利用因子分析确定岩溶地下河系统水质的影响因素

根据云南南洞地下河系统2008年旱季的水化学分析结果,利用因子分析方法探讨地下水水质的影响因素及程度,结果表明:流域地下水成分变动范围较大,具有明显的空间变异性;地下水水质受人类活动、水岩作用过程和土壤等自然因素的共同影响,三个因素能够解释地下水水质形成的79%,其中人类活动是主要影响因素;地下水中的Cl-、NO3-、SO42-、Na+、K+主要受人类活动特别是农业和生活废水等因素的控制,Ca2+主要是水-岩作用的产物,但也受人类活动的影响,pH值、电导率受水岩作用过程和人类活动的影响,Mg2+、HCO3-受土壤CO2含量和水-岩作用过程的共同影响。     

低硫化型与高硫化型浅成低温热液金矿蚀变特征与成矿关系的对比研究

文章对浅成低温热液金矿床特征产物、蚀变分带、蚀变类型演化的成因及蚀变形成的主控因素进行了总结。与矿质沉淀在同一机制下形成的特征岩相和蚀变保存了成矿过程的重要信息,是有效的勘查标志。低硫化型中热液爆破角砾岩、刃片状方解石/石英、细粒梳状石英及具快速冷却无序结构的冰长石,是沸腾作用的产物,而沸腾同时控制金沉淀;高硫化型中蚀变以孔洞状石英、硫酸盐及粘土化等酸性淋滤产物为特征,流体酸性性质主要源于岩浆酸性挥发分在液相中的解离及SO2的歧化或氧化反应,孔洞状硅化岩是主要赋金部位,受孔洞或裂隙控制的自形石英及其中的金矿化,它不同于岩浆酸性气水相与大气水为主流体混合形成的酸性淋滤蚀变及浸染状金矿化,而可能是由源于较深部岩浆单相流体(直接从熔体中出溶或与卤水相分离出来)浓缩形成的低温液相流体产生的。由绢英岩化到中级泥化的连续分带蚀变,有利于低硫化型金成矿;而由高级泥化到中级泥化的连续分带蚀变,对高硫化型金成矿有利。流体和围岩的性质、物理化学梯度以及水岩比是控制热液蚀变最主要的因素。初始流体酸碱成分对于形成的蚀变矿物组合具有决定性作用。低硫化型金成矿流体受地热系统驱动,初始富钾低酸性物质在低水岩比条件下形成以岩石缓冲为主的中碱性矿物组合;位于浅部岩浆-热液系统中或较深部岩浆气水,经过收缩或吸收大气水而形成高硫化型成矿流体,初始高酸性贫钾物质在高水岩比条件下形成流体主导的中酸性矿物组合。     

安徽月山矿田夕卡岩型矿床形成的水岩作用

文章分析了安徽月山矿田夕卡岩型矿床形成过程中水岩作用的类型和特征.估算和讨论了水岩作用过程中的质量-体积变化和动力学问题.结论认为:水岩作用对流体成矿系统中夕卡岩和蚀变矿化作用的发生、发展,成矿流体的形成,成矿物质的富集,矿床定位等具有重要意义;水岩作用的水岩比值(W/R)小于0.1;夕卡岩和矿化蚀变分带是开放体系一系列溶解沉淀波反应前锋发生水岩反应后矿物和元素组合的时空分离的结果.     

从平衡-封闭-静态转向非平衡-开放-动力学研究-热液矿床成因的若干新概念概述

热液金属矿床成因研究过程中,观测与实验始终是密切结合的。上世纪70年代,平衡热力学的实验数据的快速积累,使人们用热力学理论计算可以预测和反演矿石和岩石的成因。但是,没有矿物-水溶液的反应速率数据,又没有与流体力学的结合,搞清楚矿石成因是困难的。七、八十年代,开始研究矿物与水溶液的反应动力学实验。科学家们开始瞄准了从平衡-封闭-静态转向非平衡-开放-动力学研究的这个大方向。1992年我们建立地球化学动力学开放研究实验室。研究高温高压矿物与水反应速率,发现固液的开放体系的自组织现象。实验发现温度影响矿物的各个元素反应速率改变,发现在跨越水临界态时矿物与水反应速率涨落、在近临界的气-液两相不混溶区一些金属进入气相、超临界流体的氧化作用及特别的溶剂性能影响矿物溶解性质。实验证实:临界态区流体与矿石成因有关。水岩相互作用的反应动力学实验温度从低温到550度,揭示矿石的金属来源、迁移、金属与蚀变分带机制。一大批大于300度的矿物与水反应动力学实验在国际界是少有报道的。九十年代,超高压的科学发展,与同步辐射光源的技术进步的结合,使固体地球科学又迈向了地球深内部。我们发展了高温高压流体性质的原位直测(测量850℃水溶液)红外谱,发现深部流体的新性质:气液两相流体的新结构,在临界温度区(300~400℃),水分子氢键网络的破坏受压力影响不大(23MPa~3GPa),同时,出现水的高电导率。研发新仪器为开放-流动-非平衡的反应动力学实验与极端条件下物质性质的直接观测结合,在科学前沿领域开辟了创新道路。     

