环境·灾害与地学

环境与灾害已成为中国社会经济发展的重大制约因素 ,保护环境、减轻灾害需要全社会的努力和科学支撑。环境与灾害的形成主要受两大因素控制 :一是自然变异 ,二是人类社会活动。地球在不停地运动着、变化着 ,致使人类、地球、环境发生日新月异的变化 ,并导致自然灾害的发生。从表面看 ,地圈的运动和变化导致地质环境的变迁和地震及地质灾害的产生 ;水圈的运动和变化导致水环境的变化和水灾害的发生 ;气圈的运动和变化导致气候环境的变化和气象灾害的发生 ;地球表层系统和生物圈的运动和变化导致生态环境的变化和生物灾害的发生。然而 ,从深层次看 ,由于地球是一个开放的自组织系统 ,各个圈层自身运动变化的同时 ,彼此也在发生着物质和能量的交流 ,各个圈层的运动与变化受控于全球运动与全球变化 ,并受太阳及其它天体运动和变化的影响。由此看来 ,地球各个圈层的环境与灾害的产生都不是孤立的现象 ,而是彼此相关 ,形成环境灾害系统 ,并作为地球系统的一个分支 ,属于全球变化的一个组成部分。基于这一认识 ,环境与灾害应当是地学研究的新命题。     

全球变化及其相关科学概念的发展与比较

在回顾全球变化科学产生和发展历史的基础上,针对当前全球变化、全球气候变化、全球环境变化、地球系统科学在概念和内涵上存在混淆的情况,就全球变化等概念的内涵、产生的过程及其联系进行了综述、分析和比较。提出全球变化是指对人类现在和未来生存与发展有重要的直接或潜在影响、由自然因素或人类因素驱动在全球范围内所发生的地球环境的变化,或与全球环境有重要关联的区域环境的变化。气候变化和全球环境变化的研究范畴包含在全球变化之中,但又各有其关注领域和交叉部分;而地球系统科学是解决全球变化问题的科学理念、思维方式和解决方案。]     

黑河流域土地利用与覆被变化特征

在土地类型划分的基础上, 利用黑河流域1987年和2000年两期TM遥感数据, 从土地利用与覆被变化幅度、变化速率及动态度等角度, 定量分析了流域上、中、下游及全流域总体土地利用与覆被变化的特征并进行了对比.结果表明: 在变化幅度上, 全流域各类土地利用与覆被变化均十分强烈, 中游地区最为显著, 综合土地利用与覆被变化指数达到7.6%, 耕地、城镇建设用地、水域和草地等是全流域变化最为剧烈的利用类型; 在变化速度方面, 流域上游地区的耕地、城镇居民用地和沙漠化土地年平均递增速度最高, 中游地区明显小于上游和下游地区, 但沙漠化除外, 为全流域水平的4.7倍, 下游耕地、城镇用地、水域面积和其它难利用土地变化较快, 说明上、下游生态系统极不稳定, 变化剧烈. 对中游动态度的分析表明, 耕地、城镇居民用地和较难利用土地较稳定, 其它土地类型的利用与覆被动态变化都很活跃, 说明中游地区土地利用与覆被变化复杂而强烈, 具有变化的多向性和互动性, 从而为流域合理调整土地利用方式和环境改善提供了一定的科学依据.     

天山冰川储量变化和面积变化关系分析研究

冰川储量的变化对海平面和区域水资源、生态环境以及社会经济等有重要影响,但是对大量冰川的储量变化很难通过实地观测获得。基于天山9条监测冰川储量变化的估算结果,通过统计分析,探讨冰川储量变化和面积变化的相互关系,以期通过测定冰川面积变化来估算冰川储量变化。结果表明：冰川储量变化与面积变化具有线性关系,其决定系数为0.67~0.70。加入其他山区冰川样本以后,决定系数并没有提高。其原因在于,一方面对冰川变化监测和冰川储量估算存在误差;另一方面,不同的冰川区由于冰川的类型、规模及区域气候特征的差异,冰川变化对气候变化响应的敏感程度不同。因此,未来不仅需要更多更准确的冰川储量估算,还需要按冰川形态类型和区域分别研究。     

矿床变化与保存的研究内容和研究方法

矿床是复杂地质作用的结果.矿床形成后又经历不同形式和不同程度的变化.由于已发现矿床的大多数是在其形成后经过变化而保存下来的, 因此矿床学研究应兼顾矿床的形成(成因) 和矿床的变化、保存(产出) 两个方面, 以提高矿产预测的能力.矿床变化与保存的研究内容包括: (1) 控制要素; (2) 变化、改造的过程; (3) 变化、改造的产物; (4) 不同矿床类型的变化; (5) 不同时-空域中矿床的变化; (6) 矿床保存条件.研究成矿后变化的基本方法有: 地质构造制图、地球化学分析和模拟实验.提出要研究和建立矿床的变化、改造模型; 将矿床演变作为含矿区域地质历史的一个环节, 将矿床个体变化研究与区域成矿系统演变相结合.矿床变化研究既有利于矿产预测和勘查, 又可为改善矿区和区域生态环境提供基础资料.      

