南海北部西沙海槽沉积物管状黄铁矿特征及其形成机理*

南海北部西沙海槽S1站位的岩心柱沉积物中广泛发育自生矿物黄铁矿,其形态以管状为主,且具有内部中空的圈层结构。使用扫描电镜、电子探针、LA-ICP-MS、SIMS等测试方法研究了管状黄铁矿的形态及圈层结构,结果显示: (1)管状黄铁矿发育内部中空的圈层结构,其中内圈层(I_py)由莓球状黄铁矿呈五角十二面体紧密堆积组成,外圈层(O_py)由晶形较好晶粒较大的八面体黄铁矿组成,并混有沉积碎屑及钙质生物壳体;(2)内圈层和外圈层分别呈现出贫S富Fe和富S贫Fe的特征,其成因是甲烷渗漏造成的局部还原环境使得As进入黄铁矿中导致晶格空缺或被扭曲,从而促进Ni、Co、Cu、Zn、Pb等微量元素的掺入;(3)内圈层、外圈层发生了明显的硫同位素分馏现象,内圈层中 δ³⁴S 平均为-37.8‰,外圈层中 δ³⁴S 平均为-29.3‰。研究认为,管状黄铁矿作为曾经甲烷渗漏的通道,其生长机制可分为3个阶段: (1)气水通道形成阶段: 向上运移的甲烷流体在沉积物孔隙中逐渐形成气水通道;(2)外圈层形成阶段: 当向上运移的甲烷与硫酸盐发生甲烷厌氧氧化时,逐渐形成晶体较大、晶形较好的八面体黄铁矿外圈层;(3)内圈层形成阶段: 随着甲烷浓度逐渐降低,在气水通道中的微生物作用下,剩余甲烷与向下运移的硫酸盐继续反应形成莓球状黄铁矿内圈层。因此,南海北部的泥岩中大量发育的管状黄铁矿常常与地层中甲烷水合物的存在有关。     

四川理塘地区二叠—三叠纪硅质岩的地球化学特征及地质意义

甘孜—理塘蛇绿混杂岩带位于西南"三江"东缘,为义敦—理塘弧盆系的重要组成部分,其内部发育大量不同时代不同类型的硅质岩。本次研究在理塘县理觉公路硅质岩夹层泥岩、泥灰岩中发现含有大量的中二叠—晚二叠世牙形石,在查日查东村附近硅质岩中采获中三叠世放射虫。通过对研究区硅质岩岩石学、地球化学特征研究,探讨硅质岩的成因类型及其沉积环境。结果表明,理塘地区硅质岩SiO_2质量分数为66.13%～85.89%, Al_2O_3质量分数为4.69%～7.85%, Al/(Al+Fe+Mn)值介于0.44～0.73之间, U/Th比值为0.10～0.19,δCe值为1.00～1.63,这些特征共同指示其为生物成因硅质岩。Al_2O_3/(Al_2O_3+Fe_2O_3)质量比为0.52～0.79, MnO/TiO_2质量比为0.05～0.27,∑REE为(49.26～165.41)×10~(–6),平均为94.37×10~(–6),(La/Yb)N比值为0.78～2.32,(La/Ce)N比值为0.72～1.26,指示其应形成于大陆边缘环境。理塘地区理觉公路和查日查东村二叠—三叠纪大陆边缘型硅质岩的厘定,不仅丰富了甘孜—理塘蛇绿混杂岩带的物质组成,也为甘孜—理塘洋盆二叠—三叠纪地质演化提供了新的证据。     

