长江中下游南部逆冲变形样式及其机制

长江中下游长江以南地区发育燕山早期(J1-J2)逆冲推覆事件,形成的断裂-褶皱构造在纵向和横向上都表现出了鲜明的特征。纵向上,逆冲变形具有分带性,本文将长江以南的中下扬子逆冲变形划分成根部带、中部带、前锋带三个次级分带,它们的运动学特征是由南向北的逆冲,变形从根部带的厚皮构造变为中部带、前锋带的薄皮构造。野外考察和地球物理资料揭示,根部带断裂陡,叠瓦式逆断层为主,向下收敛于基底和盖层之间的深部滑脱层;中部带逆冲断裂具叠瓦式和双冲式特征,断裂产状相对较缓,深部滑脱层较根部带变浅,浅部的志留系滑脱层也十分发育,带内构造不对称性不明显,褶皱样式Ω为""和"Ω"型为主;前锋带断裂组合为叠瓦状,发育大量反冲断层及倒转褶皱,其滑脱层主要是志留系或三叠系内部的软弱层。横向上,逆冲变形具有不均一性,体现在中下扬子的差异变形上:中扬子逆冲构造在中部带、前锋带卷入变形主体地层为志留系-三叠系,而下扬子中部带和前锋带却大量出露震旦-寒武系;中扬子在前锋带主要为向北倒转的不对称褶皱,前锋带Ω到根部带都是隔槽式褶皱组合,而下扬子逆冲构造前锋带为""和"Ω"式褶皱,前锋带、中部带、根部带分别为上古生界-三叠系体现的隔档式、下古生界体现的隔档式、隔槽式褶皱组合。另外,中、下扬子深部滑脱层的深度也有显著差别。在变形的动力学上,中、下扬子燕山早期逆冲作用同古太平洋板块向东亚大陆下俯冲有关。中、下扬子逆冲变形的差异性表现可能是由于J3-K1后期赣江断裂走滑逆冲造成的不均一的隆升导致的。赣江断裂以东的下扬子逆冲抬升剥蚀严重,导致深部层次构造剥露,而中扬子保留了J1-J2时期逆冲构造的浅部构造原始样式。这种模式也符合在J3-K1东亚属于安第斯型大陆边缘的观点。     

长江中下游燕山期逆冲推覆构造及成因机制

长江中下游地区为我国著名铜、铁多金属成矿带之一.本文根据长江中下游及邻近地区构造等特征,将该区构造单元自北向南划分为华北地块、大别造山带、长江中下游前陆构造带、扬子地块、华夏地块;并进一步将长江中下游前陆构造带细分为保康-武汉-宿松-巢湖褶冲带、长江中下游中生代坳陷带、通山-瑞昌-石台-宁国褶冲带三个次级构造带.在燕山早期,长江以北的保康-武汉-宿松-巢湖褶冲带逆冲构造极性指向SE,而长江以南的通山-瑞昌-石台-宁国褶冲带逆冲构造极性指向NW.长江以南褶皱样式在岳阳-通山-瑞昌一线以南由隔挡式变为隔槽式,叠瓦式逆冲断裂更发育.在九岭-幕阜山隆起及南部的白垩纪红色盆地基底中逆冲断裂多为高角度,褶皱多为隔槽式,元古宇的浅变质岩卷入逆冲作用,为典型的厚皮构造.长江以北的紧闭同斜褶皱主体形成在印支期,随后被早燕山期的逆冲推覆作用改造.结合野外地质调查,通过对已有跨长江中下游地区的深地震剖面重新解释,发现以长江为界,长江中下游地区北侧深部、浅部构造处于耦合状态;而南侧深部、浅部构造已经脱藕,形成上下地壳的“鱼骨刺”结构,深部构造可能是是印支期扬子地块向华北地块下俯冲的残余结构.长江中下游地区浅部从北向南的逆冲作用应该与大别造山带超高压变质岩挤出有关,而从东南向北西的逆冲推覆作用可能同中侏罗世古太平洋板块向亚洲大陆俯冲有关.     

