基于《中国近五百年旱涝分布图集》和1959年以来实测降水资料,重建1470—2019年中国东部季风区的长序列降水数据,分析近550 a以来区域降水变化规律,剖析气候自然变异规律和人为气候变化对历史降水的影响,并通过CMIP6中等分辨率气候系统模式下的4种情景降水数据预估未来降水变化趋势。研究表明:①东部季风区降水年际分布不均,有明显的丰枯变化,1470—1691年整体处于枯水期,1692—1924年处于丰水期,1925年至今处于枯水期,存在准181 a周期;② 1991年后人为气候变化的影响已经显现,海河、黄河下游和长江流域部分降水倾向率发生显著变化,东部季风区总体降水增加趋势加快;③在未来气候变化情景下多年平均降水量较基准期（1961—1990年）显著增加,季节性变化加大,区域旱涝风险加剧。由于未来气候情景的不确定性,未来降水趋势预测的可信度尚未可知,需要进一步增强风险分析。     

基于聚落考古信息的中国北方农牧交错带东段历史耕地覆盖格网化重建*

中国北方农牧交错带是半农半牧、时农时牧的地带,此类区域因其独特自然环境和社会经济发展过程,准确地重建耕地覆盖难度较大。采用能够指示农业活动时空位置的考古遗址信息重建历史耕地覆盖,是提高此类区域耕地覆盖重建结果可靠性的有效途径之一。本研究选择位于中国北方农牧交错带带宽最大的东段作为研究区,使用聚落考古信息与历史文献重建了辽、金、元、明4个时期5'×5'的耕地覆盖变化。结论如下: (1)从辽代至明代,研究区耕地面积总量减少了98.0%,元明时期的耕地显著少于辽金时期,表明该区发生了从半农半牧到牧业的根本转变。(2)辽代耕地分布范围最大,金代耕地分布范围有所缩小,辽金时期均呈现“插花式”的分布格局,元代耕地分布范围急剧缩减,至明代仅有零星耕地分布。(3)研究区耕地覆盖变化受气候变化和人文因素的双重影响。辽金时期,气候相对温暖湿润,统治者重视农业发展; 元明时期,气候寒冷干燥,民族习惯以牧为主。基于聚落考古信息重建的历史时期耕地覆盖,不仅再现了该区域“插花式”的耕地分布格局,还刻画了该区由农转牧的土地利用变化过程。