察尔汗盐湖91-Ⅳ_4孔沉积地层元素地球化学的研究

首次利用6步连续化学提取法,探讨和研究了察尔汗盐湖91—Ⅳ_4孔沉积物中16种元素在不同地球化学相中的结合形态和赋存状态。结果表明:碱金属K存在于可交换部分中;碱土金属Mg、Ba存在于碳酸盐相中,Mn在碳酸盐相中的含量也较高;B、P存在于有机质部分中;痕量金属大多存在于易还原相、中等还原相和硅酸盐矿物晶格的残渣部分中。     

安太堡矿区11号煤层的元素地球化学及其洗选洁净潜势研究

基于安太堡矿区11号煤层刻槽样品及其选煤厂系列样品中硫等42种元素的测试分析, 研究了这些元素在煤层中的垂向分布特征、在洗选过程中的地球化学分异行为以及两者之间的成因联系. 结果表明: 11号煤层中As, Fe和S等元素含量向顶部增高, 靠近顶板的分层中高岭石向伊利石、蒙脱石转变与成煤环境在泥炭化作用后期受到海水入侵有关; 元素的载体矿物主要为高岭石、黄铁矿、蒙脱石、伊利石等; 煤中Fe, As, Pb, Mn, Cs, Co和Ni等元素有较强的硫化物矿物亲和性, Mo, V, Nb, Hf, REE和Ta等元素赋存主要与高岭石有关, Mg, Al等元素赋存与后生的蒙脱石有关, Rb, Cr, Ba, Cu, K和Hg等元素赋存主要与后生的伊利石有关; 物理洗选除了能降低煤中硫分与灰分, 也能降低绝大多数微量元素的含量, 基本或部分以有机相赋存的元素Be, U, Sb, W, Br, Se, P的脱除率较低, Mg, Mn, Hg, Fe, As, K, Al, Cs和Cr等主要以大颗粒或与后生矿物有关的元素脱除率高; 元素在煤中的垂向分布特征控制其在洗选过程中的分异行为.     

干旱区湖泊沉积物中过剩210Pb的沉积特征与风沙活动初探

过剩~(210)Pb不仅是沉积物年龄测定的重要手段,而且是环境示踪的一种主要方法,干旱区湖泊主要为封闭湖泊,其沉积物所接受的过剩~(210)pb沉积在大气沉降背景外,主要受风沙侵蚀来源的影响.因此,较高的过剩~(210)Pb沉积通量有可能与区域风沙活动有关.本文在对比分析近几年来发表在各期刊中的湖泊~(210)Pb数据的基础上,计算各个湖泊多年平均过剩~(210)Pb的沉积通量并与大气过剩~(210)Pb沉降背景比较,从而初步确定中国北方干旱区风沙活动的可能区域.然后对所确定的典型风沙多发区,利用过剩~(210)Pb模式(PF-CRS)计算沉积物沉积速率,并与相应区域的"尘暴"记录对比,进而论证该方法在指示风沙活动方面的可靠程度.     

内蒙古额济纳旗嘎顺淖尔XK1孔揭示的第四纪晚期沉积特点及古环境

通过对嘎顺淖尔XK1孔沉积岩芯的岩性特征及多种环境代用指标的综合分析,初步认为:中更新世早中期,29．6 -42．5m(推测时代为距今218．3 kaBP以前),气候温凉偏干,滨湖与洪积相交替;距今218．3-172．8 kaBP气候温凉偏湿, 湖泊面积扩大,以滨浅湖-浅湖沉积为主,并一度出现半深湖环境;距今172．8-93．4 kaBP,沉积环境为湖滨相与洪积相交替,气候特点是冷凉干旱;距今93．4-67．4 kaBP,沉积环境以淡水浅湖为主,夹湖滨相．气候温偏湿;距今67．4-54．0 kaBP ,湖滨相沉积为主,气候温凉偏干;距今54-48．9 kaBP,气候暖湿的浅湖环境,气温较高;距今48．9-42．6 kaBP,凉而且干旱的气候特点,沉积相为湖滨相;42．6-0 kaBP,气候暖湿、凉干交替,浅湖相为主．     

俯冲陆壳与上地幔的相互作用——Ⅰ.大别山同碰撞镁铁-超镁铁岩的主要元素及痕量元素地球化学

大别山同碰撞辉石岩和辉长岩侵入体具有LREE及Rb,Ba等高不相容元素富集,高场强元素(Nb,Zr,Ti)含量低的特征,它们原始岩浆的高Ti/Zr,Ti/Y比值说明这些特征与陆壳混染无主要关系,而反映其原始岩浆应源于一个受俯冲板块析出流体交代过的上地幔.     

