下辽河平原景观格局演变与预测分析

以下辽河平原为研究对象,选取1980年、2010年和2018年Landsat TM/ETM+OLI卫星图像进行解译,得到3期土地利用数据,定量分析下辽河平原近40年土地利用时空变化特征.结合地形、交通通达度及限制转化因子采用FLUS(Future Land Use Simulation)模型对流域未来土地利用变化情景及景观格局进行了预测.结果表明:1980-2018年水田、林地、草地、沼泽面积均减少,其中水田面积减少量最大,占比减少了8.59％,旱地、水域和城镇的面积均有所上升,旱地的增长面积最大,占比增加了6.19％;水田、林地、水域转入为旱地面积最大,旱地转出为建设用地面积最大;1980-2018年景观格局发生了较大变化,景观的破碎化程度降低,斑块之间的连通度、聚集程度升高,土地利用的集约化程度增大;2018-2040年,下辽河平原建设用地和水田的变化面积最大,城市化过程更加显著,景观的多样性及空间异质性降低,人类对环境的干扰能力变大.     

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。     

2007-2017年中国沙尘气溶胶的三维分布特征及输送过程

利用最新发布的CALIPSO产品，构建了2007-2017年中国沙尘气溶胶的三维分布，并结合HYSPLIT-4模式和再分析数据，探讨了沙尘的三维输送过程。结果表明：中国的沙尘排放源区主要是塔克拉玛干沙漠和巴丹吉林沙漠，沙尘气溶胶出现频率分别为60%和35%。塔克拉玛干沙漠排放的沙尘主要（50%~70%）停留在源地0~6 000 m高度，少部分向东输送至甘肃和内蒙古；巴丹吉林沙漠排放的沙尘则主要向东输送。中国沙尘排放量在春季最大，向东输送最强；夏季，东亚夏季风限制了沙尘向东输送；秋季，沙尘排放减弱，输送强度和夏季相当；沙尘排放量在冬季最小，输送最弱。夏季，沙尘在输送过程中可被抬升至高度5 000 m以上，春季次之，秋、冬季的沙尘主要在低层大气输送。沙尘在向东输送的过程中被抬升并和当地人为污染物混合变为污染性沙尘，华北地区污染性沙尘出现频率高达30%；输送到海洋的沙尘也会与洋面上（0~3 000 m高度）的海盐气溶胶混合，出现频率约为10%。     

琼东南盆地华光凹陷天然气水合物稳定带厚度的影响因素

为了探讨琼东南盆地华光凹陷海底天然气水合物稳定带的分布规律，定量研究了静水压力、底水温度、地温梯度和气源组分对水合物稳定带的影响程度。在此基础上，分析了华光凹陷现今甲烷水合物稳定带的厚度分布。最后，综合各因素的历史演化过程，初步探讨了华光凹陷1.05 Ma BP以来天然气水合物稳定带的演化。结果表明:(1)气源组分和海底温度的变化对研究区内水合物稳定带的影响较大；水合物稳定带厚度与海底温度呈良好的线性负相关性。(2)水深超过600 m的海域具备形成天然气水合物的温压条件；超过600 m水深的海域水合物稳定带厚度大部分超过 100 m，其中西北部稳定带的最大厚度超过300 m，是有利的水合物勘探区。(3)华光凹陷1.05 Ma BP以来天然气水合物稳定带厚度经历了快速增厚–窄幅变化–快速减薄和恢复的过程。麻坑群与水合物稳定变化敏感区在空间上具有较好的叠合关系。结合前人的研究成果，推测其形成与天然气水合物的分解释放有关。     

Adsorption Mechanism and Kinetic Characterization of Bituminous Coal under High Temperatures and Pressures in the Linxing-Shenfu Area

