四川盆地加里东古隆起形成演化及动力学成因机理

四川盆地加里东古隆起位于盆地中西部,龙门山构造带以东。分析古隆起形成演化及其动力学成因机理对研究盆地内构造变形和指导盆地深层油气勘探具有重要意义。本文基于前人研究成果,根据大量地震反射剖面和钻井资料,结合盆地周缘露头资料,开展新一轮的研究工作。通过对比分析不同区域地层特征,识别古隆起发育区的前二叠系缺失情况,以及各套地层尖灭点分布范围、不整合削截点和上超点。利用地震、连井剖面相结合方法,较为详细地刻画了加里东古隆的形态特征,进而认识古隆起的阶段性演化;以灯影组顶面古构造演化为研究对象,结合平衡剖面技术,确定了加里东古隆起的形成演化阶段,将其划分为震旦纪雏形期、寒武纪-志留纪发育期、泥盆纪-石炭纪剥蚀夷平期、二叠纪-中三叠世稳定埋藏期、晚三叠世-现今调整定型期5个阶段;结合区域构造背景和四川盆地基底断裂特征,进一步分析加里东古隆起动力学成因机理。综合研究认为,加里东古隆起的形成受控于区域构造活动和基底断裂分期分段活动的影响。是基底作"堑垒式"差异隆升使盆地出现"大隆大坳"此起彼伏的构造格局,从而影响了继承性古隆起的形成演化。     

上新世暖期和未来增暖背景下亚非夏季风降水变化的模拟对比研究

亚非夏季风降水对当地农业、水资源管理、粮食安全以及生态系统等均有广泛影响, 其对全球变暖的响应特征是一个重要的科学问题。本研究基于上新世模式比较计划(PlioMIP2)的15个上新世暖期模式模拟数据和第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)的31个高排放情景SSP5-8.5模式模拟数据, 对比分析了上新世暖期和未来增暖背景下亚非夏季风降水变化特征的差异及其成因机制。结果表明: 在这两类气候增暖背景下, 亚非夏季风降水都呈增加的趋势, 然而对应于全球平均1 ℃升温, 季风降水在上新世暖期的强度增幅(0.24 mm/day/℃)明显大于其在未来增暖情景的强度增幅(0.17 mm/day/℃), 前者降水异常值约为后者的1.4倍。这种差异主要源于, 对应于全球平均1 ℃升温, 上新世暖期中高纬增温幅度显著强于未来增暖情景, 而低纬度较小。上新世暖期低纬和北半球中高纬度之间的经向温度梯度减弱幅度更大, 有利于亚非夏季风环流显著增强, 从而导致亚非夏季风降水强度显著强于未来增暖时期。本研究表明, 气候增暖背景下低纬与中高纬度之间的经向温度梯度变化对亚非夏季风具有显著影响, 准确衡量暖期南-北半球间经向温度梯度的变化对预估区域季风和水循环变化至关重要。

     

大地震对龙门山构造带剥蚀-风化-碳循环的深远影响

构造运动对地表剥蚀、硅酸盐风化、长尺度碳循环以及气候系统的影响一直存在争论和不确定性。其主要原因在于,已有关于"构造-风化-碳循环-气候变化"耦合的证据主要基于河水化学计算的和海洋沉积物记录的硅酸盐风化以及有机碳输移通量,一直缺乏对构造事件前后剥蚀、风化通量的直接观测和对比研究,更不清楚构造运动对流域侵蚀和风化过程影响的幅度、范围及持续时间。龙门山位于构造活动活跃的青藏高原东缘,是学术界长期关注的热点区域,拥有大量的基础资料与背景数据。发生于龙门山地区的2008年汶川地震和2013年芦山地震引发了近8万个山体滑坡;这些滑坡体快速向河流系统输送大量碎屑物质,极大地影响了地表过程,为评价构造事件对流域剥蚀和风化的影响提供了非常珍贵的机会。文章通过定量评估地震滑坡对流域侵蚀、河流颗粒有机碳（POC）输移和河水溶质的影响及持续时间,结合滑坡体积与地震震级和复发频次关系,提出了地震滑坡对以龙门山为代表的活跃造山带长时间尺度剥蚀速率控制的新机制。结果表明,在2008年汶川地震之后的5年里,龙门山地区主要河流的悬浮物通量较地震前增加了3~7倍,指示了地震滑坡对流域侵蚀的直接贡献;清空单次地震产生的龙门山地区细颗粒滑坡物质需要几十年至数百年、粗颗粒则可能需要数千年,而滑坡密度和高强度径流是控制滑坡物质搬运时间的主要因素。通过模拟建立了龙门山地区地震震级-滑坡体积与复发频次的关系,计算得到该地区理论上的长时间尺度平均地震滑坡剥蚀速率,约为0.5~1.0 mm/a。这一理论值与宇宙成因核素和低温热年代学获得的长尺度剥蚀速率大致相当,并且汶川滑坡的空间分布与测得的长尺度剥蚀速率的空间分布相似,这表明在构造时间尺度上,龙门山构造带的剥蚀通量很可能主要是由地震引发的滑坡碎屑物质持续提供的,为解释构造活跃区的高剥蚀通量提供了一个全新的机制。与地震滑坡剥蚀同步的是河流现代POC和河水溶质的成倍增加。汶川地震造成岷江上游杂谷脑河现代POC供给增加了2~4倍,且只有少部分会被氧化降解;同时,震后岷江河水碱度和硅酸盐风化通量则增加了4倍左右,由此造成的CO2消耗通量和87Sr/86Sr比值分别增加了4.3±0.4倍和0.000644±0.000146。本研究将构造活动与长时间尺度山脉剥蚀、流域风化和碳循环直接地联系到一起,为"构造-风化-碳循环-气候变化"耦合提供了直接有力的观测证据和基于滑坡的全新机制解释。如果其他的地震也有类似汶川地震引发的有机碳埋藏和硅酸盐碳消耗成倍增加的双重碳汇效应,那么地震及其引发的滑坡可能在调节长时间尺度大气CO2和全球气候中的确起着重要的作用。     

