An experimental investigation of the effects of thawed soil depth on rill flow velocity

Water flow velocity is an important hydraulic variable in hydrological and soil erosion models, and is greatly affected by freezing and thawing of the surface soil layer in cold high-altitude regions. The accurate measurement of rill flow velocity when impacted by the thawing process is critical to simulate runoff and sediment transport processes. In this study, an electrolyte tracer modelling method was used to measure rill flow velocity along a meadow soil slope at different thaw depths under simulated rainfall. Rill flow velocity was measured using four thawed soil depths (0, 1, 2 and 10 cm), four slope gradients (5°, 10°, 15° and 20°) and four rainfall intensities (30, 60, 90 and 120 mm·h⁻¹). The results showed that the increase in thawed soil depth caused a decrease in rill flow velocity, whereby the rate of this decrease was also diminishing. Whilst the rill flow velocity was positively correlated with slope gradient and rainfall intensity, the response of rill flow velocity to these influencing factors varied with thawed soil depth. The mechanism by which thawed soil depth influenced rill flow velocity was attributed to the consumption of runoff energy, slope surface roughness, and the headcut effect. Rill flow velocity was modelled by thawed soil depth, slope gradient and rainfall intensity using an empirical function. This function predicted values that were in good agreement with the measured data. These results provide the foundation for a better understanding of the effect of thawed soil depth on slope hydrology, erosion and the parameterization scheme for hydrological and soil erosion models.     

黄土洞室掘进深度与围岩位移变化规律研究

应用PLAXIS 2D/3D有限元分析软件,对某黄土洞室进行了二维、三维分步掘进、三维一次掘进等工况的弹塑性有限元分析,研究分析了不同工况下洞室围岩位移的变化规律,并对掌子面的空间效应进行了分析。分析结果表明,二维与三维分步计算的最终位移基本一致,可以用二维的计算结果来估算洞室开挖的最终位移。三维分步掘进的分析表明,不同埋深的洞室其位移比的变化规律基本一致,当L/B<1时(L为掘进深度,B为洞室跨度),位移比呈线性增加;当L/B>1时,位移比呈非线性增加;当L/B>3时,其最大位移接近最终位移。掌子面的空间效应分析表明,在掌子面处的位移约为最终位移的1/3,距掌子面0.5倍跨度处的位移约为最终位移的2/3,距掌子面2.5倍跨度处的位移基本达到了最终位移。     

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。     

内蒙古碾子沟钼矿床成矿流体来源、演化及成矿机理

内蒙古自治区碾子沟钼矿床地处华北地台北缘西拉木伦钼成矿带西段，为一典型的中型石英脉型钼矿床。该钼矿床矿脉（体）主要产于燕山早期二长花岗岩-钾长花岗岩内NNW、NW向断裂构造体系之中，成矿作用过程经历了黄铁矿±辉钼矿＋石英（Ⅰ）、辉钼矿＋黄铁矿±黄铜矿＋石英（Ⅱ）、黄铜矿＋黄铁矿±闪锌矿＋石英（Ⅲ）及石英±方解石（Ⅳ）4个阶段。系统的流体包裹体岩相学、包裹体组分析、包裹体显微测温研究表明，矿床初始成矿流体为高温、中低盐度（490~550℃，盐度（w（NaC1））2%~10%，50~62 MPa）均匀的NaCl-H₂O体系热液，δ¹⁸O_H2O-SMOW（2.21‰）及δD_H2O-SMOW（-68.9‰）表明其主要来源于岩浆热液；成矿流体上升并不断汇聚于容矿断裂空间，伴随温度、压力降低（380~460℃，26~40 MPa→360~420℃，25~30 MPa）而进入两相不混溶区，流体开始发生沸腾→强烈沸腾作用，导致成矿元素Mo大量沉淀富集成矿，成矿晚期残余流体与大气降水混合（δ¹⁸O_H2O-SMOW为-2.41‰~2.51‰，δD_H2O-SMOW为-110.1‰~-105.5‰），矿床属燕山早期中高温岩浆热液型钼矿床。     

岩溶山区崩滑灾害变形破坏地质模式分类

岩溶山区特殊的地质结构导致崩塌、滑坡等地质灾害时常发生，带来了严重的人员伤亡和经济社会损失。研究岩溶山区崩滑灾害特征，建立相应的变形破坏地质模式，对于岩溶山区崩滑灾害风险防控与治理工程具有重要理论意义与指导价值。文章以典型地质灾害形成演化过程为例，在系统地分析研究区典型崩滑灾害地质背景、影响因素、动力学与运动学特征的基础上，提出了岩溶山区崩滑灾害变形破坏地质模式，得出以下主要结论:（1）影响崩滑成灾基本因素（崩滑灾害体势能、岩溶结构面、岩组结构、斜坡地貌和斜坡结构）、影响因素（水文地质条件、工程活动、地震、降雨）和变形运动特征（运动形式和变形机制）三个方面，据此建立了岩溶山区崩滑灾害地质分类指标体系。（2）结合研究区特征对模型体系里面的每个要素进行系统分析，崩滑灾害的发生是各个要素相互组合、相互作用的结果。（3）总结了研究区内5种典型崩滑地质模式:高势能反倾降雨型高速远程滑坡—碎屑流模型、高势能斜倾视向采矿型高速远程崩滑灾害模型、超高势能横向陡倾地震型高速远程滑坡、高势能采矿型高速崩塌—碎屑流模型、低势能差异风化崩塌模型。为后续开展物理模拟、数值模拟、稳定性计算和变形破坏预测等工作奠定基础。下一步将更加深入全面地建立研究区的崩滑灾害模式，并进行崩滑灾害的危险性分级工作。      