华南加里东期金矿床的基本特征

文章分析了安徽月山矿田夕卡岩型矿床形成过程中水岩作用的类型和特征。估算和讨论了水岩作用过程中的质量－体积变化和动力学问题。结论认为：水岩作用对流体成矿系统中夕卡岩和蚀变矿化作用的发生、发展，成矿流体的形成，成矿物质的富集，矿床定位等具有重要意义；水岩作用的水岩比值（W／R）小于0．1；夕卡岩和矿化蚀变分带是开放体系一系列溶解沉淀波反应前锋发生水岩反应后矿物和元素组合的时空分离的结果。     

路南石林空气中水—石灰岩作用研究

土下溶蚀和雨水淋溶作用一直以来都被认为是石林景观形成的两种主要过程。石林地区雨水、地表水、溶窝水和溶沟水的水化学成分分析表明, 溶沟和溶窝中的土壤、藻类、苔藓和地衣对石灰岩的溶蚀过程有很大的促进作用。碳酸盐岩岩面水作用可以分为直接和间接两种类型。以土壤和低等生物为媒介的间接溶蚀强度要大于雨水的直接淋溶作用。不同类型的水岩作用机理的差异和不同的溶蚀强度在石林景观形成过程中起决定作用。在溶沟下部采集的水样的电导率、TDS 、HCO-3 和Ca2 ++Mg2 +含量都大于在上部采集的样品,水在沿石壁向下运移的过程中溶蚀作用加强是因为水岩作用时间变长的缘故。      

束鹿地区地下水咸化机理分析

地下水咸化是束鹿地区地下水环境的主要问题，本文从物质来源和水动力条件的变化分析了地下水咸化形成条件，指出淡水咸化主要是由于开采导致上部咸水下移的结果；并利用质量平衡模拟理论进一步分析了咸淡水混合过程中的水岩作用过程。     

成藏动力系统中的流体及流体运动的动力机制

<正> 含油气盆地既是一个巨大的低温热化学反应器,又是一个天然复杂的成藏动力系统。该系统中的流体主要是水、油、气。从成因上分析,它们主要有3种来源:沉积流体;自源流体或新生流体、深源流体(图1)。沉积流体赋存于沉积盆地多种沉积物孔隙中,它是随沉积作用逐步进入沉积体内部的流体,包括水、气体和可溶有机质,成分受沉积时盆地水体的性质控制。沉积流体是盆地成藏动力系统中水的主要来源。自源流体或新生流体来源于盆地中的沉积物自身,是随着沉积作用进行、埋深增加、盆地中的物理化学条件发生变化使沉积物发生相应变化而新产生的流体。这类流体包     

胶东金矿成矿流体同位素的地质特征

胶东大、中型金矿床成矿流体的Ｈ、Ｏ同位素组成显示出金矿床的初生成矿流体以岩浆水为主,在重熔花岗岩形成作用中继承了部分变质水,在高温阶段的成矿作用中以岩浆水为主,其后逐渐向大气降水方向演化,只有少部分矿床属大气降水成因。本文探讨了Ｈ．Ｐ．泰勒的水岩反应同位素交换质量平衡方程的应用条件,当水／岩比很小时,该方程不能确切判定关于成矿流体的成因,本文提供了以地质条件为前提的解析方法。成矿流体的Ｒｂ－Ｓｒ年龄揭示出胶东金矿主要成矿期为燕山晚期,成矿流体的ＩＳｒ与玲珑花岗质杂岩体中的郭家店、郭家岭型岩体一致,而成矿作用特别是与郭家岭型岩体重熔形成作用有关。     

