中国地热研究的进展与展望(1995～2014)

地热是主要地球物理场之一,地热能是地球的本土能源。李四光在20世纪60年代开创了我国地热科学。到90年代,学科体系基本建立。在过去20年里,我国地热研究得到了进一步深化和拓展。本文从大地热流、岩石圈热结构、地热系统、油气盆地地热、矿山地热、天然气水合物以及气候变化等方面回顾地热研究代表性的创新进展,并对深层地热、海洋地热、环境地热等研究方向作了展望。本文认为,过去20年我国地热研究成果丰硕,国际影响力得到提高,未来发展势头强劲。在经历了由浅入深,从今到古的成长之后,地热研究还将不断拓展领域,为我国地球科学,特别是能源与环境安全做出更大贡献。     

加里曼丹岛南缘中中新世沉积特征及其主控因素探讨

加里曼丹岛地处东南亚区域中心位置,新生代以来其最显著的构造特征是伴随东南亚板块构造运动经历了逆时针旋转过程。重点针对中新世时期东南亚区域大规模构造事件,开展区域构造—沉积响应特征研究。基于加里曼丹岛东南部库泰盆地中新世三角洲沉积体系特征研究成果,结合加里曼丹岛南部东爪哇盆地中新世半深海斜坡—盆底沉积体系特征分析,综合探讨加里曼丹岛南缘中新世区域构造反转—沉积响应特征。中中新世时期15 Ma左右,形成了大规模马哈坎进积型三角洲沉积体系雏形;依据钻井与地震数据约束,推断东爪哇盆地中新世半深海斜坡—盆底沉积体系初始发育时间为16～15 Ma,2种沉积体系初始发育时间基本一致。推断东南亚区域中中新世时期大规模构造反转事件是加里曼丹岛南缘2种沉积体系发育的主要控制因素;而同时期库泰盆地开阔深水环境和东爪哇盆地东西向狭长延伸半深海环境,分别为库泰盆地大规模进积型三角洲沉积体系和东爪哇盆地半深海浊积体发育创造了充足的可容纳空间。     

东南亚构造分区

东南亚位于多板块碰撞交汇区,形成过程极其复杂。由于地理和历史的原因,东南亚地区整体研究程度较低,目前仍存在一些尚未解决的科学问题。其中厘清东南亚块体的组成,块体的边界、属性与来源是开展东南亚地学研究的关键。考虑到成因上的密切联系,中国华南、华北、青藏高原以及澳大利亚和印度洋板块向北的俯冲带都可以纳入到东南亚构造区域中,形成一个广义的东南亚构造区;根据地层对比、缝合带追踪、年龄分布和地震特征等,将东南亚划分为东南亚特提斯构造域、东南亚山弧构造域、东南亚挤出逃逸构造域、东南亚巽他古陆构造域、东南亚东部边缘海构造域和东南亚菲律宾弧构造域。其中特提斯块体从冈瓦纳大陆的裂离及拼贴方式、古南海的存在与消亡、新南海的成因机制、菲律宾岛弧活动带和新几内亚岛弧带的属性以及与古南海的关系是今后东南亚地球科学研究中值得关注的科学问题。     

干湿循环与初始静偏应力耦合作用下城市污泥固化土动力累积变形特性

城市污泥固化土用作路基填料,对于节约工程成本、保护环境等具有重要意义。本文以城市污泥固化土为研究对象,利用DDS动三轴仪,从干湿循环次数、初始静偏应力、动应力3个方面研究其对累积塑性应变及动强度特性的影响。试验结果表明:在干湿循环单独作用下,土体累积塑性应变随干湿循环次数的增加先增大后趋于稳定,但与初始静偏应力耦合作用下对土体累积塑性应变的影响不太显著。动应力对其影响较大,且存在临界值:当动应力小于临界值时,累积塑性应变呈现出先增大后逐渐稳定的趋势; 当动应力大于临界值时,累积塑性应变在达到某一振次后快速增大,土体迅速产生变形破坏。干湿循环与初始静偏应力都会降低土体的动强度,但干湿循环在达到10次后,动强度将趋于平稳,不再受其影响。通过回归分析,建立了考虑干湿循环次数、初始静偏应力及动应力等因素影响的城市污泥固化土稳定型累积塑性应变模型,并验证了其可行性。     

南方岩溶区地下水资源特征与水资源保障对策

【研究目的】中国南方岩溶地区干旱缺水等问题异常突出,岩溶地下水赋存和分布的复杂,开发利用率低,基于多年调查研究工作为基础,系统总结南方岩溶区地下水资源特征,研讨水资源保障对策。【研究方法】基于南方岩溶区地下水资源特点、地下水系统类型、地下水系统空间结构的叠置性和时空分布不均性分析,提出南方岩溶区水资源保障对策。【研究结果】南方岩溶区可从以下三方面充分发挥地下水资源安全保障作用,一是掌握地下水赋存分布规律,发挥分散供水和应急供水作用;二是加强调蓄工程建设,解决水资源时空分布不均问题;三是建立与生态重建和经济发展相结合的地下水资源可持续利用模式。【结论】南方岩溶区地下水赋存条件复杂,具有表层带岩溶水系统、岩溶地下河与管道流系统、岩溶大泉系统以及分散排泄地下水系统多种类型,规模大小不一,开发利用形式多样;在垂向上具有叠置性,水空分布严重不均;开发利用潜力较大。在地球科学系统论的指导下,查明岩溶水资源赋存分布规律,科学评价地下水资源量,因地制宜制定水资源开发利用和保护方案,为脱贫攻坚、生态文明建设和乡村振兴提供技术支撑。创新点：以系统水文地质环境地质综合调查和地下水开发利用示范工作为基础,系统总结南方岩溶区地下水资源特点;针对岩溶区水资源安全保障问题,分析其主要原因,提出了水资源保障对策。     