青藏高原环境变化对全球变化的响应及其适应对策

青藏高原的环境变化对全球变化具有敏感响应和强烈影响。青藏高原的现代环境与地表过程相互作用,引起包括冰冻圈和水资源以及生态系统等方面的一系列变化,对高原本身以及周边地区的人类生存环境和经济社会发展产生重大影响。作为国际研究的热点地区,青藏高原环境变化研究目前出现三个新的科学动向：关注关键地区的关键科学问题的系统研究;关注以现代地表过程为核心的监测研究;关注全球变化影响下的圈层相互作用研究。本项目的研究对青藏高原环境变化科学的发展、国际科学前沿的贡献以及服务于社会经济发展,都具有十分重要的意义。通过项目的研究将揭示青藏高原隆升到现代地貌与环境格局过程中所出现的重大构造事件和环境事件;重建不同区域、不同时间尺度的气候环境变化序列并揭示其时空分布特征;阐明青藏高原冰冻圈、湖泊和主要生态系统与土地覆被在不同气候条件下的变化特征;揭示青藏高原环境变化与地表过程对全球变化的响应特点和高原热力与动力过程对不同气候系统变化的影响。本项目将在高原南北典型区域利用地貌学与沉积学手段,研究青藏高原现代地貌与环境格局的形成过程;利用湖芯、冰芯、树木年轮等手段,研究青藏高原过去环境变化的特征事件、区域分异及其与全球变化的联系;利用冰川、冻土、积雪的时空变化,结合对高原特殊大气边界层的观测,研究青藏高原冰冻圈变化与能量水分循环过程;从冰川、湖泊、大气的监测入手,结合模式方法,研究青藏高原环境变化的机制;利用生态系统碳的源—汇变化,研究青藏高原生态系统对环境变化的响应;综合研究全球变化背景下青藏高原环境变化与水资源变化所产生的区域效应和适应对策。     

珠穆朗玛峰北坡海拔6523m辐射平衡观测结果分析

利用2005年5月1日至7月22日在东绒布冰川海拔6523m的若普拉垭口架设的自动气象站获得的各辐射参数资料,分析了该地区总辐射、地面反射辐射、地面长波辐射、天空长波辐射的日平均变化和平均日变化,并计算了反射率和辐射平衡.结果表明:1)短波辐射的平均日变化都随着太阳高度角的增大而加强,并且总辐射和地面反射辐射的日平均变化有很好的相关性,观测期间二者的月平均值都在5月份最大.由于垭口新降雪较多,雪面的反射率也很高;2)天空长波辐射的平均日变化比地面长波辐射变化滞后2 h,且其日平均变化幅度比地面长波辐射的变化幅度大;3)净辐射的平均日变化随着太阳高度角的变化而变化,下午14:00时净辐射最大,其日平均变化在观测期间整体上有增大趋势.     

宁夏土地利用时、空变化及其驱动机制

利用1990年和2000年两期遥感图像,通过遥感和GIS空间分析方法,研究了1990-2000年宁夏回族自治区的土地利用动态变化情况.宁夏土地利用变化最主要的特点是耕地增加,草地和未利用土地的减少,城镇居民建设用地有小规模快速增长,其它土地利用变化处于动态平衡中.空间变化表明,土地利用变化随自然和社会经济条件不同有不同程度和幅度的变化.宁夏土地利用变化的驱动机制,以反映人类活动强度和区域社会经济情况的人类活动综合度和距居民地距离因子,及自然属性方面的海拔与坡度对土地利用变化的驱动作用最显著,说明人类活动和社会经济的发达程度是宁夏土地利用变化的基本驱动力,而自然的限制因素海拔与坡度等则一定程度上限制了变化的分布.由于人口和社会经济发展的压力,宁夏在原有耕地分布基础上,新增耕地较多的位于远离灌渠、道路和居民地的地区,而且海拔和坡度均趋于不合理.     