1960-2015年青海三江源地区降水时空特征

青海三江源地区是中国生态系统最为敏感和脆弱的地区,其降水特别是生长季降水的波动,是影响本区及江河中下游水资源安全、生态系统可持续发展的关键因素。综合线性趋势、Mann-Kendall检验、BG分割算法、R/S、EEMD等多方法细致辨识了1960-2015年研究区降水量序列的时空特征。结果显示：① 三江源降水量总体呈现弱增趋势,21世纪以来降水量显著增加,各子源区气候倾向率不尽相同;② 年、季降水量自东南向西北递减,澜沧江源区夏季降水和黄河源区秋季降水呈弱减趋势,雨量弱减区在空间上呈斑块状分布;③ 年、季降水量年代际变化和增湿率的空间差异较明显,春夏季降水气候倾向率与经纬度、海拔的复相关性显著高于冬季;④ 20世纪90年代中后期,各子源区降水总体显现增强信号,并于2002年前后发生突变;⑤ 年际和低值年代际显著周期是造成降水量变动的主要因素;⑥ 除澜沧江源区夏季降水趋于减少外,其他年、季降水量变化呈现增幅不一的转湿趋势;⑦ 横向比较各子源区可见,长江源区降水变化更能表征高原气候变化。研究结果显示,研究区降水时空序列变化具有明显的区域和季节差异性特征,与以往类似研究存在些许差异,可见为有效提高气候序列演变过程及突变诊断的准确性,仍需进一步融合多方法实施集成分析。     

非典型周期和气候突变的识别与判定

通过两种新方法分析了无锡站降水年际变化的突变性、周期性等特征,揭示了旱涝演化的自然规律。研究表明,1934、1978、2013年是我国近现代气候突变的临界点,这是旱涝演化的自然选择;无锡站年际降水的观测历史可分成四个特征不同的时段,每个时段节点对应的都是一次气候突变;气候突变会改变年际降水序列的一致性,分段法研究可以大幅度降低模拟难度、提高预测效率。发现并确认了3个气候突变点,实现了超长缺测中断期(13a)旱涝趋势的精确插补,完成了无锡站近百年降雨序列的周期性分析与旱涝趋势预测模拟,研究成果改变了近现代气候历史无法细分的现状。     

近六百年来长江三角洲地区城镇空间与城镇体系格局演变分析

基于历史文献、古地图和现代遥感数据,引入历史学古代城镇形态复原方法,复原（提取）明代以来长江三角洲地区113座城镇7个时间断面（1461年、1820年、1930年、1970年、1980年、2000年和2010年）下的城镇边界,采用扩张速率、扩张效率、首位度指数和位序-规模法则,分析了近六百年来区域城镇空间与城镇体系等级规模演变格局。取得以下研究结果：\mathrm{①}研究时段内,区内城镇用地总规模由205.98 km²增加到6442.19 km²,扩大了31.27倍;城镇扩张经历了萌芽阶段（明清时期）、起步阶段（民国至改革开放前夕）、成长阶段（改革开放至2000年）和加速阶段（2000—2010年）,城镇扩张速率不断加快,但扩张效率有待提升;\mathrm{②}在城镇等级规模空间格局上,明清时期南京与苏州为区内的一级城镇,民国后,上海逐渐取代其地位,从五级城镇发展成为区域核心城镇,四级以上城镇主要集中在长江干流沿岸和太湖流域,五级以下城镇大多集中在安徽;城镇体系呈首位型分布,城镇首位度较高,且改革开放后的城镇首位度较明清与民国时期要高,不同等级规模城镇之间差距扩大,大城镇优势较强。近30年,长江沿岸城镇发展加速,苏锡常都市圈、南京都市圈等逐渐形成并快速发展。     

三峡库区龙门寨危岩体崩塌产生涌浪研究

长江两岸高耸的危岩体对航道、沿岸居民带来巨大安全隐患。大宁河属于长江一级支流，龙门寨危岩体位于大宁河上，距离巫山县城仅1 km。利用FLOW-3D软件，模拟了145 m、175 m两种水位工况下龙门寨危岩体崩塌产生涌浪过程和涌浪传播过程。模拟结果表明，涌浪在145 m水位工况下最大浪高约为17.9 m，175 m水位工况下最大浪高约为11.6 m；在巫山县的五个码头处，两种水位工况最大涌浪爬高分别约为10.9 m、3.8 m；根据涌浪高度，对大宁河进行危险分区，145 m水位工况下极高危险区长度约4.4 km，很高危险区长度约1.9 km；175 m水位工况下极高危险区长度约3.0 km，很高危险区长度约1.0 km。研究结果有助于防控龙门寨危岩体潜在涌浪灾害危害，保障大宁河航道和巫山县码头安全，同时也为三峡库区滑坡涌浪灾害提供了预警依据。      