长江中下游河湖洪水演进的数值模拟

以长江中下游(宜昌-大通)防洪系统为对象,在水文、河道及湖盆地形现状条件下,建立了一个能适应各种复杂条件的一二维非恒定流模型,来进行长江干流、河网、湖泊、分蓄洪区垸及水库的洪水演进和调度仿真.所建模型的洞庭湖部分采用无结构网格二维非恒定有限体积格式,以适应湖区复杂的边界形状和保持水量平衡.河网区部分采用一维非恒定流显隐结合的分块三级算法,以准确实现河网汊点流量的自动分配和往复流动.为了提高模拟精度和扩展模拟功能,在水流数值模拟的范围内侧重讨论了内外动边界处理、分蓄洪运用及阻力项计算等环节,提出了合理可行的数值处理方法.采用20世纪80年代至90年代共6年汛期洪水资料对所建模型进行了严格的率定和检验,高精度的模拟结果证实了模型的合理性和有效性.     

长江三峡及邻区地震危险区的三维数值模拟与地震危险性分析

以长江三峡地区实测应力资料为依据,用三维有限元方法定量地展现了该区弹性应变能空间分布状态,讨论了弹性应变能与地震活动的关系,结合地震震级、地震活跃期及地震迁移规律的综合分析,探讨了该区未来地震危险性。     

边坡防渗增加灰沙岛地下淡水的试验与数值模拟研究

地下淡水是支撑海岛居民生活用水保障和生态岛屿建设的重要战略资源。目前海岛淡水资源十分匮乏,鉴于我国灰沙岛的现实复杂性,亟需实施低成本、易操作且对岛礁稳定性及生态系统影响较小的增加地下淡水的措施。本研究提出了采用在海陆边坡处铺设防渗材料人为干预地下淡水体形成、增加淡水储量的措施,并通过砂箱试验和数值模拟相结合的方法在实验室尺度下分析了边坡防渗对灰沙岛淡水透镜体形成的影响,评估了不同因素在边坡防渗条件下增加地下淡水储量的效果,并以永兴岛为例定量评估了边坡防渗对地下淡水储量的影响。研究表明,边坡防渗通过改变地下水流场、增加淡水水头的方式增加了淡水储量。淡水体所需的稳定时间随之增加。在长、宽、高分别为50,5,35 cm的砂箱中,在35°的边坡处铺设14 cm长的隔水材料,淡水透镜体达到稳定后最大厚度由原有的13.7 cm增加至24.9 cm,淡水储量由561.8 cm3增加至1 592.3 cm3,所需稳定时间由120 min增加至150 min。增加的淡水储量随降雨强度增加、砂体渗透系数减小、边坡防渗深度增加、防渗材料渗透系数减小而增加。若在永兴岛海陆边坡铺设2 m深的隔水材料,在未来30...     

长江第一弯虎跳峡的贯通——来自于地表地貌和弹性挠曲的数值模拟分析

以往注入南海的古金沙江的袭夺及其相关的长江第一弯的形成不仅造成了南海一系列盆地内部充填物质的急剧变化,同时还记录了与南海北部边缘海扩张相关的构造活动机制的重大变革。尽管如此,由于缺乏直接证据,对于金沙江东流和长江第一弯形成的时间和机制还存在较大分歧。鉴于此,本研究通过TTLEM和LIFFE模型直接对虎跳峡的贯通和下切过程开展数值模拟分析。结果显示虎跳峡现今深切峡谷的形成是两阶段地表快速侵蚀的产物。而其初始的贯通应形成于中新世中期(~15 Ma)前后,和虎跳峡背斜的形成同期,与大理断裂系大规模走滑兼具逆冲运动直接相关。随后,进入第四纪(~2 Ma)以来,大理断裂系的构造活动由压扭转变为张扭性。虎跳峡由于地壳的弹性挠曲变形再次快速下切,剥蚀厚度达到~3 km,最终形成了现今的地貌样式。结合区域的其他研究结果,我们认为伴随着印度板块向欧亚板块之下持续的俯冲,青藏高原东南缘南东向的物质运移曾发生过一系列构造活动机制的重大转变,不仅引起了区域内断裂系统活动性质的转换,造成了大型水系的袭夺和重组,同时还与南海海盆的扩张和最终形成紧密关联。     

