A two-layer model for studying 2D dissolved pollutant runoff over impermeable surfaces

Dissolved pollutants in stormwater are a main contributor to water pollution in urban environments. However, many existing transport models are semi-empirical and only consider one-dimensional flows, which limit their predictive capacity. Combining the shallow water and the advection–diffusion equations, a two-dimensional physically based model is developed for dissolved pollutant transport by adopting the concept of a ‘control layer’. A series of laboratory experiments has been conducted to validate the proposed model, taking into account the effects of buildings and intermittent rainfalls. The predictions are found to be in good agreement with experimental observations, which supports the assumption that the depth of the control layer is constant. Based on the validated model, a parametric study is conducted, focusing on the characteristics of the pollutant distribution and transport rate over the depth. The hyetograph, including the intensity, duration and intermittency, of rainfall event has a significant influence on the pollutant transport rates. The depth of the control layer, rainfall intensity, surface roughness and area length are dominant factors that affect the dissolved pollutant transport. Finally, several perspectives of the new pollutant transport model are discussed. This study contributes to an in-depth understanding of the dissolved pollutant transport processes on impermeable surfaces and urban stormwater management.     

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。     

基于低成本单频u-blox接收机的GPS/BDS定向性能分析

针对高精度GNSS定向应用场景，通过实验对比对低成本单频u-blox接收机的数据质量和解算精度。结果表明，u-blox接收机GPS、BDS观测值的信噪比略低于测量型接收机；伪距精度分别为0.91 m、0.56 m，相位精度分别为1.35 cm、1.20 cm。在静态观测环境下，u-blox的定向精度可以达到航向0.2°/m和俯仰0.4°/m；动态环境下解算结果稍差，但也可以达到航向0.3°/m和俯仰0.6°/m，略低于高成本测量型接收机单频数据的实时动态定向精度。     

湘西金矿复杂地层大口径充填孔定向钻进技术

根据湘西金矿深厚陡倾角地层的特点，采用传统防斜方法（如满眼组合防斜技术、钟摆组合防斜技术）不能保证钻孔垂直度，首次使用随钻测斜仪配合螺杆定向钻进先施工引导孔，再用气动潜孔锤冲击回转钻进快速完成大口径充填孔扩孔，取得了较好的效果。采用螺杆能较好地实现定向钻进，钻孔轨迹偏斜位移能被控制在8.67 m范围内。     

地质科技论文作者署名与致谢的编写规则及方法

在搜集、学习相关资料的基础上,对地质科技论文作者署名与致谢的编写规则与写作方法形成较为系统的认识,作者署名是科技论文的重要组成部分,要努力掌握其编写规则与写作方法。署名的编写时要明白作者署名的意义,要遵守作者署名的编写规则、要了解通讯作者的意义与编写方法,要真实客观地提供作者的相关信息。必要时,可在文末编写致谢。     

湘黔桂新元古代拉伸纪晚期地层年代格架对比及关键地质事件初探

湘黔桂地区发育一套完整的新元古代拉伸纪晚期地层(下江群及其相当地层),是研究扬子克拉通与华夏板块碰撞拼接后华南大陆裂谷盆地演化的重要载体。本文报道了贵州省铜仁市万山区清水江组上部、平略组底部及中部变质凝灰岩和沉凝灰岩的年龄,分别为(763.8±5.5) Ma(N=24,MSWD=0.29)、(760.2±4.1) Ma(N=25,MSWD=0.39)、(759.1±3.9) Ma(N=26,MSWD=0.38)。通过对湘黔桂地区下江群及其相当地层中已有火山岩、火山碎屑沉积岩、含凝灰质岩石年龄的系统梳理与分析研究,进一步确定下江群其及相当地层的沉积时限在822~715 Ma,桂北丹洲群三门街组玄武岩是在武陵造山后伸展背景下湘黔桂地区裂谷最大裂陷时期的产物,清水江组与平略组内大量的火山物质可能来源于江南造山带东段800~760 Ma的中酸性喷出岩。结合地层、岩性、年代特征,本文恢复了湘黔桂盆地新元古代拉伸纪晚期的演化历史,并认为该套地层符合建立下江系条件。     

微量硫化物、硫酸盐硫同位素EA-IRMS在线测试分析

常规EA-IRMS硫同位素测试中, 硫化银(Ag2S)的需样量为0.2~1.0 mg, 硫酸钡(BaSO4)的需样量为0.35~1.5 mg, 较大的需样量已难以满足珍贵样品及微区样品的分析要求, 因此如何减少测试样品量已成为EA-IRMS测试分析工作中急需解决的问题。通过对EA-IRMS测试系统的研究发现, 在采用常规方法测试样品时, 由于初始He载气流速(100 mL/min)、进入分流接口时的流速(10 mL/min)与进入离子源时流速 (0.3 mL/min)的差异导致样品燃烧产生的目标气体中99.7%的气体被浪费, 样品的总体利用率仅有0.3%。因此如何减少样品在测试过程中的损耗, 提高样品的利用率, 从而减少需样量的关键在于缩小载气流速的差距。本实验在常规EA-IRMS测试技术基础上进行了关键改进,在元素分析仪和分流接口之间设计增加一个由六通阀和自动加热冷阱构成的装置, 自动加热冷阱可在Load模式时收集SO2气体, 六通阀在Load-Inject模式之间切换时可改变He载气流速, 通过与分流接口匹配的反吹He载气(10 mL/min)将冷阱中富集的SO2气体送入分流接口, 从而保证进入分流接口前样品燃烧产生的SO2气体全部收集。这一改进, 理论上可以将样品的利用率提高10倍, 该系统需硫量降至3~13 μg, 并且可以提高反应管的寿命, 降低清灰的频率, 提高工作效率。同时有效避免了拖尾的产生, 提高分析结果的精密度。本次微量样品实验获得的硫同位素数据与常规方法一致, 分析精度优于0.15‰(1SD), 测量值与真值的差异在0.4‰以内, 达到国际同类实验室先进水平。此外, 该方法可为微量有机碳、氮同位素EA-IRMS测试分析工作的开展提供参考经验。     

