华南泥盆纪生物礁演化及其控制因素

通过对华南泥盆纪生物礁现有资料和作者获得的实际材料的分析研究,编制了华南早、中、晚泥 盆世生物礁分布图。华南泥盆纪生物礁最早出现在埃姆斯晚期,分布层位由西南向北东逐渐上升。华南泥盆纪 生物礁分布和演化具有 3方面的特征：(1)不同类型生物礁演化差异很大：浅水礁变化最大,台缘礁变化次之, 深水礁几乎没有变化;(2)主要造礁生物随时间演替明显：床板珊瑚 （ 埃姆斯期）→床板珊瑚、四射珊瑚和层 孔虫 （ 艾菲尔期）→层孔虫和四射珊瑚 （ 吉维特期）→层孔虫 （ 弗拉期）→菌藻类 （ 法门期） ;(3)生物礁数 量和规模在吉维特期出现峰值。研究表明：华南泥盆纪生物礁的发育受区域和全球性因素的共同制约,其中温 度、大气中 CO₂ 分压 （ P_CO2）和植被-森林生态系等全球性因素对华南泥盆纪生物礁有重要影响。     

晚泥盆世F-F大灭绝事件研究进展

晚泥盆世弗拉期-法门期(F-F)之交的生物灭绝事件是显生宙以来五大生物灭绝事件之一,导致海洋中至少80%的物种消亡、群落结构明显更替、地史时期最大的后生动物礁系统彻底崩溃,深刻改变了地球生命的演化进程。受泥盆纪多种时间尺度作用力的综合影响, F-F生物事件的灭绝模式复杂,并非以短时间内极高的生物灭绝率为主要特征,总体上表现出一种循序的、渐进式的灭绝过程。频繁的海平面升降、海洋缺氧和泥盆纪温室地球极热条件下的气候快速变冷等多因素综合作用是造成F-F生物大灭绝的主要原因。晚泥盆世西伯利亚板块和俄罗斯地台上大规模的火山作用可能是造成地球表层系统中气候环境发生剧变的最终触发机制,同时陆地植物演化和全球构造活动在百万至千万年时间尺度上的反馈机制亦起重要作用,最终导致F-F之交全球气候异常突变、浅海区域海洋缺氧和F-F生物大灭绝。     

弗拉期—法门期(F-F)之交事件在广西全州地区的沉积学响应

晚泥盆世弗拉期-法门期之交,地球环境急剧变化。广西作为中国南方泥盆纪沉积最为发育的地区,对该事件具有良好的记录。从广西全州地区东山剖面发育的一套海相碳酸盐岩为主夹细颗粒陆源碎屑岩序列的岩相、沉积微相及生物化石入手,厘定研究区内弗拉阶-法门阶界线,揭示研究区内与弗拉期-法门期事件相关的沉积记录,进而探讨当时的海平面变化情况。综合剖面重点层位的化石类型及岩石沉积微相特征,将研究区内弗拉阶-法门阶界线限定在剖面第49~50层界线处,并认为研究区在晚泥盆世弗拉期-法门期之交发生了2次紧邻的阶跃型海平面上升和阶跃型海平面下降过程,与全球多区域海平面变化趋势一致。     

菌藻类繁盛:晚泥盆世大灭绝的疑凶?

广西桂林杨堤剖面的地球化学数据显示晚泥盆世弗拉期末—法门期海平面波折上升、水体从富氧变为贫氧,同时无机、有机碳同位素(δ13Ccarb和δ13Ckerogen)分别从 0.43(‰V-PDB)→ 3.54(‰V-PDB)和-29.38(‰V-PDB)→-24.14(‰V-PDB),可以与北美、欧洲等地进行对比.通过对海平面变化、缺氧程度分析,并结合岩石薄片,我们认为这种快速正向波动是由以菌藻类生物为主要生产者的海洋生产力迅速增加引起的.镜下观察发现,F-F大灭绝中菌藻类不但未受影响反而更加繁盛.与之相对应,对营养盐P及菌藻类生长刺激元素Fe、Zn的研究也发现在晚弗拉期出现几次含量突增.更值得注意的是其来源主要由陆地输入,这就印证了晚泥盆世陆生植物大规模繁盛使得生物化学风化盛行,导致地表径流向陆表海输送的营养物质增加改变了海洋化学环境,富营养化的海水使菌藻类繁盛并造成其他生物灭绝的假说.     