物探在长江水下三角洲勘查淡水资源的重要作用和意义

为了解决嵊泗列岛的供水难题,采用点面结合的方法,对嵊泗海域进行电火花浅地震路线调查、水文地质钻探及水文物探测井、高分辨率地震调查及单道浅地震调查,为嵊泗海域淡水资源的开发奠定了坚实的基础。     

长江中游地区暴雨过程的气候背景分析

通过用气候信号场研究长江中游地区暴雨发生的气候异常环境,提出了关于信号场的合成图的检验方法,应用到暴雨规律分析中。分析表明,暴雨与500hPa信号场中异常信号显著区的出现在我国东部上空,分布形势呈‘+-+'的波列是暴雨发生的重要征兆。     

冲洗液安全密度窗口的实验模拟及有限元分析

在钻探工程中,冲洗液的密度选择至关重要。密度过大有助于护壁和悬渣,但会增大钻进阻力;密度过小,则会降低其悬渣能力,并影响钻孔稳定性。在孔壁稳定性力学分析的基础上,自行建立试验模拟装置进行井壁稳定性模拟。与此同时,采用有限元方法来模拟钻孔稳定问题,得出合理的冲洗液安全密度窗口。对比结果表明,利用ANSYS有限元分析软件模拟来确定冲洗液安全密度窗口具有一定的可行性。利用有限元模拟分析既可以缩减前期冲洗液的试验费用,又能给钻探提供合理的冲洗液安全密度窗口,对优化冲洗液的密度具有现实的参考价值。     

青海共和盆地高热机制数值模拟分析

共和盆地位于青藏高原东北缘,处于秦岭—祁连—昆仑造山带的交汇部位。盆地的平均热流值明显高于中国大陆地区热流平均值,也明显高于周边构造单元,表现为高热异常区域。笔者等结合区域地质、地球物理探测资料及近年来新获的热学参数测试数据,对共和盆地开展了热演化数值模拟,分析了共和盆地的高热异常机制。结果显示,如果将新生界地层作为一个整体考虑,实测的热导率参数不足以形成共和盆地的高热,必然有深部热源,如中—下地壳熔融体的影响。而结合地温曲线,对新生界地层进行分层数值计算分析,显示盆地高热异常形成的主要控制因素是浅表层松散的新生界沉积层的极低热导率,同时岩石圈以下的深部过程影响为共和盆地高热异常提供一定程度的区域热异常背景。     

Degeneration and countermeasures of water resources system of the Changjiang River Delta

Water resources system is composed of natural water subsystem and social water subsystem. And it is a complicated large system, which contains certain regional background, as well as specific framework, function and dynamic balance. The evaluation of the water resources system needs the viewpoint of sustainable development and the measurement according to water resources system carrying capacity, which holds the meaning of both water resources carrying capacity and water environment carrying capacity. The Changjiang River Delta is a very important area in China. As the local water resources are concerned, the Delta is an area lack of water as a matter of fact. The water resources system of the Delta experiences a long, intricate and degenerate period. The lack of water due to resources shortage in the 1950＇s was converted to that due to water quality from the 1980＇s. Furthermore, the status of water shortage sharpens gradually. The representations are summarized as follows： firstly, the discharge amount of wastewater and polluted water is large all along. Secondly, the pollution status of rivers, which involve the Changjiang River, the Grand Canal, the rivers in cities and the rivers in small towns and villages, is noticeable. Thirdly, water quality of Taihu Lake is worth of more attention. Therefore, the countermeasures on the reconditioning and regulating of water resources system in the Delta demands the following new strategies, such as to treat the rivers, the lakes and the seas as one overall system, to improve, harmonize and counterpoise water resources system carrying capacity, to implement the integrated management of water resources, which means the integrated management of drainage area along with the regional area, especially the integrated management of city water, and to carry on water saving and scientific use so as to increase the efficiency of water use, and so on.     

