基于ERDAS研究华北平原第四系黏土微观孔隙分形特征

以衡水地面沉降漏斗中心分层标土柱黏土试样的环境电镜扫描图像为研究对象,采用分形理论和ERDAS软件的图像处理技术,求取了华北平原地面沉降典型区第四系黏土微观孔隙分布的分维数,得出华北平原第四系黏土微观孔隙分布分维值随埋深的增大呈现总体减小、局部增减交替的特征.并结合黏土试样的空间位置、密度值、矿物组分、化学成分及地下水等因素,探讨了华北平原第四系黏土微观孔隙分形特征的成因机理.     

泥河湾哺乳动物群与中国第四系下限

对泥河湾动物群（狭义）与欧洲维拉方经典动物群中属级相同的20种哺乳动物进行形态和进化水平上的对比发现,其中有11种（包括亚种）和晚维拉方期的 Olivola动物群的成员最接近,有4种可与中维拉方晚期的Seneze动物群的成员比较,其中有2种因为仅发现于Seneze,不足以说明它们一定只和泥河湾者接近。另外两种（Lynx shansius和Pseudodamaelegans）确实和Seneze者更接近而不同于Olivolaa者。有两种动物（Borsodia chinensis和Meles chiai）间接地表明泥河湾动物群可能和 Olivola更接近。还有 3种时代意义不大。总之,对比表明泥河湾动物群（狭义）与欧洲晚维拉方早期的Olivola动物群最为接近,其年代应为18Ma左右,接近于海相Vrica剖面更新世/上新世界线（1.796Ma）.     

练江平原第四系的时代

基于钻孔柱状图将练江平原区第四系划分为9个基本层,通过对WYZK-06孔岩心的系统测年,标定了第四系的年代。第四系底部地层时代为中更新世,厚度约40 m,为陆相沉积。中更新统底部地质年龄为(325±32)ka,属中更新世中晚期;顶部为一套厚达10 cm左右的稳定花斑黏土层。上覆地层为上更新统,反映中更新世与晚更新世之间有较长时间的沉积间断。中更新统分布局限于普宁—两英之间,上更新统和全新统占据平原的大部分地区,表明练江平原是在中更新世发生局部断陷,在晚更新世以来开始接受大面积沉积。     

浏阳市城区第四系及其基底地质和工程地质

总结了浏阳市城区第四系的分布范围、厚度、韵律(层序)及其阶地分布;指出了其基底风化残余粘土层的厚度变化、岩溶现象和断裂发育情况;探讨了与之有关的工程地质注意事项。     

西淋岗第四系断层探测及活动性评价

利用地质雷达、氡气测量和释光测年方法对珠江三角洲北部西淋岗断裂进行探测并界定了地层年龄。结果表明：在晚更新世期间,西淋岗地区发生了至少2次突发性断裂活动。第一次活动在距今4万a左右,断层上盘地块发生了较大幅度的单边倾倒,造成断层两盘产生了近55 m的断距,形成了第四系内的角度不整合接触;在距今2万a之后,断裂第二次活动,形成了地表所见到的053 m地层错动。此外,断裂上方土壤氡气异常峰值大于背景值3倍,这说明了西淋岗断裂具有活动性和潜在危险性,也改变了珠三角地区断裂为“蠕滑断裂”的认识。     

再论“建始人”时代

就施林峰同志对湖北建始龙骨洞“建始人”的时代提出的异议进行讨论。哺乳动物化石、古人类化石和沉积速率研究表明,龙骨洞古地磁柱的两个正极性事件应与奥都威亚时和留尼旺亚时对比。     

第四系下限的探讨

第四系下限的争论由来已久,由于其自身的复杂性,因而众说纷纭。对其进行认真深入的讨论是十分必要的。笔者根据近年来接触到的资料及野外所见,认为其所以争论不休,是由于不同研究者从不同角度出发采用不同划分标志造成的。第四系底界应该从地史特征出现算起,但是作为第四纪基本特征的构造运动、冰川、黄土及人类初现时间在世界各地不齐,并且这几个方面有着成生联系和因果关系,明显的存在着滞后性,所以很难用一条线划定。由于冰川的出现使     

华北平原冲积物孢粉沉积相研究

华北平原孢粉沉积相研究表明，洪积扇和三角洲平原区沉积的花粉较多。花粉沉积浓度多在3000粒/g以上。冲积平原区沉积下来的花粉较少，花粉浓度多在1000粒/g以下。冲积物的花粉浓度可以作为划分不同地貌单元的指标。不同的沉积相存在着不同的孢粉组合。主流相一般沉积的花粉粒很少或不合花粉，花粉植物类型也较少。漫滩、心滩沉积的花粉较多，花粉植物类型也较丰富。边滩沉积的花粉较少，花粉浓度也低。自然堤和泛滥相以含有较多的松、卷柏孢子和当地花粉植物为特征。这些特征可以作为识别沉积相的指标。     