环境磁学视角下的北冰洋深海磁性地层：以罗蒙诺索夫脊ARC5-ICE4孔为例

近年来,北冰洋深海百万年尺度的磁性地层年代框架受到了来自诸如Mn旋回地层和钛磁赤铁矿“自反转”现象的强烈质疑,以致对该方法在北冰洋的适用性产生了巨大争议.鉴于此,本文对中国第五次北极科学考察在北冰洋罗蒙诺索夫海岭获得的ARC5-ICE4钻孔岩心(水深2860 m,进尺4.15 m)开展了深入的岩石磁学分析.结果证实岩心中的载磁组分以磁铁矿为主,部分颗粒表面发生轻微氧化作用,另含少量磁赤铁矿、赤铁矿、钛磁赤铁矿等;整体粒径呈现相对均一的准单畴(PSD：pseudo-single domain),且含量随深度变化不大.岩心1.15~2.04 m区间显示的负极性并非“自反转”所致,而是真实的古地磁场记录;结合相对古强度(RPI)曲线模式和S-ratio的旋回变化特征,将其对应于松山期(约2.58~0.78 Ma),钻孔底界年龄 < 3.58 Ma.另外,上述年代框架指示的沉积速率变化模式很好地吻合了北半球冰期加强(iNHG：intensification of Northern Hemisphere glaciation)和中更新世气候转型(MPT：mid-Pleistocene transition)等古气候事件,更加印证了其可靠性.因此,即使“自反转”现象在北冰洋深海地区真实存在,其影响范围也是局部的,即磁性地层对于建立该区新生代年代框架的重要性仍不容忽视.总之,目前北冰洋深海沉积物定年仍面临诸多难题和挑战,今后需加强多学科协作.

     

海洋沉积磷的减少与冰期大气CO2降低的联系

从南海北部陆坡沉积物中提取的有关磷的环境与生物地球化学信息显示, 陆源磷对海洋的供应量是基本恒定的, 不同深度磷含量的变化是受气候和环境变化影响的结果. 根据沉积物中磷与碳酸钙、Cd含量随深度变化的趋势相反, 以及通过化学平衡计算得到的海水中CO₂与PO₄^3&#8722;的消长关系, 表明了海洋沉积磷的积累与大气CO₂的变化相关联, 沉积磷的积累量减少和碳酸钙含量增加, 可能是导致冰期大气CO₂浓度降低的一个关键性因素.     

CO2浓度升高对浮游藻类元素化学计量值的影响

通过梅梁湾和东太湖的四季原位实验,研究CO_2浓度升高对不同营养水平淡水生态系统中浮游藻类C、N、P元素计量值的影响.实验设置了270、380和750 ppm共3个CO_2浓度,分别代表工业革命前、当前和IPCC预测的21世纪末的CO_2浓度.结果表明梅梁湾水体营养盐浓度在四季均高于东太湖水体营养盐浓度,但梅梁湾原位实验中浮游藻类C、N、P含量却普遍低于东太湖原位实验中浮游藻类营养元素含量,并且前者在季节上变化更大.CO_2浓度升高使梅梁湾原位实验中浮游藻类C∶P比明显增加,N∶P比略有增加,这种增加归因于藻细胞内C、N含量的升高,而东太湖浮游藻类化学计量值对CO_2浓度变化的响应不显著.因此浮游藻类元素化学计量值对CO_2浓度变化的响应程度与水体营养盐的绝对浓度无关,而与浮游藻类的生长是否受营养盐限制有关,只有当藻类生长受到水体营养盐浓度限制时,CO_2浓度升高才会显著改变其元素组成.     