The majority of coalbed methane(CBM) in coal reservoirs is in adsorption states in coal matrix pores. To reveal the adsorption behavior of bituminous coal under high-temperature and high-pressure conditions and to discuss the microscopic control mechanism affecting the adsorption characteristics, isothermal adsorption experiments under hightemperature and high-pressure conditions, low-temperature liquid nitrogen adsorption-desorption experiments and CO2 adsorption experiments were performed on coal samples. Results show that the adsorption capacity of coal is comprehensively controlled by the maximum vitrinite reflectance(Ro, max), as well as temperature and pressure conditions. As the vitrinite reflectance increases, the adsorption capacity of coal increases. At low pressures, the pressure has a significant effect on the positive effect of adsorption, but the effect of temperature is relatively weak. As the pressure increases, the effect of temperature on the negative effect of adsorption gradually becomes apparent, and the influence of pressure gradually decreases. Considering pore volumes of pores with diameters of 1.7-100 nm, the peak volume of pores with diameters 10-100 nm is higher than that from pores with diameters 1.7-10 nm, especially for pores with diameters of 40-60 nm, indicating that pores with diameters of 10-100 nm are the main contributors to the pore volume. The pore specific surface area shows multiple peaks, and the peak value appears for pore diameters of 2-3 nm, indicating that this pore diameter is the main contributor to the specific surface area. For pore diameters of 0.489-1.083 nm, the pore size distribution is bimodal, with peak values at 0.56-0.62 nm and 0.82-0.88 nm. The adsorption capability of the coal reservoir depends on the development degree of the supermicroporous specific surface area, because the supermicroporous pores are the main contributors to the specific pore area. Additionally, the adsorption space increases as the adsorption equilibrium pressure increases. Under the same pressure, as the maximum vitrinite reflectance increases, the adsorption space increases. In addition, the cumulative reduction in the surface free energy increases as the maximum vitrinite reflectance increases. Furthermore, as the pressure increases, the surface free energy of each pressure point gradually decreases, indicating that as the pressure increases, it is increasingly difficult to adsorb methane molecules.     

黔北镇远牛蹄塘组黑色页岩沉积环境与有机质富集关系

通过矿物组分、主量元素、微量元素、碳氧同位素等特征，分析了黔北地区镇远县ZX井牛蹄塘组黑色页岩的岩相类型和不同岩相页岩的沉积环境及其与有机质富集间的关系。结果表明，牛蹄塘组下段以硅质页岩为主，TOC含量4. 96%~10. 10%；上段以富泥硅质页岩为主，TOC含量1. 43%~9. 04%。下段硅质页岩沉积于水流停滞的深水陆棚环境，沉积古水体为贫氧的还原状态；上段富泥硅质页岩沉积时期，仍为贫氧的还原环境，但水体滞留程度、还原性较下段硅质页岩沉积期弱。贫氧的还原环境是影响牛蹄塘组黑色页岩有机质富集的主要因素，热液作用和陆源碎屑对牛蹄塘组黑色页岩有机质富集的影响较小。     

金矿立体地球化学探测模型与深部钻探验证

深部资源地球化学探测科学问题的的焦点是元素大深度垂向迁移机理和立体地球化学探测模型的建立。本文以胶东蚀变岩型金矿和贵州水银洞卡林型金矿钻孔岩芯和地表联合取样获得的数据, 建立千米深度立体地球化学探测模型。蚀变岩型金矿立体地球化学模型显示, Au、S和Hg与金矿密切相关, 分布模式既有相似性又有差异性, Au的立体几何分布模式兼具矿化剂元素S和远程指示元素Hg的双重特征, 金异常和矿化剂元素硫与矿体倾斜方向一致, 反映了成矿过程中流体沿控矿构造的轴向运移; 金异常与类气体元素汞在垂向上一致, 而且出现从矿体到地表的连续贯通式异常, 反映了流体沿微裂隙和纳米孔的垂向迁移。卡林型金矿立体地球化学模型显示, Au、As、Sb、Hg、Tl和S在不整合面都显示高含量特征, 与深部层状主矿体分布一致; 在矿体上覆地层中都存在弱异常, 显示了明显的成矿流体沿隐伏微小断裂垂向迁移特点; 所不同的是Sb和Tl元素在不整合面附近显示了最高的元素含量, 而Sb和Hg在近地表均显示了明显高的异常特征。立体几何模型清晰地显示了矿体的展布特征和范围, 而且金及其伴生元素垂向迁移在地表形成清晰异常, 为利用金及伴生元素和矿化剂元素进行深部矿体三维预测提供了重要依据, 对指导深部金矿勘查发挥了重要作用。针对胶东蚀变岩型金矿地表完全被土壤覆盖区的穿透性地球化学微细粒级土壤采样, 金属活动态提取分析圈定的异常, 经深部钻探验证, 胶东焦家成矿带五一村3200 m钻探, 在2428.00~3234.16 m深度发现6层矿化体, 其中高品位矿体位于2854 m深度; 上宫金矿地表基岩出露, 采集断层泥或裂隙岩石样品, 可以清晰探测深部异常, 经2000 m钻探, 在1312 m处发现高品位金铅锌银矿体; 贵州水银洞采集地表细粒级土壤, 能够直接有效地揭示深部金矿体, 经500~1500 m钻探验证, 在300~1500 m深度新增金资源量203 t。     