南海北部陆坡西部海域“海马”冷泉甲烷渗漏及其海底表征

2015年3月"海马"号遥控无人潜水器(ROV)在南海北部陆坡西部海域首次发现活动冷泉,并命名为"海马"冷泉,此后中国地质调查局广州海洋地质调查局先后组织了3个航次,对"海马"冷泉开展进一步勘查和研究。本次研究在综合分析4个航次调查数据的基础上,初步阐述"海马"冷泉的分布范围、地形地貌、生物群落、自生碳酸盐岩和流体活动等特征。总体而言,"海马"冷泉区地势平缓,气体渗漏现象非常发育,是以CH4为主要气体渗漏形成的活动冷泉区,且气体渗漏活动具有时空迁移性。气体碳同位素组成表明,海马冷泉区的CH4为混合成因气,且以微生物成因为主;"海马"冷泉区发育有多种类型的化能自养冷泉生物群落,冷泉区种类丰富,目前已报道了多个冷泉生物新种。这些发现为研究南海北部陆坡西部海域天然气水合物分解及其环境效应、冷泉生物生命起源与演化和南海与印度洋及太平洋物种迁移贯通等科学问题提供重要依据。     

Spatial variation of the relationship between transport accessibility and the level of economic development in Qinghai-Tibet Plateau,China

As an important component of China' transportation systems, for a long time, the insufficient performance of transport in QinghaiTibet Plateau(QTP) was a bottleneck restricting the economic growth and social development in this area. Nevertheless, the implementation of the western development strategy has accelerated the preliminary construction of comprehensive transport network since 2000. Due to the large area and significant geographical heterogeneity, there is a growing need to understand the relationship between transportation and economic development based on the perspective of spatial difference. By using GIS-based raster analysis and Geographically Weighted Regression(GWR) model, we investigated the spatial-temporal distribution of highway, railway and airport accessibility, respectively, and estimated the correlation and heterogeneity between transport accessibility and the level of economic development. Results revealed that:(1) Transport accessibility in the QTP improved by 53.38% in the past 15 years, which is specifically embodied in the improvement of both highway and railway.(2) Accessibility presented prominent differentiation in the space, increasing from west to east and reducing with the rise of elevation, specifically, the best accessibility area of the highway is below 4000 m above sea level, while the area with an altitude of over 4000 m has the lowest aviation time cost.(3) In general, the long weighted average time cost to critical transport facilities posed significantly negative effect on county economic growth in QTP, more positively, the adverse effect gradually weakened over time.(4) Obvious heterogeneity exists at the influence of different transport accessibility factors on the level of economic development, reflecting both in the horizontal space and altitudinal belt. Therefore, region-specific policies should be addressed for the sustainable development of transport facilities as well as economy in the west mountain areas.     

北京区域成矿规律综述

2013～2019年开展的"中国矿产地质志·北京卷"项目是全面总结北京地区现代地质矿产工作,特别是新中国成立以来北京地区矿产勘查与研究成果,旨在全面反映北京市矿产全貌及重要成矿规律。本文是对该项工作部分成果的概括总结。系统收集了北京市铁、金、煤、石灰岩等各类矿产资料,划分了矿种矿床类型,重点对铁、金、煤、石灰岩等矿种成矿地质特征进行了阐述。在全国Ⅰ-Ⅲ级成矿区带划分基础上,结合北京市地质构造演化和成矿特点,提出北京市区域成矿区带划分方案,划分了怀柔北金萤石成矿区、八达岭金铜钼铅锌成矿区、京西煤石灰岩成矿区、密云-怀柔铁金成矿区、密云-平谷金石灰岩成矿区5个Ⅴ级成矿区,总结了不同区带各矿种规律特征。从矿产时空演化、岩浆岩控矿、构造控矿角度进行了区域成矿规律总结,提升了北京地区矿产地质研究水平,填补了北京区域成矿规律多矿种综合性研究的空白。     

工程养护海滩对"803"风暴潮的响应过程研究

研究养护海滩对风暴潮的响应过程在人工养滩工程设计与施工中具有重要意义。老龙头养护海滩在竣工半个月后遭遇“803”风暴潮，导致岸滩滩肩最大蚀退 6.5 m，沙坝坝顶最大下蚀 1.2 m。在现场测量的基础上，利用 XBeach 建立风暴潮过程 的老龙头海滩海床演变模型，研究结果表明： （1） XBeach 模拟结果与实际地形变化侵淤趋势一致，风暴潮期间人工沙坝均向岸移动，但模拟结果的侵蚀程度更大，海滩响应更加剧烈； （2） 强浪条件下人工沙坝的透射系数为 0.29~0.42，常浪条件下透射系数为 0.45~0.95，因而人工沙坝在大浪条件下掩护作用更佳； （3） 风暴潮期间人工沙坝附近破波显著，坝顶流速明显增大，最大可达 1.21 m/s，是无人工沙坝情况下的 2.3 倍，而在人工沙坝向岸侧，因波能提前耗散，流速减为 0.28 m/s，是无人工沙坝时的 0.4 倍，且没有产生离岸流。老龙头养护工程整体泥沙损失较少，易于恢复.     

唐山地区波速比变化特征研究

选取唐山地区2008~2018年震相数据，利用单台多震和达法和多台多震和达法分别计算波速比，结合研究区内的地震活动对波速比的变化特征进行研究。结果显示，多台多震和达法得到的波速比结果较为稳定，而单台多震和达法得到的结果变化幅度大，显示更多细节；唐山地区ML≥4.5地震发生前单台波速比存在不同程度的异常，异常台站的方位与地震具有一定的对应性。