云南洱海表层沉积物中C25高支链类异戊烯烃(HBIs)的特征及其生物地球化学指示意义

C₂₅高支链类异戊烯烃(C₂₅HBIs)通常被认为是指示硅藻的生物标志化合物,近年来在长江下游湖泊沉积物中被广泛检出。尽管云南湖泊分布广泛,但尚未有C₂₅HBIs检出的相关报道。本研究通过分析洱海不同湖区表层沉积物,首次指出其存在C₂₅HBIs化合物,并通过分析不同C₂₅HBIs化合物的空间分布特征解析其生物地球化学指示意义。结果显示,洱海表层沉积物中存在C_25:1 HBI和C_25.2HBI化合物,但均未检测到同分异构体。洱海沉积物中C₂₅HBIs浓度为11.18μg/g(TOC),显著高于富营养化的太湖,与澄湖相当。C_25:1 HBI浓度表现出南高北低的空间分布特征,而C_25:2HBI浓度则相反,因此C_25.1HBI可能表征了洱海南部湖区的优势硅藻。在C_25.2HBI浓度较低(<0.4μg/g)的沉积物中,C_...     

1954年山丹71/4级地震的孕震构造和发震机制探讨

龙首山断裂带位于青藏高原向北东推挤的最前缘,是河西走廊与阿拉善地块之间的分界断裂之一.虽然观测精度有限,1954年发生在该断裂带上的7_1/4级地震是该断裂上少有的有现代地震观测和记录的大地震.本次地震仅在龙首山北缘断裂带两个次级断裂段之间的一条转换断层上形成了长7 km左右的连续地震地表破裂带,以北西向右旋兼正断为主要特征,这与区域上近东西向左旋逆断构造运动特征差异较大.经过多次野外调查和地质填图,发现在主断层上没有形成地震地表破裂带,而地震震害的分布又完全受龙首山南北两条断裂所围限,说明地震的孕震可能与龙首山断裂带主断裂有关,转换断层上的地表破裂仅为局部的应力释放.利用震源机制解资料,通过静态库仑应力变化模拟可以看到,如果主震发生在南缘断裂上,对地表破裂有显著的触发作用.综合考虑北缘断层可能存在的动态触发作用,说明目前所见地表破裂是龙首山断裂带主断裂地震的同震响应.小震精定位也显示,龙首山南北两侧的断裂在约10 km范围内形成一狭窄的倒三角形,并有向北扩展的趋势.     

基于机器学习的水-气界面CO2、CH4扩散通量预测及影响因素分析——以三峡水库为例

传统的水-气界面温室气体通量的监测方法具有诸多局限,对其影响因素的分析也大多基于数学统计层面。对此,本研究提供了一种较为新颖的研究和分析方法——基于机器学习的数据预测和分析。本研究采用2种经典机器学习算法——随机森林(RF)和支持向量机(SVM)和2种深度学习算法——卷积神经网络(CNN)和长短时记忆神经网络(LSTM),通过环境因素预测水库水-气界面CO₂和CH₄扩散通量。此外,采用RF中的特征重要性评估和经典算法决策树(DT),对环境因素和水库温室气体扩散通量的关系进行了全新角度的数据挖掘和分析。结果表明:深度学习算法的预测效果均较好,经典机器学习算法中RF预测效果显著优于SVM。LSTM和RF分别产生了最优的CO₂扩散通量和CH₄扩散通量的预测精度,均方根误差(RMSE)分别为0.424 mmol/(m²·h)和0.140μmol/(m²·h),预测值与实测值的R²分别为0.960和0.758。RF的特征重要性评估表明沉积物因子...     