河北省任丘市表层土壤元素地球化学评价

土壤是重要的自然资源之一,与人们的生活息息相关。笔者等基于任丘市1∶5万比例尺土地质量地球化学调查成果,依据相关标准和规范,对研究区土壤植物生长必需营养元素、重金属环境质量和土壤健康质量的元素进行了评价,为研究区生态环境保护、土地利用规划、特色农业开发、高标准农田建设等提供了科学依据。评价结果表明：① 土壤养分元素磷、钾、三氧化二铁处于丰富或中等状态,有机质、氮、铜、钼等元素处于较缺乏状态,有效态中有效锰、有效铁较缺乏;土壤总体处于碱性,偏碱性,元素有效态含量与其全量做相关分析得出具有一定的相关性,土壤pH从碱性到强碱性,Cu、Mn、Zn、K元素有效态与其全量的相关性减弱,B、P元素有效态与全量的相关性增强;②重金属元素单因子指数法评价,除一个样品Ni元素和两个样品Zn元素超过农用地土壤筛选值外,Cu、Pb、As、Cd、Cr、Hg元素均符合农用地土壤污染风险管控标准;研究区尼梅罗综合污染指数全部小于0. 7,说明全部达到了一级水平;研究区8种重金属元素全部符合无公害蔬菜产地的环境质量标准;除个别Cd元素和Pb元素样品不达标外,其他元素水平全部符合土壤《绿色食品产地环境质量标准》;③反映土壤健康质量的元素F和Se元素整体处于缺乏—较缺乏状态,I元素整体处于适中状态。     

Experimental research on macroscopic and mesoscopic evolution mechanism of land subsidence induced by groundwater exploitation

Natural Hazards - Land subsidence induced by groundwater exploitation is a typically multi-scale and multi-field coupling process. The adjustment process and action mechanism of soil mesostructure...     

河北中南部平原土壤重金属元素存在形态及生物有效性分析

本文以河北省中南部平原农田表层土壤为研究对象,对表层土壤中7种重金属元素的形态含量进行了统计和分析,对重金属元素的生物有效性进行了评价,并运用相关分析法,对影响重金属元素生物有效性的因素进行了研究。结果表明,研究区表层土壤7种重金属元素的有效态含量以Cd最高,达36.83%,潜在生态危害性较大;其次为Pb,达13.37%,其中碳酸盐结合态达到12.38%,由于土壤呈中性或偏碱性,Pb元素的迁移能力较弱,其潜在危害性较小;Cu、Hg、Cr、As、Zn重金属元素含量均以稳定态的含量存在,之和均在90%以上,表明其潜在危害性较小;研究区土壤重金属元素的活性系数和迁移系数大小顺序为:CdPbHgCuZnAsCr和CdHgAsCuPbZnCr,其中Cd的活性系数和迁移系数平均值分别达到0.330和0.160,展现出较强的生物活性、不稳定性和迁移能力,其他重金属元素在土壤中活性系数(Pb除外)和迁移系数均较小,生物活性较弱,在土壤中稳定存在,由土壤中向植物中的迁移能力弱;研究区不同的重金属的生物有效性与其影响因素的关系不尽相同,其主要因素是土壤重金属元素全量,其次为p H、TOC、CEC、粘粒含量等,二者关系复杂。     

博格达世界自然遗产地旅游景观资源评价与保护研究

博格达是"新疆天山"世界自然遗产的重要组成部分,按照《旅游资源分类、调查与评价(GB/T18972-2003)》的划分原则,博格达旅游资源景观由二大主类,九大亚类,十八大基本类型组成,共有123个旅游景观点。特品级旅游景观资源包括垂直自然地带、褶曲景观、生物化石点、凸峰、峰从、石林、悬瀑、冰川观光地;优良级旅游景观资源包括断层景观、节理景观、地层剖面、奇特与象形山石、峡谷段落、雅丹、冰川侵蚀遗迹、观光游憩河段、观光游憩湖区、冷泉等。基于对旅游资源的定性评价,从科学价值、美学价值和遗产价值三个方面讨论了博格达世界自然遗产地景观资源开发价值。依据保护对象的敏感度、濒危度和遗产展示与旅游业发展的要求,制定保护分区,即禁建区、限建区和展示区。     

Comparative Analysis of Seismic Response Characteristics of Pile-Soil-Stnicture Interaction System

The study on the earthquake-resistant performance of a pile-soil-structure interaction system is a relatively complicated and primarily important issue in civil engineering practice. In this paper, a computational model and computation procedures for pile-supported structures, which can duly consider the pile-soil interaction effect, are established by the finite element method. Numerical implementation is made in the time domain. A simplified approximation for the seismic response analysis of pile-soil-structure systems is briefly presented. Then a comparative study is performed for an engineering example with numerical results computed respectively by the finite element method and the simplified method. Through comparative analysis, it is shown that the results obtained by the simplified method well agree with those achieved by the finite element method. The numerical results and findings will offer instructive guidelines for earthquake-resistant analysis and design of pile-supported structures.