辽东铀成矿带连山关地区韧性剪切带与铀成矿作用

连山关地区位于华北克拉通北缘铀成矿省辽东铀成矿带，已知铀矿床（点）均发育在韧性剪切带附近。为了解韧性剪切带运动学、几何学构造变形机制及与铀矿的关系，本文以连山关岩体周缘韧性剪切带为研究对象，通过野外宏观调查和室内微观研究相结合的研究方法，探讨构造变形期次、韧性剪切带形成机理及其对铀成矿的控制作用。研究表明：连山关岩体周缘发育的韧性剪切带与近南北向挤压构造变形有关，其右行韧性剪切带应变类型为压扁应变，属于一般压缩-平面应变范围，Flinn指数K值在0.19~0.69之间，岩石类型属于S/SL型构造岩。研究区内铀矿体均为隐伏盲矿体，主要赋存于沿着连山关岩体和辽河群接触带右行剪切作用形成的背斜褶皱核部，和北东东向断裂关系密切。综合分析认为，连山关岩体南缘北西向韧性剪切带为一级控矿构造，是区内铀矿热液运移的通道，而剪切带边部的晚期北东东向断裂则是铀矿储存空间；铀源可能来自于太古宙古风化壳，并在大型韧性剪切活动（提供热液运移通道）和基性脉岩侵入（提供热源和还原剂）等综合因素作用下运移、富集成矿。     

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。     

新疆西天山查岗诺尔铁矿床环带石榴子石和绿帘石的发现及意义

查岗诺尔铁矿是新疆西天山阿吾拉勒铁矿带内的重要大型铁矿床之一。矿体赋存在下石炭统大哈拉军山组安山质火山岩中，与普遍发育的石榴子石化、阳起石化和绿帘石化时空关系密切。石榴子石和绿帘石分属不同热液成矿阶段，它们均发育丰富的环带结构，具体表现为明显地颜色、干涉色、背散射图像及成分（FeO、Al₂O₃、SiO₂、MnO、TiO₂）等差异性。石榴子石具有2个世代、3个类型。早世代石榴子石（Grt1和Grt2）产于块状石榴子石-磁铁矿蚀变岩，呈褐黄色，粒度较细，发育核-边结构，呈非均质性，显示异常干涉色，其核部（Grt1-c）均匀相对富钙铝榴石（Gro_51-53And_41-43Spr_4-8），而边部（Grt1-r）发育振荡成分环带，总体相对富钙铁榴石（Gro_18-35And_60-77Spr_4-6）；Grt2核部（Grt2-c）呈均质性，为钙铁榴石（And_99-100Spr_0-1），边部显异常干涉色，发育振荡成分环带，为钙铝铁榴石（Gro_34-54And_38-61Spr_6-9）。晚世代的石榴子石（Grt3）以细脉状或角砾胶结物形式分布，呈红褐色，自形粗粒结构，显非均质性，发育振荡成分环带，端员组分总体以钙铁榴石为主，次为钙铝榴石（Gro_27-43And_50-68Spr_3-8）。石榴子石结构和元素含量变化表明，早期石榴子石形成于弱氧化-氧化、中性-碱性流体体系，其中向边部生长过程，由于新注入流体以及周期性压力汇聚和释放，体系的氧逸度、pH值呈振荡变化；晚期石榴子石形成于弱氧化、弱碱性、动荡的开放流体环境。绿帘石发育3个世代（Ep1、Ep2和Ep3）。Ep1发育核-边结构，核部（Ep1-c）均匀无环带，X_Fe值（X_Fe=Fe³⁺/（Al+Fe³⁺），原子比值）为0.19~0.21，w（MnO）为0.05%~0.18%，w（TiO₂）为0.10%~0.12%，生长边（Ep1-r）多发育振荡环带，X_Fe值为0.26~0.29，w（MnO）为0.01%~0.14%，w（TiO₂）为0.19%~0.26%。Ep2沿Ep1-r边缘生长，不均匀且经历了溶解-再沉淀过程，X_Fe值为0.15~0.20，w（MnO）为0.42%~1.19%，w（TiO₂）为0.02%~0.07%。Ep3呈柱状或不规则粒状交代Ep2、贴近或穿切Ep1-r生长，较均匀、无环带结构，X_Fe值为0.28~0.37，w（MnO）为0.12%~0.77%，w（TiO₂）为0.02%~0.10%。绿帘石成分变化表明，从Ep1-c到Ep1-r，到Ep2，再到Ep3，流体体系氧逸度经历了先增加，后降低，再升高的变化过程。同时，流体成分也在变化，先从相对贫Ti和Mn向相对富Ti贫Mn演化，而后又变为富Mn贫Ti。因此，在热液磁铁矿矿化阶段，查岗诺尔铁矿的成矿热液的物理-化学环境是不断变化的。研究显示，石榴子石和绿帘石结构和成分研究可以刻画热液成矿系统的流体演化历史。