基于不同模型的河口区水产养殖塘水-气界面CH4气体传输速率及扩散通量研究

模型估算法是水-气界面甲烷（CH₄）通量监测的主要方法.本研究选择6种不同的参数化模型方法估算了2015年6、8和10月两个亚热带河口养殖塘水-气界面CH₄传输速率（k_x）及其扩散通量,探讨了河口养殖塘k_x及CH₄扩散通量的变化特征和影响因子.结果表明：研究期间,不同模型估算下的k_x及其扩散通量均值在闽江河口养殖塘变化范围分别为1.60±0.75~6.29±1.30 cm/h和9.19±2.67~30.64±6.28 μmol/（m²·h）,在九龙江河口养殖塘的变化范围分别为0.89±0.19~6.07±0.61 cm/h和3.18±0.48~21.03±2.13 μmol/（m²·h）;k_x及其扩散通量在两个河口区均呈现随时间推移而升高的特征;整个养殖期间,养殖塘水-气界面平均CH₄传输速率k_x呈现闽江河口略高于九龙江河口（P>0.05）,但水-气界面平均CH₄扩散通量呈现闽江河口显著高于九龙江河口的特征（P<0.05）;风速、水体溶解CH₄浓度和盐度是调控河口区养殖塘水-气界面CH₄扩散通量变化的重要因子;不同模型估算出的河口养殖塘水-气界面CH₄传输速率k_x存在差异,表明模型估算法获得的水-气界面CH₄扩散通量存在一定的不确定性.     

b值和V4的统计分析及其不确定性对地震危险性分析结果的影响研究

以郯庐地震带为研究实例,基于线性最小二乘法回归原理,采用多种组合方案统计得到多个b值与V4组合,选取最佳组合方案,确定郯庐地震带最优b值和V4值;同时使用概率地震危险性分析方法计算每个组合方案不同超越概率水平下的基岩水平峰值加速度,探讨了地震活动性参数b值和V4的不确定性对地震危险性分析结果的影响程度和规律。本研究方法和结论可供地震活动性分析和地震危险性评价研究时参考,对地震区划和工程场地地震安全性评价均有重要意义。     

基于GIS的地震现场灾情调查点选取方法研究———以甘肃岷县漳县6.6级地震为例

为了提高地震现场灾情调查效率,增强灾情调查点选取的科学性和合理性,确保地震现场灾情调查快速、高效开展.在充分考虑地震现场灾情调查任务的紧迫性和时效性的同时,结合地震现场调查区域大、灾情调查任务紧、人员有限等特点,通过采用 GIS空间分析功能,在前期预评估理论影响场以及灾害损失等资料的基础上,对基础地理数据进行时空分析,研究制定基于 GIS的地震现场灾情调查点选取方案.结果表明:合理正确的地震现场灾情调查方法,可以帮助现场灾情调查人员快速、科学的开展灾情调查工作从而大大提高现场灾情调查的效率,为地震烈度图制作和灾害损失评估报告编写提供充裕的时间保障.     

GBAVTⅡ探测西安上空夜气辉反演O2(0-1)柱浓度及其波动的研究

探测高层大气的粒子浓度具有重要的科学意义.本文利用安装在中国西安城区(海拔457m, 34.23°N, 109.01°E)的自制地基气辉成像干涉仪GBAVTⅡ(Ground-based atmosphere VER & temperature imaging interferometer)对峰值高度在94 km处的867.7 nm O₂(0-1)夜气辉长期定点观测, 反演得到O₂(0-1)的柱浓度, 并根据大气温度及O₂(0-1)粒子柱浓度的扰动提取得到大气重力波、行星波周期.本文首先阐述了地基GBAVTⅡ探测气辉的原理, 并从气辉辐射理论及地基探测模式导出气辉强度表达式, 建立地基仪器探测得到的气辉的积分体发射率IER(Integrated Emission Rate)与大气中O₂(0-1)柱浓度的关系, 然后利用2019年以来的多日观测数据, 得到西安地区上空O₂(0-1)粒子的柱浓度量级为10⁴cm^-2; 经对比发现2020年9月17日GBAVTⅡ探测O₂(0-1)柱浓度结果与NRLMSISE-00模型数据的相对误差在0.5%~30%.我们从GBAVTⅡ整夜拍摄气辉成像干涉图中反演出西安上空90~100 km的大气温度和O₂(0-1)柱浓度及扰动特征, 得到周期在8~10 h左右的潮汐波, 去掉潮汐趋势的温度和柱浓度残差序列, 利用小波分析提取得到周期为2.3 h的重力波.最后我们利用2022年4月21日—2022年5月6日期间的O₂(0-1)柱浓度探测序列得到日平均柱浓度并提取准2日的行星波周期.GBAVTⅡ所探测得到大气波动的周期尺度与其他已有中纬度地区的探测结果相吻合.