西秦岭中带弗拉斯—法门期生物绝灭事件的研究

晚泥盆世弗拉斯—法门期(Frasnian—Famennian)之间存在一次全球性生物绝灭事件(简称F—F事件)。这次事件在西秦岭地区有所表现。西秦岭中带西成地区吉维特到弗拉斯期为碳酸盐台地和生物礁沉积。法门期以暗灰色和灰绿色板岩、粉砂质板岩沉积为主。弗拉斯期末(相当于gigas最上亚带),该区大量的层孔虫、珊瑚、腕足及兰绿藻等生物绝灭。沉积相、矿物及地球化学特征都表明该事件是山于海水急剧加深引起的。事件发生的时间为gigas上亚带和最上亚带之间。     

世界石炭纪生物礁发育基本特征

石炭纪生物礁在晚古生代礁体演化序列中处于特殊地位。石炭纪是生物礁地史演化过程中一个非常关键的时期,发育的生物礁类型有:(1)叶状藻礁丘;(2)叠层石礁丘;(3)珊瑚礁;(4)Waulsortian灰泥丘;(5)Chaetetes礁丘;(6)钙质微生物—藻礁丘。石炭纪生物礁总体上表现为礁相结构、造礁群落组成及礁体建造阶段的造礁作用相对比较简单,这些都体现出生物礁在石炭纪的发展受到生物灭绝事件的影响。在以藻礁占主导地位的宾夕法尼亚亚纪,中国后生动物骨架礁发育,尤其是发育有Fomitchevella大型珊瑚礁,成为世界石炭纪生物礁的一个亮点。从石炭纪整个生物礁的发展情况来看,后生动物骨架礁与以微生物和钙藻为主导的生物礁或许是两个平行发展的礁系统,后生动物骨架礁的发展在大规模生物灭绝事件之后有明显的演化滞后现象,以钙藻和微生物为主导的造礁群落的复苏在生物灭绝事件之后更为迅速。从石炭纪生物礁古地理分布来看,石炭纪生物礁基本上分布在南北纬30°之间的区域,因此,它们代表了在相对温暖的气候条件下生长的礁体,与现代珊瑚礁的分布相近似。     

云南富宁地区泥盆系—石炭系界线碳、氧同位素特征及对海平面变化的响应

右江盆地沉积连续的泥盆纪—石炭纪岩石地层,是中国泥盆纪与石炭纪之交Hangenberg生物大灭绝事件的重点研究区域。选取右江盆地西缘云南富宁地区晚泥盆世—早石炭世地层,在岩石地层学研究的基础上对碳酸盐岩进行系统的碳、氧同位素组成研究。富宁地区晚泥盆世—早石炭世地层存在不同幅度的δ13C、δ18O负向偏移,尤其在泥盆系—石炭系界线附近负偏移明显,δ13C、δ18O值偏移层位与层序地层学转换及古生物灭绝事件发生层位一致,反映了晚泥盆世法门期海平面下降和早石炭世的海侵事件。研究区泥盆系—石炭系界线附近δ13C值负偏趋势与右江盆地内δ13C值演化偏移相似,华南其他典型剖面δ13C值亦呈现不同幅度的负向偏移,泥盆纪与石炭纪之交的碳同位素演化序列与欧洲、北美地区δ13C值负向偏移反映的海平面下降事件一致,具全球性对比意义。     

桂林中、晚泥盆世环境旋回和生物事件

桂林地区中、晚泥盆世的沉积包含了两个主要的环境旋回,从艾菲尔到维特期为一个旋回,从费拉斯到法门早期为另一个旋回。生物事件主要发生在第一个旋回的海侵高峰时期,而生物事件的直接结果则在第二个旋回充分显示出。在吉维特期和费拉斯期曾一度兴旺的许多生物类群(其中以可造礁生物居多)在法门期开始时结束了生命活动。这种环境的变化与全球海平面升降相一致,绝灭事件在当时地处热带的地区显示更为明显。     

德国泥盆纪生物礁的基本特征

德国泥盆纪的层孔虫十分繁盛，不同形态，不同规模的层孔虫礁体广泛发育于台地内部，台地边缘和深海盆地内的火山周围。块状层孔虫是主要的造礁生物，四射珊瑚也参与了造礁，但数量极少。礁区岩相分异业显，盆地相，礁前相，礁核相和礁后泻湖相清晰可辨。部分礁体，如布瑞降礁显示清楚的初殖，拓殖，繁殖和衰亡四个演化阶段。层孔虫礁的主要繁盛期为吉维特期－弗拉斯期。德国泥盆纪生物礁的基本特征类似于加拿大同时期的生物礁，但在     

德国泥盆纪生物礁的基本特征

德国泥盆纪的层孔虫十分繁盛，不同形态、不同规模的层孔虫礁体广泛发育于台地内部、台地边缘和深海盆地内的火山周日。块状层孔虫是主要的造礁生物，四射珊瑚也参与了造礁，但数量极少。礁区岩相分异明显，盆地相、礁前相、礁核相和礁后泻湖相清晰可辨。部分礁体，如布瑞隆环礁显示清楚的初殖、拓殖、繁殖和衰亡四个演化阶段。层孔虫礁的主要繁盛期为吉维特期－弗拉斯期。德国泥盆纪生物礁的基本特征类似于加拿大同时期的生物礁，但在德国泥盆纪的礁灰岩杂体内至今尚未发现有经济价值的石油和天然气。这可能与莱茵海西地槽复杂的地质发展史有关。     