基于概率矩阵的干旱等级变化评估及应用

干旱等级具有多级和跃迁性质,有必要提出一种既能反映不同干旱等级变化特征,又能体现干旱总体变化特征的定量评估方法。通过构建干旱等级变化的概率矩阵,引入变化率乘子和变化程度乘子,推导干旱等级变化率和变化程度计算公式,提出干旱等级变化的综合定量评估方法;借助标准化降水蒸散指数和标准化径流指数,应用于东江流域评估月、季和年尺度的气象干旱向水文干旱传递过程中干旱等级变化及水库影响下水文干旱等级变化。结果表明:①气象干旱向水文干旱传递过程中干旱总体变化程度较小,但干旱等级变化明显,月、季和年尺度的总体变化率分别达到了45.9%、46.8%和34.9%;②干旱在10月下降了约1.4个等级,在春季上升了约1.3个等级;③水库径流调节对于缓解月、季尺度水文干旱作用显著,干旱等级总体变化率均约为33%,其中春季干旱程度下降了约1个等级。该方法不仅适用于评估干旱变化,也可应用于评估具有分级特征的其他灾害变化。     

韧性剪切带内流体作用及成分变化与体积变化

韧性剪切带中的大量流体活动,影响了变形机制和矿物成分的变化。由于流体的渗透,造成某些元素的迁移,形成剪切带的物质成分变化和体积变化。流体与岩石的相互作用则是剪切带发展过程中的重要作用。应用成分变化计算体积变化已成为研究的热点问题     

赣东北信江盆地的虚骨龙类化石

赣东北信江盆地中首次发现了虚骨龙类化石,对其产出层位、区域分布、古地理及古气候特征进行分析研究,为我国东南部白垩纪地层的区域对比提供了重要的依据。     

新疆南天山库尔干一带泥盆纪-早石炭世放射虫组合的发现

新疆南天山库尔干南阿尔腾柯斯组硅质岩地层中发现了丰富的保存良好的放射虫化石,共计21属34种,11个未定种,1个未定种属。研究表明,两个样品的放射虫组合时代分别为中—晚泥盆世和早石炭世。中—晚泥盆世放射虫组合的发现,丰富了库车地区泥盆纪放射虫生物群组合,为确定阿尔腾柯斯组的时代奠定了生物化石依据。结合前人对该组生物化石的研究,该组为跨时代岩石地层单元,应予解体。而具有早泥盆世—晚石炭世放射虫硅质岩的深水海相沉积地层为古南天山洋盆的演化过程提供了地层学证据。     

新疆南天山库尔干一带泥盆纪—早石炭世放射虫组合的发现

新疆南天山库尔干南阿尔腾柯斯组硅质岩地层中发现了丰富的保存良好的放射虫化石，共计21属34种，11个未定种，1个未定种属。研究表明，两个样品的放射虫组合时代分别为中-晚泥盆世和早石炭世。中-晚泥盆世放射虫组合的发现，丰富了库车地区泥盆纪放射虫生物群组合，为确定阿尔腾柯斯组的时代奠定了生物化石依据。结合前人对该组生物化石的研究，该组为跨时代岩石地层单元，应予解体。而具有早泥盆世-晚石炭世放射虫硅质岩的深水海相沉积地层为古南天山洋盆的演化过程提供了地层学证据。     

新疆尼勒克县喀什河北部地区阿克塔什组火山岩成因

分布在尼勒克县喀什河北部一带的阿克塔什组火山岩归属博罗霍洛山地层小区.通过对该组火山岩的岩石学、岩石化学和元素地球化学研究,确认该火山岩为中性-酸性熔岩及同质凝灰岩,属钙碱性系列,且高钾富铝.其岩石化学及地球化学显示岛弧火山岩特征.综合分析,本区在中泥盆世处于汇聚板块一侧的岛弧及弧后盆地.阿克塔什组火山岩的构造环境信息为本区构造演化提供了重要佐证.     

新疆岩石圈三明治结构与油气资源

重力勘探是普查油气盆地常用的方法。利用重力研究岩石圈构造时，卫星重力具有独特的作用。它不但与自由空气重力异常相似。能直接反应岩石圈物质的积聚或亏损。可以获得较深处物质产生的重力场，还可以利用对重力场的分解处理，突出分层深度的异常特征，用以分析研究不同深度物质对重力场的贡献。根据对卫星重力异常的解释，可以将新疆地区岩石圈分成3层。最上层是中新生代陆相断陷盆地巨层。它的特点主要是四盆（伊宁盆地、准噶尔盆地、吐哈盆地和塔里木盆地）三山（阿尔泰山、天山和阿尔金山）的特殊景观。中间层是海相古生代盆山构造巨层。它是在印支-燕山期．强烈的挤压褶皱使地壳发生规律的平行线状排列盆山构造。最下层是低密度块体基底层。新疆地区岩石圈三明治构造的形成是因为在喜马拉雅期．印度板块自西南向东北的俯冲作用下．对古生代末已拼合成大陆的新疆地区进行改造，西天山的婆罗科努山、察布查尔山、阿拉沟山、额尔宾山、霍拉山等山系横向隆升。它们和南天山山脉一起。将新疆地区分割而成。从这项研究中得到启示，西部寻找油气资源不应局限于新生代盆地，而要考虑深部构造对地表出露盆山构造的控制。     