关中盆地深层热储流体锶同位素演化及其指示意义

应用Sr含量、87Sr/86Sr比值及热水水化学资料,结合关中盆地地质构造演化对关中盆地腹部深部热储流体的补给起源、路径、成因及混合作用进行研究。结果表明:西北方向为咸礼断阶东南热储流体接受补给的来水方向;咸礼断阶西北水源来水方向为西北部;西安城区补给源有少量来自秦岭北麓,其主要水源来水方向为西部及北部,而长安区热储流体接受来自秦岭北麓正南方向的补给。固市凹陷深层热水封闭性好、水岩反应显著,属残存沉积水;咸礼断阶东南咸阳城区深层热水封闭性较好、水岩反应较为显著,是含残存沉积水的古溶滤水;西安凹陷西安城区热水半封闭,存在一定水岩作用的古溶滤水;长安东大中层-浅层热水开放性好,属混入现代降水的古溶滤水。     

地球化学系统的自组织、自相似与自相关

从系统论出发，概述了地球化学系统内普遍存在自组织、自相关和自相似，并初步讨论了三者之间的关系：（１）自组织是自相似之源；（２）自相关可以标度自相似。自组织、自相似与自相关的有机结合势必对地球化学系统研究产生深远的影响。     

人地协同论——兼论人地系统的若干非线性动力学问题

提出了人地协同论的新概念，指出了人地协同论的意义、研究对象、研究方法、基本原理，报导了分形地貌学及地貌演化的非线性模型，人口系统及城市演化的混沌与自组织特征，人类活动对水土流失影响的多分形模型，风沙地貌的Kdv-Burgers方程研究。     

Some Investigations on Early Organization of Karst System

Karstsystemsaredynamicsystemsinspontaneoussuc-cessiveevolutionarisenfromtheinteractionbetweenwaterflowandsolub1emedium-Thecircu1ationofwaterprogres-sivelyandcontinuouslymodifiesthestructureofmediumfield,consequentlymodifyingthehydraulicbehaviorofthesystemitself'Someauthors(e.g.,FordandWilliams,l989)believedthatmostcarbonaterockswillbecomeconduitaquifersifsurficialerosionisnegligibleorsufficienttimeisgiven.Karstsystemsfailtodevelopconnectedconduiteitherduetoincompleteextension(becauseinsuffici…     

关于固体地球系统与地质作用的三点认识

文中讨论了作为极复杂巨系统的固体地球内部运动规律的 3条推论 :(1)地球系统在偏离平衡态时 ,有选择能量耗散最小方式的“惯性” ,在系统内禀熵急增时或者回到一种准稳定的定态 ,或者通过自组织迅速减少内禀熵增加率。换言之 ,地球系统可能有种尽量保存自身内能不受大量耗散的惯性 ,使其总体内禀熵产生率对时空的积分取极小值。我们把这一认识称为总体熵产生率取极小准则 ,对于孤立与渐变的地质过程 ,它等同于热力学第二定律与普里高津最小熵产生原理 ,对于极复杂地球巨系统及远离平衡态情况加了“总体”两字 ,意思是在局部或短期突变时熵产生率可能是大的 ,但它对全球与长时间的积分而言仍然取极小。换句话说 ,作为一个巨系统 ,固体地球在其局部远离平衡状态时 ,仍然能保持总体上内能消耗取极小的惯性 ,维持对全部固体地球时空系统总体熵产生率取极小准则。 (2 )关于地质作用过程演化的定态遍历准则。地球系统的复杂性不仅表现在其非线性 ,即同时存在着多种可能的定态作为其演化的趋势 ,而且表现在其时空发展过程中将经历尽可能多的定态。非线性非平衡态动力学的一般规律符合大多数包含激变事件的地质作用过程。将来在地球系统偏离平衡态足够远时 ,它可能会具有无穷多个耗散结构 ,因而使系统进入完全?     

Signatures of Divergence and Self-Organization in Soils and Weathering Profiles

Complex system behaviors such as self-organization are difficult to address in geology. System evolution often cannot be directly observed and, in geology models and theory, must be reconciled with field evidence. However, self-organization can be addressed within the historical-interpretive paradigm by applying a measure of the degree of self-organization of geologic features, using standard interpretive methods to determine the nature of changes, and determining whether those changes result in an increase or decrease in organization. In this way, stable non-self-organizing convergent development can be distinguished from unstable chaotic self-organizing divergent development. Kolmogorov entropy (K-entropy) was used as a measure of the self-organization of soil profiles in eastern North Carolina. In general, the profiles are low in K-entropy, indicating a generally high level of predictability and information in the vertical arrangement of pedogenetic horizons. As a broad generality, the study profiles appear to be decreasing in entropy if or when surface erosion is minimal and increasing in entropy otherwise. However, results show that whether the profiles demonstrate evidence of convergent or divergent behavior is determined by the relative rates or magnitudes of three main processes: (1) horizon differentiation in surficial horizons by the formation of transitional AE or A&E horizons due to secondary podzolization, (2) thickening of the solum at the weathering front, and (3) surface erosion. There is no direct relationship between the degree of pedogenic development and self-organization. The results suggest that complex system behaviors are controlled by, and can be linked to, specific pedologic and geomorphic processes and that soils and regoliths may be characterized by both convergent and divergent developmental pathways.     

