滇东北镇雄硫磺矿区环境地质问题及其对策与意义

硫磺渣是硫磺矿区主要的矿业固废,其随意堆放可产生一系列的环境地质问题,并对山水林田湖草等自然资源、环境及人的健康构成较大危害。滇东北地区长期以硫铁矿为原料、以煤炭为燃料,土法炼硫生产硫磺,导致巨量硫磺渣堆积,产生了严重的环境地质问题。本文针对该地区镇雄县硫磺矿区,调查了小硫磺生产形成硫磺渣的规模和特征,梳理了该硫磺矿区主要环境地质问题及其对当地生态环境的影响,认为目前镇雄硫磺矿区存在的环境污染、自然资源破坏及可能形成的矿渣性泥石流等环境地质现状与过去40多年的小硫磺生产密切相关。基于以上认识,强调应结合矿业固废无害化、减量化和资源化技术政策,从资源回收利用、生态环境恢复、地质灾害防治和文化遗产保护方面探讨和提出镇雄硫磺矿区矿渣治理和生态修复的新理念和新对策。     

发扬地学学科优势,形成具有国土资源部门特色的土壤修复理论与技术体系

岩石圈是土壤重金属元素的根本来源,是其迁移转化和生物-地球化学循环的场所,也是重金属元素的最后归宿,因此地质学、岩石学、矿物学和地球化学在重金属污染土壤修复中具有基础性的重要指导意义。国土资源部门已经在土壤重金属调查、溯源和风险评价上发挥了重要作用,还可以在探索研究灾害链的组成、影响因素和阻断途径的基础上,形成有地学特色的修复理论和技术。目前,国土资源部门的修复理论研究成果主要集中在缓变型地球化学灾害理论和地球化学工程学方面,在所属研究机构已经形成了若干种土壤修复剂,通过小试、中试和典型示范,验证了这些修复剂具有优异的修复性能与效果,是落实"土十条"和生态文明建设的一支重要力量。     

1971—2015年鄂尔多斯市大雾天气特征分析

利用1971—2015年内蒙古鄂尔多斯市11个国家区域自动站能见度≤1km大雾天气地面观测资料,进行分类整理,对大雾时空分布、日变化、持续时间等气候特征及气象要素的特点,进行分析判断,结果表明：鄂尔多斯市大雾西北部最少,东南部最多,有很大的波动性和明显的季节性。21世纪70年代呈下降趋势,80年代呈上升趋势,近2ａ出现猛增趋势。出现大雾高峰期07—10时,持续时间主要在0～4h。适宜的气温、微弱的风力、潮湿的空气和一定厚度的逆温层,有利于形成大雾天气。     

2020年龙泉山断裂带MS5.1地震成因综合分析

2020年2月3日四川省成都市青白江区发生M_S5.1地震,震中烈度为Ⅵ度。该地震事件震中位于龙泉山断裂带上,距离成都市中心38 km,是龙泉山断裂带历史上非常罕见的5.0级以上地震事件。针对该事件成因进行了综合分析与研究,具体内容包括:(1)通过收集历史地震资料讨论龙泉山断裂带的地震活动性;(2)利用高质量的波形数据对主震位置进行重定位;(3)根据地震层析成像获得的三维vP、vS以及泊松比(σ)模型分析了孕震构造和流体影响,以及(4)利用固体潮理论模型分析了固体潮与地震触发的相关性。结果表明,本次M_S5.1地震发生在龙泉山断裂带北段,震中坐标为(30.732°N,104.529°E),震源深度为15.12 km;震源位于高-低泊松比过渡带附近,并伴随着大范围的低速异常,初步推断与深部流体有关;同时,固体潮在断层面上产生的剪切应力变化,也可能与本次地震的触发密切相关,暗示着在地震发生前龙泉山北段的地震危险性已经达到了较高水平。因此深部流体侵入作用、强震同震效应以及特定孕震构造环境的综合影响可能是导致本次地震触发的主要因素。     

龙门山断裂带多参数深部结构成像与地震成因研究

通过反演大量的纵、横波地震数据,获得了沿龙门山断裂带及周边区域的深部三维精细结构,结合前人二维大地电磁探测研究成果,提出龙门山断裂带地壳形变与深部速度结构和导电率不均匀性有关,探讨了2008年汶川和2013年芦山地震的诱发和产生与流体侵入及地壳形变的密切关系.本研究发现,2008年汶川地震发生在高速度、高泊松比和低电导率的区域,2013年芦山地震则位于高速度、低泊松比和低电导率的发震层.在上地壳中,四川前陆盆地的低速、低泊松比和低阻异常与松潘一甘孜地块的高速、高泊松比和高阻异常形成了鲜明的对比.在龙门山断裂带下方的两个低速和低阻块体,将龙门山断裂带分成南、中和北三段.我们的研究认为,这两个异常体与来自松潘甘孜地块的下地壳和(或)上地幔的局部熔融或流体侵入到龙门山断裂带的脆弱区有关.基于对汶川和芦山地震的余震分布特征及震源区的地震波速度、泊松比及电阻率参数分析,揭示了龙门山断裂带深部剧烈的地壳形变与流体应力积累对2008年汶川和2013年芦山地震的触发及其地震破裂过程具有重要的控制作用.     