高位远程崩滑碎屑流-泥石流灾害链的演变过程与影响范围预测——以“4·5”四川洪雅县铁匠湾地质灾害链为例

20世纪以来,地质灾害以灾害链形式出现的频率明显加大,目前对灾害链的演变过程以及影响范围的研究并不多。本文以2021年4月5日四川洪雅县铁匠湾高位远程崩滑碎屑流-泥石流灾害链为例,阐述了灾害链的演变过程。启动源为高位崩塌,崩落的大量岩块对下方斜坡岩土体造成冲击和加载形成滑坡,受降雨影响,崩滑碎屑流物质向双溪河发展演变为泥石流;采用RAMMS软件对泥石流的运动过程进行数值模拟分析,划定了其在不同降雨频率下的影响范围。结果表明：在20 a一遇降雨频率下,影响范围涵盖了双溪村上游部分分散农户;在50 a一遇降雨频率下,影响范围覆盖双溪村人口密集区;在100 a一遇降雨频率下,影响范围将继续向下游发展,延伸至老赵河聚居区。灾害链发生期间,附近最大降雨量接近10 a一遇,将10 a一遇模拟结果与现场实际形成的影响范围进行对比,发现两者基本一致,说明模拟结果可信。     

宁夏中强地震前重力变化原因探讨

依据八十年代以来宁夏境内中强地震前观测到的重力异常变化,结合地下水、垂直形变、区域应力场以及地质构造资料进行了综合分析。其结果认为,重力变化原因与地下水位的变化关系不大。也不是由于地壳垂直形变引起的。其主要原因可能是在强大NE向水平挤压应力场作用下,活动断裂带及其附近某种特殊部位有物质密度变化所致。同时进行了海原大断裂走滑摸拟计算,其结果支持上述看法。     

基于MODIS时序植被指数和线性光谱混合模型的水稻面积提取

水稻是中国的主要粮食作物,及时获取水稻种植面积和空间分布信息对指导水稻生产、调整区域供需平衡等具有重要的意义。以江苏省为例,利用2009—2011年连续三年的MODIS 8 d合成地表反射率数据(MODIS09A1),计算了归一化差值植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、增强型植被指数(enhanced vegetation index,EVI)和陆表水指数(land surface water index,LSWI)。结合水稻在不同生长发育期EVI的时间序列变化特征,确定了水稻面积提取的关键生育期。根据水稻移栽期稻田土壤含水量高的特征,利用NDVI、EVI和LSWI三种指数构建判别条件,确定可能种植水稻的区域。利用线性光谱混合像元分解模型对包含水稻的混合像元进行分解,得到江苏省三年水稻种植空间分布。最后,选取研究区内的水稻典型样区,利用与MODIS同时期的较高分辨率的环境小卫星HJ-1 CCD(30 m)数据提取水稻种植面积和空间分布,以此作为参考数据进行精度验证,同时利用统计部门的江苏省水稻种植面积统计数据对江苏省水稻面积进行验证,两种方法验证后表明误差均在10%以内。研究表明,采用MODIS09A1数据结合线性光谱混合模型可以更高精度地提取大范围的水稻种植面积。