水资源系统模拟模型研究进展

回顾了国内外水资源系统模拟模型的研究历程,结合当前水资源领域发展方向,介绍了目前的研究现状。分析了以集成方式研究水资源系统模拟技术的必要性,评述了几类当前比较有影响的水资源系统模拟方法以及相应软件。阐述了面向对象技术(OOT)以及地理信息系统(GIS)等在流域水资源模拟中的应用。指出以计算机技术为先导,考虑不同的流域实际状况进行系统分析是构造通用水资源模拟模型的必要条件和发展方向。     

水资源可持续利用的生态经济评价

本文从一个独特的角度，将水资源生态系统和社会经济系统耦合成水资源生态经济系统，把水资源的开发利用纳入生态经济系统的运行体系之中，利用生态经济学中的生态经济协调发展理论和可持续发展的思想，建立水资源可持续利用的生态经济评价体系。在此基础上，对辽河三角洲地区水资源的可持续进行了评价，其结果表明：辽河三角洲地区水资源开发利用的可持续性从1986年到1995年间逐渐减弱，目前处于极弱可持续利用阶段。     

关中盆地地下水系统的划分与特征

关中盆地是一个水文地质结构完整、含水系统与水流系统相对独立、水循环开放的地下水系统。通过概述区域水文地质结构和地下水循环特征,依据地下水含水介质的结构组合、分布特征以及地下水循环特征的不同,将关中盆地地下水系统划分为6类: 黄土台塬孔隙-裂隙含水系统、冲积平原孔隙含水系统、山前洪积平原孔隙含水系统、渭北岩溶含水系统、新近系和古近系砂泥岩互层裂隙-孔隙含水系统及基岩裂隙含水系统。文章总结分析了每种含水系统的富水性、补径排、水化学和动态特征,旨在为客观评价关中经济区水资源现状并提出水资源优化配置、开发利用和保护方案提供依据。研究成果对建设优良、宜居的生态环境和经济可持续发展具有积极的意义。     

地球系统科学发展方向与趋势

首先从人类面临全球性的重大问题、地球系统的全球化和地球系统科学与传统地球科学三个方面介绍了地球系统科学提出的背景;在此基础上,阐述了地球系统科学国内外研究现状;然后详细介绍了地球系统科学的概念与研究方法,主要内容有研究思路、基本概念、地球系统过程、全球一区域信息获取、海量信息处理和分析及系统模型等;第三构建了地球系统科学理论基础,主要内容包括:地球系统的连续动态系统、离散动态系统、地球系统的随机性、地球系统的自组织和地球系统的简单巨系统与复杂巨系统;然后重点介绍了地球系统科学子系统与各圈层相互作用的动力学模型与效应;第四,概述了地球系统的数字表达——数字地球和地球系统科学是可持续发展战略科学基础。最后,简述了中国开展地球系统科学研究的方向和面临的主要科学问题。     

关中盆地地下水系统分析与地下水资源可持续开发利用对策

关中盆地是一个完整的、相对独立的地下水系统,按含水介质的结构组合与空间分布以及地下水循环特 征,文章将关中盆地地下水系统进一步划分为黄土台塬孔隙$C裂隙含水系统、冲积平原孔隙含水系统、秦岭山前洪 积平原孔隙含水系统、渭北岩溶含水系统及基岩裂隙含水系统共5个亚系统和26个更次一级的子系统。在研究 各子系统水文地质特征、分析水资源开发利用现状的基础上,认为区内地下水资源开发利用中存在的问题有:地下 水资源污染与浪费严重,重复利用率低;不合理开采地下水,出现负环境效应;行政区块限制,水资源宏观调配不 够;地下水人工调控力度不够,不能有效地促进生态环境良性循环;对地下水资源的研究、规划和管理滞后等方面。 并针对存在的主要问题,提出了5项水资源可持续开发利用对策,包括节水对策、开源对策、改水对策、增补对策以 及管理对策。