鲜水河—安宁河断裂带深部构造特征、固体潮应力变化与地震触发相关性研究

本研究通过反演241,561条纵波和209,363条横波高质量的地震走时数据,获得了鲜水河、安宁河断裂带的P波、S波以及泊松比的三维结构模型,并结合相位分析与Schuster测试讨论了该断裂带上地震事件的触发与其深部构造以及固体潮所产生的应力变化三者之间的关系.结果表明,鲜水河—安宁河断裂带26.5°N、28°N、29.5°N以及31.5°N四个位置附近存在低速、高泊松比异常,可能暗示着深部流体(包括部分熔融物质)的上涌.这些大范围分布的流体提高了孕震层的孔隙流体压力,削弱了断层面之间摩擦力,在鲜水河—安宁河断裂带形成了一些具有高度地震活动性的区域.此外,相位分析与Schuster测试的结果表明,鲜水河—安宁河断裂带附近的地震触发与固体潮剪切应力的变化密切相关.综合分析的结果表明,固体潮与构造应力对地震触发可能存在某种“合”的关系.在分布着大量流体的区域,地震事件可能对固体潮更加敏感.     

南北地震带地壳结构多参数成像及强震触发机制研究

通过反演由大量的纵、横波地震数据组成的综合数据集,获得了南北地震带地壳的多参数三维精细结构,探讨和分析了南北地震带的高地震活动性和强震频发的原因.成像结果表明,尽管1976年松潘一平武地震(M7.2)与2008年汶川地震(M8.0)以及2013年芦山地震(M7.0)均发生在高速、低泊松比异常区域,并且在其震源的下方均有一低速、高泊松比异常区域.我们认为,上述三个地震的触发与流体侵入导致的地壳形变之间有密切的联系.1955年炉霍地震(M7.4)和1973年康定地震(M7.1)均发生在鲜水河断裂带上,其震源中心区域表现为低速、高泊松比异常,可以解释为下地壳中的流体沿断层面上涌.在震源区的周边区域兼有高速、高泊松比异常,低速、高泊松比异常以及高速、低泊松比异常,可能分别与含流体的岩石、沿断裂带发育的变质岩以及坚硬的克拉通块体对应.流体的侵入不仅能够改变断层面上的应力情况,还能降低岩石骨架的岩石力学强度,进而触发地震.1970年云南通海大地震(M7.1)发生在哀牢山一红河断裂带附近的曲江断裂上,其震源处于高速度、低泊松比异常与低速度、高泊松比异常之间的边界区域,被认为是流体挤压后的应变能积累,最终导致脆性破裂,以至于发生地震.根据本次研究获得的多参数结构图像,结合前人的研究成果,我们认为南北地震带地壳强烈形变与流体侵入是造成该区域地震活动性较高及强震频发的两个主要因素.     

湖泊沉积物中三种磷提取方法比较

水体沉积物中磷的分级提取没有统一的方法,大多数的提取方法只对沉积物中无机磷(IP)进行了研究,有机磷(OP)是作为一个整体被研究,OP的形态尚不清楚。文章探讨了SMT法、Ivanoff法和Golterman法三种方法对湖泊沉积物中磷形态提取的特征,分析了各方法应用于IP和OP形态提取的联系和差别。结果表明SMT法提取的钙磷(Ca-P)是Golterman法提取Ca-P的16倍,Golerman法提取的铁铝结合态磷(Fe/Al-P)是SMT法提取的近3倍。从OP提取结果来看,Goterlman法>Ivanoff法>SMT法,Golterman法和Ivanoff法提取的酸可提取有机磷相差较大,其他形态OP含量则相当。研究结果对于沉积物磷形态分析提取方法的合理选择具有指导意义。     

冀东司家营铁矿尾矿特征及综合利用建议

通过对冀东司家营铁矿尾矿的化学成分、矿物组成、矿物粒度、解离度以及矿物连生关系等测定，分析了该尾矿综合利用的途径，为同类型沉积变质型铁矿（BIF型铁矿）尾矿综合利用提供参考。分析结果表明，司家营铁尾矿属高硅高铁低铝尾矿；矿物组成以石英、阳起石、透辉石和长石为主，含少量赤铁矿、铁白云石、大隅石及云母等矿物；尾矿粒度以细砂为主；尾矿中石英含量大于50%，66%以上的石英与贫钾镁大隅石连生，矿物连生关系较简单。综合利用建议：① 提取高纯度石英砂；② 作为景观砖、透水砖，以及水泥、混凝土等建筑材料的掺料或辅料；③ 制备微晶玻璃、泡沫陶瓷等高附加值产品；④ 制备化学肥料、土壤改良剂等；⑤ 作为采空区充填材料；⑥ 复垦造地。     

2008年MS6.1攀枝花地震震源区多参数结构成像及发震机制研究

通过联合反演123,053个P、Pn、Pg震相和100,176个S、Sn、Sg震相数据,获得了2008年M_S6.1攀枝花地震震源及其周边区域的高分辨率三维纵、横波速度(V_P,V_S)和泊松比(σ)图像.结合研究区域地壳应力数据综合分析发现,攀枝花地震发生在高-低纵、横波速度转换带,并且在震源下方存在一显著的低V_S和高σ异常体延伸至下地壳.本研究认为,该构造特征主要是由于西侧坚硬的川滇菱形块体对来自深部流体或熔融物质具有一定的阻挡作用,绝大部分流体或熔融物质通过断裂带向东南侧的块体内部迁移,造成断裂带两侧块体的岩石物理属性差异较大所致.研究结果表明,攀枝花地震发生在剪切应力较强的元谋—绿汁江断裂带上,震源下方的流体或部分熔融物质被挤入至震源的断层或裂隙中,增加了震源区岩石的流体应力,降低了横波速度(V_S)、增加了岩石的泊松比(σ).我们推测,流体侵入在攀枝花地震形成上扮演了重要角色,来自于青藏高原下地壳的大量的流体或部分熔融物质被挤入震源区岩体的断层或裂缝中,这一过程增加了震源区的孔隙流体压力、减弱岩石的机械强度,同时岩石的静摩擦力增加,导致容易引起岩体脆性形变,从而诱发地震.