新疆阿尔泰南缘大东沟铅锌矿区火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及地质意义

大东沟铅锌矿位于新疆阿尔泰南缘的克兰盆地,赋存于康布铁堡组上亚组火山-沉积岩系,矿体直接围岩为变质钙质砂岩及不纯的大理岩,矿体呈层状、似层状、透镜状分布,与地层产状一致。利用LA-ICP-MS锆石U-Pb测年法,获得矿区2件康布铁堡组上亚组变质流纹岩加权平均年龄分别为(388.9±3.2)Ma(MSWD=3.3)和(400.7±1.6)Ma(MSWD=1.3)。结合前人的年龄数据,将克兰盆地康布铁堡组的时代厘定为晚志留世末期至早泥盆世(413~389 Ma)。大东沟铅锌矿为火山岩容矿的喷流沉积型矿床(VMS),2件变质流纹岩年龄限定大东沟铅锌矿的成矿作用发生在早泥盆世(401~389 Ma)。     

和什托洛盖盆地中下侏罗统地震层序地层研究

开展地震层序地层学研究对含煤盆地层序地层格架建立、沉积体系划分和整体煤层对比具有重要意义。地震层序解释以地震剖面为基础,识别不同级别的不整合面及与之对应的界面,并进行横向对比追踪与闭合,建立等时地层格架。本文基于新疆西北部和什托洛盖盆地丰富的地震剖面,结合钻井标定和测井解释,开展对和什托洛盖盆地中下侏罗统地震层序地层特征研究,结果表明,和什托洛盖盆地中下侏罗统可识别出2个二级层序界面、6个三级层序界面,并划分为1个二级层序,7个三级层序;其中,八道湾组可划分为3个三级层序,三工河组和西山窑组各划分为2个三级层序。SQ1高位体系域、SQ6湖扩体系域及SQ7高位体系城普遍发育煤层,主要煤层位于SQ7高位体系域。     

新疆克拉麦里造山带下石炭统地层系统及其沉积构造背景

新疆克拉麦里造山带位于准噶尔与西伯利亚板块之间.下石炭统是该造山带的重要组成部分,前人将其作为一个地层层序,自下而上划分为黑山头组、姜巴斯套组和那林卡拉组.运用造山带地层学研究其下石炭统地层系统,识别出西伯利亚板块南缘岛弧盆地层序(黑山头组)、弧前大陆边缘盆地层序(卡姆斯特组)、洋盆层序(放射虫硅质岩和蛇绿混杂岩),以及准噶尔板块北缘岛弧盆地层序(塔木岗组和松喀尔苏组)和弧前大陆边缘盆地层序(东古鲁巴斯套组和姜巴斯套组).根据克拉麦里造山带两侧均存在岛弧盆地层序,推论克拉麦里洋盆曾在早石炭世向两侧发生俯冲.     

博尔塔拉盆地油气显示的地质地球化学意义

博尔塔拉盆地是准噶尔盆地西缘外围的中小型盆地,1992年在这个盆地中首次发现了油浸碎屑岩。本文从地层、构造与油浸碎屑岩的地球化学特征等方面指出了盆地可能存在油气远景。对油浸碎屑岩的实验研究表明:抽提物中含有丰富的生物标志物;有机质母质来源为混合源,既有高等植物输入,也有藻类输入,油源为海相和陆相生油层;有机质成熟度一般,非高成熟度油。盆地地质研究表明:生油层为侏罗纪、二叠纪陆相地层和石炭纪海相地层,储层丰富,除中上侏罗统和新生界可作为盖层外,阿拉套山推覆体可能是博尔塔拉原形盆地油气的良好盖层,具备生储盖组合条件。     

新疆温都哈拉地区古生界化学地层初探

利用岩层中的地球化学差异对地层进行划分是地层学的研究方法之一。本文利用在区调工作中获得的较为系统的岩石光谱半定量分析数据,采用有序样品最优分割法和对分移动窗口法,对新疆温都哈拉一带的古生界地层进行了化学地层划分,并与野外根据宏观岩性特征划分的岩石地层单位进行了比较。