基于最大球算法定量表征土体空间孔隙网络

孔隙网络控制着土体渗流、排水固结与基质吸力等重要工程性质。本文介绍了多孔介质孔隙网络最大球建模基本原理与算法。以显微CT扫描振捣干法生成的南京粉砂试样为例,采用最大球算法建立了试样三维重构模型表征单元体(REV)的空间孔隙网络球棍模型,计算得到了样品REV尺度的孔隙网络参数,统计发现,孔隙半径、喉道半径、孔隙配位数、孔隙截面形状因子、喉道截面形状因子与喉道长度等孔隙参数均近似服从正态分布,孔隙体积近似服从衰减型指数分布。孔隙与喉道半径分别分布在100μm与65μm以内,两者数学期望分别为40. 0μm与18. 0μm;配位数分布在25以内,数学期望为5. 1;孔隙与喉道截面形状因子分别分布在0. 01~0. 04与0. 01~0. 05的区间内,两者数学期望分别为0. 019与0. 033;喉道长度分布在100~800μm以内,数学期望为292. 22μm。同时发现,样品中体积小于1. 5×10^7μm^3的小孔隙数量超过90%。本方法可应用于土体细观孔隙结构的定量表征。     

高强耐热铝合金钻杆材料优选

铝合金钻杆的使用性能是制约深部钻探技术发展的“瓶颈”。本文综合考虑孔内工况因素和钻杆性能因素，以钻柱组合设计为基础准则，从特深孔钻探工程技术需求出发，开展了高强耐温铝合金钻杆材质选择和评价的试验研究。试验结果表明：2219铝合金固溶时效制度分别为535 ℃/1 h、165 ℃/20 h，2618铝合金固溶时效制度分别为530 ℃/1 h、200 ℃/20 h；2219铝合金在高温长时间暴露后的室温力学性能优于2618铝合金，在高温瞬时条件下的力学性能劣于2618铝合金；2219铝合金中含有Zr，该元素在热暴露过程中起到减缓溶质扩散速率的作用，这对提高热暴露后的剩余强度是有利的。     

北大巴山早古生代辉绿岩地球化学特征及其地质意义

对南秦岭北大巴山地区广泛分布的一套基性岩墙群中的辉绿岩进行采样,并进行了锆石U-Pb年代学、全岩地球化学分析。结果显示,岩石形成年龄为435~433 Ma,为早志留世晚期岩浆活动产物。这些辉绿岩具低硅、高碱、高钛的碱性岩特征。岩石微量及稀土元素具板内玄武岩特征,轻稀土元素相对富集,轻重稀土元素分异明显,富集不相容元素Ba、Nb、Ta,而K、Y、Yb相对亏损;K及Rb的负异常表明岩石源区残留角闪石或金云母,部分熔融模拟结果显示岩石起源于尖晶石角闪石岩高程度部分熔融。综合地球化学特征及前人研究结果,认为北大巴山地区在早古生代处于大规模伸展裂陷背景下,岩石圈的拉张诱发了低熔点的交代岩石圈地幔熔融,进而形成了这条碱性岩浆带。     

水资源约束下的河西走廊城市经济脆弱性时空演变及其影响因素

城市经济脆弱性作为当前脆弱性研究中的重要领域，为人-地系统耦合研究提供了新的视角，并为城市可持续健康发展提供有益的决策支持和管理方法。依据城市经济脆弱性内涵，基于暴露度、敏感性、适应能力构建了城市经济脆弱性评价指标体系，运用熵权TOPSIS法评价河西走廊地区及区域内五市的城市经济脆弱性，并采用障碍度模型识别影响区域城市经济脆弱性变化的因素。结果显示：（1）2006—2015年，河西走廊地区城市经济脆弱性呈现出先曲折下降（2006—2011年）再波动上升趋势（2012—2015年）；（2）河西走廊地区的城市经济脆弱性具有明显的空间特征，经历了东西高、中部低到整体较高的演变过程；（3）阻碍河西走廊地区城市经济脆弱性降低的障碍因子由适应能力逐步转变为暴露度。针对河西走廊地区各市主要障碍因子，提出针对性优化措施。