第四系土层大直径超长桩的承载特性

在没有良好的持力层 (基岩或砂、卵石层 )和成熟经验可借鉴的情况下 ,对第四系土层大直径超长桩 (钻孔灌注桩 )的承载特性进行了分析。并以分析结果为依据 ,预估单桩承载力 ,结果与静力试桩结论相吻合。     

华北平原地下水生态环境水位研究

华北平原地下水合理生态水位的上限为防止土壤盐碱化水位。下限为地下水获得最大补给的理想水位。研究表明,华北平原防治土壤盐碱化地下水位埋深一般为2～2．5m,有利于获得最大补给的地下水位埋深在山前平原为10m左右,中东部平原为3～5m。     

环渤海地区及华北平原第四纪古环境变迁机制

在青藏高原隆升背景下,环渤海地区与华北平原成为中国东部汇流盆地和堆积平原.第四纪时期阶段性河流进积,造成研究区出现构造气候旋回性的环境变迁.晚更新世以来沿海平原进入一个快速沉降阶段,在全球性冰川海平面变化叠加背景下,研究区水热对流状况以及相应的环境变迁更加剧烈和丰富.在晚全新世河流造陆过程中,河流的沉积速率超过了海平面的上升速率,陆地才得以形成.在现代海岸带依然持续构造沉降、河流输沙减少、相对海平面上升的背景下,认识不同时间尺度环境变迁机制是极其必要的.     

华北平原HS1钻孔第四纪冲洪积物地球化学特征及古气候意义

选用华北平原地区长时间序列的HS1钻孔, 在对其沉积物主、微量元素含量、相关程度及地球化学指标分析的基础上对区内古环境变化、古气候演化进行了讨论。结果表明, 自上新世晚期(3.50 Ma)以来HS1钻孔所在区域经历了温暖湿润—温和偏湿—寒冷略干—寒冷干旱—温和偏干—温凉潮湿—温和偏干—温暖潮湿8个气候演化阶段, 整体趋势由湿润变为干旱, 这与孔内孢粉、碳-氧同位素和粒度记录具有同趋性。区域对比结果显示, 重建长时间尺度内的气候变化, 地球化学可作为孢粉的更优等效指标, 短时间序列内的气候变化则以高分辨率的孢粉记录最优。区内整体处于陆缘弱氧化的沉积环境, 且第四纪时期化学风化程度相较古土壤层发育的上新世晚期更弱。HS1钻孔不同地质时期冲洪积物的元素地球化学组成的差异性, 主要取决于其母质来源和搬运距离; 具体表现为一方面与受地形地貌影响、一级构造调节转换带及次级构造单元控制的古水流有关, 另一方面与受气候变化影响的沉积环境、水动力条件、化学风化和成土作用等有关。     

北京平原第四纪下限问题研究

本文首先回顾了北京平原区第四纪下限的研究历史,指出迄今为止在这一领域存在的问题。根据我国目前的研究进展和北京地区研究现状,按照全国地层委员会的相关标准和要求,确定了划分第四纪下限的5大原则。北京平原区第四系沉积特征复杂,根据多年资料和研究结果,我们提出了划分该界限的方法。广大的北京平原区,不具备完整的第四系剖面露头,生物地层方法划分存在困难;古地麟、热释光及孢粉地质测试为准确定位这一界限提供了可能。对平原区的钻孔而言,笔者发现以古地麟测试结合孢粉分析、岩性特征、地球物理测井以及地球化学测试（碳酸钙分析）等综合手段确定这一界限的证据更有说服力,新5孔应用效果较好。     

鲁北平原第四纪沉积特征及地面沉降模式分析

地面沉降地质灾害在鲁北平原发展日益严重,制约着重大工程建设和社会经济发展。本文通过分析区内第四纪沉积展布特征,结合二等水准测量数据和分层沉降标数据与地面沉降规律,揭示鲁北平原区地面沉降机理和沉降模式,为同类型地区进行参考借鉴。①鲁北平原地面沉降主要贡献层为中更新统地层,滨州140～320m地层沉降量约占总沉降量的62%。②依据沉积相、沉积成因、地层结构、地面沉降驱动机制等因素,鲁北平原地面沉降可分为山前冲积、洪积平原模式、黄河泛滥冲积平原模式、三角洲冲积、海积平原模式三种模式。     

北京平原地区第四纪地质研究新进展

北京平原地处山前冲洪积扇分布区,区内湖泊密布,河流纵横,沉积环境多样。由于第四系三维结构的复杂性,对第四系进行地层划分有一定的难度。前人根据不同的资料对北京平原第四系进行过地层划分,建立了泥河湾组、周口店组、马兰组等多个岩石地层单位。这些地层单位主要是依据沉积凹陷钻孔岩心中的孢粉、有孔虫、介形虫等化石和少量的古地磁数据划分的,实际上仍是年代地层单位。由于这些地层单位划分依据不统一,识别标志不清晰,因此难以得到广泛的共识。近十余年来,随着资料的积累和对第四系三维结构的认识提高,特别是古地磁测年技术的普及,为北京平原第四纪地层的划分奠定了基础。本文依据40余个钻孔的古地磁测试数据,初步厘定了下更新统底界、中更新统底界、上更新统底界3个等时面。依据工程地质勘察、水文地质钻孔、考古发掘和泥炭调查等资料编绘了平原区全新统等厚度图。     