基于Voxler平台的城市地质调查数据的 三维可视化

在计算机虚拟的三维环境下,可以更加直观、形象的展示地质模型,服务于工程建设、科学研究和决策支撑。Voxler平台具有强大的建模、分析和三维可视功能,可用来支撑"透明城市"的实现,但却鲜用该方面的应用研究。以丹阳市小城镇水工环地质综合调查项目为依托,采用Voxler平台中的计算、图形输出和通用模块,探索了该平台在城市地质调查数据三维可视化中的应用潜力。结果显示该软件在钻孔、地质界面、地质体和试验测试数据的可视化以及地上地下一体化建模方面,具有良好的应用效果。     

基于广义Hoek-Brown强度准则的岩质边坡稳定性分析

为了对带有垂直裂隙的岩质边坡进行稳定性分析,基于极限分析上限法,引入广义Hoek-brown准则对最危险滑移面上的旋转破坏机制和稳定性进行分析,利用拟静力法等手段计算地震力、水压力和均布荷载等不同条件下岩质边坡稳定性的变化,并将外荷载与在滑动面上耗散的能量的比值作为稳定系数,推导出了带有垂直裂隙的岩质边坡的稳定性分析上限解。案例的计算结果表明:基于广义Hoek-Brown强度准则的上限法计算出的结果较极限分析上限法保守,安全系数差距在10%左右;本方法对于有多条裂隙影响的边坡可以分别分析不同裂隙的前部所形成的潜在滑坡体的稳定性并进行对比以选取最危险的滑动块体进行分析。     

镍基和钠基蒙脱石的热处理对比研究

研究了钠基蒙脱石吸附Ni^2+后以及产物经过500℃热处理后的结构变化,采用了X射线荧光光谱术(XRF)、粉末X射线衍射术(XRD)、电子顺磁共振谱术(ESR)、傅里叶变换红外吸收光谱术(FTIR)以及拓展X射线吸收精细结构谱术(EXAFS)等分析手段测试了固体产物的特征,并利用电感耦合等离子体原子发射光谱术(ICP-AES)分析了吸附残余液的化学组成。吸附残余液的化学分析结果表明,溶液中Ni^2+的量显著降低,同时又检测到一定量的Na^+、Mg^2+等离子,且XRD结果也证实蒙脱石层间域发生Ni^2+的交换吸附。EXAFS和ESR的结果进一步表明吸附反应后Ni^2+以[Ni(H2O)6]^2+的形式存在于蒙脱石的层间域,样品经过500℃加热后产物的XRD和FTIR结果均显示出现类滑石相产物。     

大洋与大陆板内典型EM1型玄武岩的成因联系和区别

前人基于大洋玄武岩的放射成因同位素组成定义了DMM、HIMU、EM1和EM2等地幔端元组分。然而,自"EM1"这一概念被提出以来,有关其成因的激烈争论持续不断,EM1因此被认为是最"神秘莫测"的地幔组分。对比研究大洋和大陆板内的EM1型玄武岩可为探讨EM1组分的属性和成因提供新的制约。本文总结了笔者最近针对典型EM1型玄武岩的研究进展,比较了南太平洋EM1型洋岛玄武岩(Pitcairn)和中国东北EM1型钾质玄武岩的元素和Mg-Sr-Nd-Pb-Hf同位素地球化学特征,阐述了这两类EM1型玄武岩在成因上的联系和区别。     

大息场组——黔东北思南奥陶系—志留系之交的一个新地层单元

黔东北思南鹦鹉溪大息场剖面出露奥陶系-志留系界线处的地层序列,该序列与周缘地区相比较,具有其岩相和生物相的特殊性,以此为据建立新地层单元--大息场组。大息场组实测厚度129.7 m,主体岩性由灰色和灰黄色薄层-中层细砂岩和粉砂岩组成,下部暗色粉砂岩中产出3层笔石,指示该组时限为凯迪期晚期到鲁丹期末期。大息场组的碎屑岩层之间不存在暴露海平面之上的标志,表明这里地处局限的凹陷带,此时黔中古陆以北发生的海退未波及至此。     