A decade of variation of COD in the Changjiang River （Yangtze River） and its variation trend analysis

The average annual value of COD (chemical oxygen demand) fluxes of the Changjiang River (Yangtze River) and its main tributaries in the past decade (i.e., 1991–2000), has been evaluated. Based on the data from the Datong Hydrological Station (DHS), it was found that the Dongting Lake drainage basin contributed the greatest water discharge (35.8%) and COD flux (48.3%) among the main tributary drainage basins, followed by the Poyang Lake drainage basin with the contributions of 15.4% and 19.3%,respectively. By the end of the year of 2000, COD flux in the Changjiang River rose by almost 45% relative to that in the year of 1991, reaching about 1941000 ton/a at DHS. Statistical analysis revealed that industrial wastewater discharge, as well as COD in it, was found decreasing in the same period, due to the gradual reinforcement of environmental management. Moreover, correlation analysis indicated that non-point pollution from agriculture and increasing discharge of domestic sewages caused by rapid growth of population along the Changjiang River drainage valley should be responsible for the high COD. Furthermore, with the current trend of population growth and agricultural development in this basin, water quality of the Changjiang River, in terms of COD level, is going to deteriorate in the near future. Thus, the rational applications of fertilizers and pesticides in agriculture and the proper treatment of domestic sewages before they are discharged would be the most concerned controlling parameters.     

长江中下游河湖水量交换过程

长江中下游的河湖水交换关系典型且复杂,为描述河湖水量相互交换过程,提出了河湖水量交换系数的概念,即某一时段内由支流汇入湖泊的径流量与湖泊泄入干流径流量的比值,表示河湖水量交换的激烈程度。根据水量平衡原理推导出河湖水量交换系数计算的经验公式,并把河湖水量交换过程分为3种状态:“湖分洪”、“稳定”和“湖补河”。近60多年来河湖水交换系数年际变化趋势表明:洞庭湖与长江干流的水交换状态从“湖分洪”到“稳定”,再到“湖补河”状态发展;鄱阳湖与长江干流的水交换系数在稳定状态附近波动,河湖水交换状态无明显趋势性变化,河湖系统演化稳定。河湖水交换系数与长江干流径流量相关性良好,而与湖泊支流径流量相关性较差,表明长江干流径流量的大小是河湖水量交换过程的主控因素。     

长江水系沉积物碎屑矿物组成及其示踪意义

长江碎屑矿物组成研究表明,轻矿物以石英、长石和岩屑为主,不同支流轻矿物组成特征不同,成熟度指数平均是2.0,一般干流高于支流,成熟度随沉积物搬运距离增加而增大。QFL及QtFL三角图解显示长江沉积物主要来自再旋回造山带物源区,流域风化剥蚀速度较快,不同支流物质汇入干流,使得干流轻矿物组成复杂多变而难以和支流区别。重矿物含量从长江上游至下游呈递减趋势,其主要组合是磁铁矿-普通角闪石-普通辉石-石榴子石-绿帘石-褐铁矿-钛铁矿。红柱石和磷灰石是金沙江沉积物的特征矿物组合;蓝晶石是岷江流域的特征矿物;涪江的特征矿物是榍石;汉江的特征矿物组合是磷灰石、紫苏辉石和硅镁石;锆石是湘江的特征矿物。不同流域的特征矿物指示其源岩性质。上游的雅砻江、大渡河以及岷江等支流沉积物对中、下游干流沉积物的贡献较弱。涪陵以上长江流域风化作用强烈,母岩主要是沉积岩类(碎屑岩、泥岩);其下流域沉积物中近源弱风化物质明显增加,其源岩类型体现为岩浆岩和变质岩类;而金沙江攀枝花地区及湘江、沅江沉积物则更多来自流域内广泛分布的大片变质岩类。     

长江中下游地区下蜀黄土磁化率曲线与环境变迁

通过对镇江大港剖面地层结构和磁化率曲线特征的分析研究,以及与相邻地区风尘堆积研究成果的比较,认为长江中下游地区磁化率曲线的波动旋回很好的对应了黄土 -古土壤风尘堆积序列,记录着该区中更新世以来七次大的古气候冷暖旋回。古气候的旋回变化幅度较北方黄土区要小得多,冷期和暖期都存在着频繁的小尺度的气候冷暖波动,可与深海氧同位素曲线相比较 但各地下蜀黄土沉积速率和沉积环境有一定的差异。     