华北平原区域地下水污染评价

华北平原是我国的重要经济区,人口近1.3亿,地下水是其主要供水水源。在工业和生活污染物排放及农业施用化肥农药的影响下,地下水已遭受一定程度的污染。综合分析了地下水污染评价的各种方法后,将单因子污染指数法进行了改进,提出了单指标污染标准指数法。在华北平原开展了野外调查,采集了6 063组地下水样品,每个样品检测34 项指标。采用单因子污染标准指数法对华北平原地下水污染状况进行了评价。结果表明:华北平原35.47%采样点的地下水已受到不同程度污染,以轻污染为主,深层地下水也有一定的污染,但比浅层地下水轻,未受污染的深层地下水占87.14%。单因子污染标准指数法基本解决了区域污染评价指标之间对比问题,能够直接反映区域地下水污染情况,并为有针对性地治理地下水污染提供了依据。     

华北平原深层地下水14C年龄的TDIC校正与对比

用14C确定地下水年龄需要进行多种校正。在系统测定华北平原深层地下水14C含量的基础上,应用TDIC(Total Dissolved Inorganic Carbon,即总溶解无机碳)校正地下水14C年龄。将补给区地下水样的14C和TDIC含量作为初始14C活度和初始TDIC含量,对其他样品进行初始TDIC的14C活度校正,并用CAL-IB5.0分别计算了样品校正年龄(14C校)和TDIC校正后的校正年龄(14CTDIC校)。华北平原深层地下水14C校正年龄变化比例达-27.5%~44.4%,TDIC校正对14C年龄影响明显,地下水样品进行14C定年时需要先进行TDIC校正。根据华北平原地下水14C校正年龄和Cl-含量分布,华北平原深层地下水受到明显的海水入侵的影响,衡水—河间—任丘一线西侧地下水14C校正年龄代表了其真实年龄,而衡水—献县—天津一线东侧地下水14C校正年龄不能代表其真实年龄,只是海水和地下水混合后的表观年龄。     

河北平原第四系地下水氦同位素特征

通过对河北平原第四系地下水He同位素进行比较分析,根据过剩He(4Heexc)、3He/4He比值、δ3He值分析认为,河北平原第四系地下水He同位素有5个特征:(1)地下水中过剩He浓度沿着地下水的流向而增高;(2)地下水中的过剩He浓度随着地下水埋深加大而增高;(3)满城—沧州剖面上过剩He浓度大于石家庄—衡水剖面上的过剩He浓度;(4)河北平原第四系地下水主要是由大气降水补给的;(5)衡水热水过剩He浓度很高(>674 83×10-8cm3STPg-1),这表明以放射成因He为主,地幔成因的He极少。另外地下水的3He/4He比值、R/Ra、δ3He值是判断氦源的一个灵敏的指示剂。     

华北平原地下水演变机制与调控

自20世纪70年代以来,华北平原长期的地下水过量开采形成了复杂的地下水降落漏斗,并引发了一系列环境地质问题。为建立区域社会经济发展与地下水资源与环境之间的协调机制,国家973项目"华北平原地下水演变机制与调控"在大量前人研究基础上,进一步分析了近50年来地下水动力场演变特征及其对人类活动的响应,揭示了包气带结构变化影响下包气带水力参数的变化,研究了深层地下水开采引起的地面沉降、咸水移动和资源量转换机理;利用改进的地下水数值模拟技术,建立了2001—2010年华北平原地下水流数值模型,计算了最新的地下水资源量。分析了地下水资源承载力的主要影响因素,进行了华北平原地下水资源承载力定量评价,给出了华北平原地下水的优化调控途径,目前正在以高精度地下水流数值模型为核心,模拟各区的地下水优化调控方案。     

华北平原深层地下水超采程度计算与分析

华北平原深层地下水的超采已引起了一系列的环境地质问题。为了从区域上认识深层地下水的超采情况以及由此引发的环境地质问题,分别以地下水开采潜力系数(深层地下水可利用量/现状开采量)、地面沉降量、多年平均水位下降速率为指标对地下水超采情况进行了计算和分析。结果表明,不同方法的计算结果具有一定的一致性。从区域上来看,深层地下水总体上处于超采状态,已无开采潜力。地下水开采程度指标采用以2003年为现状年的开采量,因此更多反映的是开采程度现状。利用地面沉降和多年平均水位下降速率计算的超采结果更多地反映了深层地下水开采历史所产生的环境地质问题。