水平荷载下桩身侧阻抗力矩的作用机制与计算模型研究

为探讨摩阻力增强效应影响下的水平受荷桩承载机制,建立了水平荷载作用下考虑增强效应影响的桩侧摩阻力τ-s曲线模型,并在此基础上推导了桩身单位长度侧阻抗力矩数值解。随后开展了桩径、临界位移、极限侧摩阻力等因素影响下Ms,ini/Msu,ini-θ/θref,ini无量纲化曲线规律分析。结合摩阻力增强效应理论进而分别建立了线弹性-塑性、双曲线、API规范砂土与黏土τ-s曲线模型作用下的桩身侧阻抗力矩简化理论解,并基于传递矩阵法原理,解得了考虑桩侧摩阻力作用时基桩水平承载力半解析解。通过多组验证工况和工程实例分析验证了所建立的侧阻抗力矩简化解以及考虑侧阻抗力矩影响的基桩水平承载力方法的正确性,同时也证明了摩阻力增强效应对基桩水平承载力的影响不能忽略,并得出如下结论:无试验数据参考时,砂土、黏土与桩接触面的刚度指数可分别取0.725和0.600;桩身侧阻抗力矩随着桩径、极限摩阻力的增加以及临界位移的减小而增加,其中桩径对侧阻抗力矩影响更为明显。     

地下水开采引发的土体变形对污染物迁移影响研究

地下水开采引发的土体变形对污染物迁移具有重要影响。结合地下水渗流理论、太沙基一维固结理论和溶质运移对流-弥散理论,建立了变形土体中污染物迁移三维耦合数值模型,考虑了孔隙度、渗透系数和水动力弥散系数随有效应力的动态变化。通过对实际案例进行模拟,分析了地下水开采引发的土体变形对污染物迁移规律的影响。结果表明,地下水位下降,土体有效应力增加,土体骨架压缩变形,使得孔隙度、渗透系数减小,导致水动力弥散系数增幅减小,从而延缓了污染物迁移的对流扩散过程。     

波浪荷载下饱和粉土不排水动力特性试验研究

确保海床场地的动力稳定性是近海工程安全运行的前提。目前针对复杂应力路径对海域环境饱和粉土动力学行为特性的影响研究尚属少见。利用GDS空心圆柱扭剪仪,开展了轴向-扭转耦合循环加载的重塑饱和粉土不排水试验,模拟波浪的波幅大小和海床深度变化,以广义剪应变γg=5%为液化标准,研究了均等固结条件下循环应力路径(循环应力比CSR和循环加载幅值比δ)对饱和粉土不排水动力特性的影响。结果表明:CSR与δ值的大小对饱和粉土的超静孔压与变形发展特性影响显著,圆形应力路径(δ=1)循环加载时饱和粉土最易液化;当CSR≤0.050时,饱和粉土不会发生液化;当CSR≥0.065且δ=1时,饱和粉土会发生液化;CSR> 0.150时,粉土易发生液化。γg与孔压比ru的相关性受CSR与δ值大小的影响较小,且γg可表示以r_u为变量的正切函数。以等效循环应力比ESR作为表征复杂应力路径下动应力大小的指标,饱和粉土达到γg=5%所需的液化振次NL与施加的ESR值具有事实上的唯一性关系,ESR随NL的增大而减小。     

河流铀同位素的控制机理及其对风化限制理论的启示意义

经典风化限制理论认为,当剥蚀速度较低时,岩石在风化带的存留时间长,表现为一致性完全风化,化学风化通量受新鲜岩石的供应限制,与剥蚀速度成正比,即为"供应限制";当剥蚀速度较高时,岩石充分暴露,风化强度低,化学风化通量受温度、降水量等动力学因子限制,即为"动力学限制"。供应限制是构造抬升影响硅酸盐风化吸收大气CO_2进而改变气候的关键。动力学限制形成了化学风化通量与大气CO_2含量之间的负反馈,是维持构造时间尺度地球宜居性和碳循环平衡的关键。但是,风化限制理论模型并未得到充分实证。本文将介绍利用流域溶解态铀同位素证明风化限制理论的原理与研究进展。全球数据总结发现,流域铀同位素与物理剥蚀速率之间在整体上呈现U形函数关系,可用经典风化限制理论解释。但河流的铀同位素还受岩性、气候、地貌等其他因素的影响。利用已知风化年代的单一岩性流域是河流铀同位素验证风化限制理论的重要途径。     

苏北泗洪晚更新世淮河古菱齿象化石年代学研究

对苏北泗洪县石集的淮河古菱齿象(Palaeoloxodon huaihoensis)进行了光释光(OSL)年代学研究,结果表明,化石埋藏地层年代介于56.2±4.3 Ka B.P.～50.7±4.6 Ka B.P.之间,属晚更新世中期,即MIS 3阶段间冰期。地层归属上更新统戚咀组,为旱季与雨季交替环境下的河漫滩或沼泽湿地沉积。地层特征反映了距今约5.6万年以来该地区在全球"间冰期-冰期"交替变化下的古气候环境。