ADCP measured flow current of the middle-lower Changjiang River channel

The water column flow velocity of 36 river sections in the river reach between Hankou (Wuhan) and Wuxue of the middle-lower Changjiang River. Their cross sectional distribution patterns in relation to the river channel morphologies were examined by using ship-mounted ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) instrument. The results indicate four (I-VI) types of river channel morphology associated flow patterns: I—laterally deepening riverbed topographic pattern; II—symmetrical to asymmetrical riverbed topographic pattern; III—relative flat riverbed topographic pattern, and IV—sandbar supported riverbed topographic pattern. All these correspond to the different patterns of flow velocity distribution. The maximum flow velocity is usually related to the deeper water depth, but irregular water column distribution of flow current velocity results often from the vortices’ current associated with river knots. Deeper river water depth is usually identified in the river reach located slightly downstream to the river knot, where faster flow velocity occurs. Downward change in flow velocity fits semi-log law, showing an exponential decreasing flow current with the maximum flow velocity near the water surface. However, in the river reach near the river knots, the water column distribution of flow current velocity does not fit the semi-log law, showing the irregular flow current pattern. This study, in context of river catchment management, highlights the controls of riverbed morphology to the flow current structure, which will shed light on the post study of Three Gorges damming in 2009.     

长江河流沉积物磁铁矿化学组成及其物源示踪

运用电子探针分析了长江干流和主要支流河漫滩沉积物中磁铁矿的元素组成.磁铁矿中的FeO平均含量稍高于其标准组成,而Fe2O3平均含量则明显低于标准组成;Ti、Al、Cr、V、Mn、Mg、Co和Zn等元素在磁铁矿中含量变化大,不同支流的磁铁矿的元素组成不同,同一取样点不同样品磁铁矿的元素组成变化也较大.金沙江、湘江、汉江及长江干流磁铁矿与钛磁铁矿、钛尖晶石、钒钛磁铁矿和铬铁矿等出溶交生,TiO2、Cr2O3和V2O3等元素含量高且变化大.金沙江磁铁矿富Mg、Al和Cr;大渡河、雅砻江和岷江磁铁矿中微量元素含量大多低于0.5%;涪江、汉江磁铁矿富Ti和V,而湘江磁铁矿富Ti和Al;总体上,长江干流上游磁铁矿富Ti,而下游磁铁矿中Ti、Al、Cr、V、Mg和Mn含量低于0.15%.干流磁铁矿的元素组成变化反映主要支流源岩组成及对干流影响程度的差异.     

硫酸侵蚀碳酸盐岩对长江河水DIC循环的影响

对长江及其主要支流河水水化学和溶解无机碳（DIC）同位素组成（δ13GDIC）进行了研究。河水阳离子组成以Ca^2＋、Mg^2＋为主,阴离子以HCO3-、SO4^2-为主,水化学组成主要受流域碳酸盐岩矿物的化学侵蚀控制。DIC含量为0．3～2．5mmol／L,从上游到河口逐渐降低。δ13CDIC值为-12．0‰-3．4‰,与DIC含量具有相似的变化趋势。H2CO3溶解碳酸盐岩是控制河水DIC来源及其占δGDIC组成的主要机制。H2SO4溶解碳酸盐岩加剧了流域碳酸盐岩的化学侵蚀,一方面导致了河水的DIC含量增加,另一方面也使河水的δ13GDIC值升高。     

滦河山区水资源变化趋势及成因分析

采用1956～2007年水文系列资料,对滦河流域地表水和地下水资源进行了分析和评价。得出结论认为,滦河流域水资源存在时空分布不均、年际变化较大、年内分布不均的特点。针对水资源呈递减趋势,分析了水资源减少的三种因素。     

青藏高原东部长江河流溶质载荷主要离子地球化学研究

作者于2000年和2002年对青藏高原东部长江河流溶质载荷进行了较为系统的野外取样工作,并对主要离子地球化学特征进行了分析研究。数据分析表明,长江水系TZ 高于世界河流1250μEq的平均值,主要介于2000~3000μEq之间,其次为1000~2000μEq。总体上,高原东部长江水系TZ 可以与世界上其它造山带相比较。高原东部长江水系主要阴离子的相对丰度和分布表现出HCO3->Si Cl- SO42-,河水富含HCO3-;阳离子主要表现为Ca2 >Mg2 Na K ,表明河水富含Ca离子特征。河水中富含HCO3-和Ca2 ,说明高原东部长江水系流域盆地中碳酸盐岩(主要是灰岩)应是河流中主要离子的风化源岩。