湍流度随高度的变化及其对城市宏观地形的依赖

分别构建广州主建成区垂直比例尺为1﹕2 000、1﹕1 000和1﹕500的3个建筑物模型，利用大型边界层风洞，在西北和东南两风向下，基于中性流模拟分析了复杂城市地形下湍流度随高度的变化及其对宏观地形的依赖。结果表明：风廓线指数α与不同高度的湍流度之间的关系密切，利用现有模型，根据4类粗糙度边界层和不同垂直比例尺，可确定相应的湍流度随高度变化模型的主要系数，预测精度高。城市地形下最大湍流度面发育在0~0.2 h之间狭窄的范围内。用湍流度形态指数β来表征湍流度随高度的变化，无论城市屋脊还是平坦地形，随着风程区的延伸，廓线的指数α升高，湍流度形态指数β降低。表明同一高度湍流度值具有由迎风区、丘顶区向背风区增高，沿风程逐渐增大的规律，对地形部位和风程的依赖性强，与来流翻越简单地形时的特征一致。     

Progress in Danube Loess and Paleoenvironment Study

Danube loess, located at the westernmost part of the widespread Eurasian loess belt, is one of the most well-preserved aeolian dust deposits in Europe with the basal age dating back over 1 Ma. Owing to its unique location and formation processes, Danube loess plays an important role in understanding the linkage of climate changes in different climate regimes over Eurasian continent and paleoclimatic changes in middle-high northern latitudes. Major research advances of the Danube loess, including compositions, provenance, chronology, stratigraphy and paleoenvironment changes were systematically reviewed and the focuses of future research were suggested. To better understand loess provenance, the compositions of sediments in all the potential source areas should be investigated, and methodological study of provenance indicators and application of multi-proxies approaches need to be carried out. Chronologically and stratigraphically, feldspar luminescence dating and tephrochronology methods should be widely used, and the establishment of a uniform stratigraphic framework and correlation scheme should be constrained by precise chronology. In terms of the paleoenvironment, it is necessary to conduct high-resolution multi-proxies reconstruction of paleoenviroment for the entire loess-paleosol sequence, extending from the last interglacial period (130 ka to present) to interval of last 1 Ma. The future progress in Danube loess is crucial to improving the study of continental paleoclimate comparison and paleoclimate dynamics over the Eurasian loess region.     

车辆碾压作用下戈壁地表起尘浓度

通过野外观测车辆碾压作用下戈壁地表PM₁₀释放浓度，探讨其主要影响因素。针对戈壁区砾石、砂砾、砂质和砂土4种路面类型，应用TSI粉尘仪多次重复观测车辆碾压产生的PM₁₀浓度，进而阐明碾压次数、车速和地表水分等因素对起尘浓度的影响。结果表明：4种路面的平均起尘浓度依次为5.339、9.089、16.944、50.251 mg·m^-3，是自然状态下的5~50倍；起尘浓度随碾压次数增多而增大，其中砂土路情况下的增长最显著；随土层厚度的增大呈现出幂函数的增长趋势；降雨后路面起尘浓度显著减小，且降雨量会影响降雨后起尘浓度的变化趋势。最后提出了针对性的建议和措施以减弱车辆碾压导致的戈壁地表起尘。