陕北煤矿区黄土丘陵地貌景观规划模式设计与布局

陕北煤矿区是我国重要的产煤基地,煤炭大量开采后会引起地表沉陷和景观扰动。以陕北柠条塔矿沉陷区为例,针对该区域内黄土丘陵地貌特征,通过室内统计分析、现场调研、定性定量相结合等方法综合分析地表景观存在的问题,并进行景观模式规划设计与布局,为此地貌类型中地下开采矿区景观规划提供借鉴。结果发现,地上景观存在4个问题:自然景观碎片化,生态环境缺乏整体布局;煤炭地下开采动态化,地上景观规划缺乏联动机制;土地资源利用低效化,景观生态?产业经济缺乏有机链接;环境土质干旱瘠薄化,景观再造与技术支持缺乏联系。针对这些问题构建坡度坡向分级为基础的区划规划模式,“三期两带”的时空规划模式,以复合种植模式为主的植物组合规划模式,以微生物菌肥、无人机飞播、矿井水再利用为主的技术规划模式,并进行了生态–经济–社会的综合效益分析,为煤矿区的后续生存发展、生态经济的升级转型奠定基础。      

中国东部上地幔各向异性研究

地震各向异性研究是了解地壳和上地幔变形的有效方法之一.这一研究不仅能了解板块内部的形变特征,而且能提供与板块构造运动有关的下覆岩石圈的地幔形变状况.中国东部地处欧亚板块与太平洋板块的接触带附近,紧邻西太平洋俯冲带.中国大陆受印度板块与欧亚板块强烈碰撞的影响,大陆西部地壳增厚并隆起,同时造成物质东向挤出.太平洋板块和菲律宾海板块向欧亚板块下的俯冲作用,强烈地影响着板块边缘及内部的构造运动.     

南四湖流域1980-2015年土地利用变化及其对流域生境质量的影响

生境质量在一定程度上决定了区域生物多样性维持能力的高低,评估区域生境质量对土地利用/覆被变化的响应,可以间接衡量区域生物多样性维持功能的时空变化,为生物多样性保护提供定量参考.本文以南四湖流域为例,运用InVEST-Habitat Quality模型模拟评价1980-2015年流域生境质量的时空变化,定量评估湖区退耕还湿还林和丘陵地区退耕还林2种政策情景对区域生境质量改善的效果.结果表明：35 a间流域耕地、林地和草地大量转化为建设用地,城市建设用地增长40.23%,湖泊面积减少35.56%,主要转化为渔业坑塘;南四湖流域整体生境质量处于较低水平,近35 a来快速发展的工农业生产和不断扩张的城市用地使得流域生境质量呈现降低趋势,当前平均生境质量为历年最低（0.20）.环境保护力度和人类活动剧烈程度的差异导致生境质量在空间上呈现出西部平原区（0.19） < 东部丘陵山区（0.44） < 南四湖湖区（0.81）的分布特征.近35 a来生境稀有度（即生境保存完整性指数）较高的区域主要是湖区主体和流域东部丘陵山区,但部分边缘湖区生境稀有度指数却极低,受人类活动干扰剧烈,主要原因在于沿湖渔业养殖和农业活动.定量评估湖区退耕还林还湿和流域丘陵旱地退耕还林2种政策情景对生境质量的改善效果,结果表明湖区退耕还湿还林能使湖区生境质量上升9.21%,而丘陵旱地退耕还林可使流域平均生境质量提高16.75%.     

龙门山断裂带北段南坝地区上地壳S波分裂特征

基于汶川科钻4号井孔（WFSD-4）附近的较小尺度的南坝微震台阵以及较大尺度的川西流动台站和区域台网的固定台站记录到的近震波形资料,通过横波窗内的S波分裂计算,分析了龙门山断裂带北段南坝地区的上地壳介质各向异性特征,并对区域应力场及构造特征展开讨论.S波分裂计算的结果显示研究区快波偏振方向主要表现为NE-NEE向,与北川断裂的走向一致,也与区域主压应力方向一致.小尺度密集分布的南坝微震台阵的计算结果进一步显示,靠近北川断裂的台站,其快波偏振方向与断裂走向一致,而距北川断裂较远的西北部台站的快波偏振方向与断裂走向不一致,反映了上地壳各向异性特征与地表的活动断裂结构密切相关.从南坝微震台阵的归一化时间延迟随时间的变化情况可以发现,在一个震中位于台阵布设范围内的地震事件发生前后,时间延迟有明显的变化,表明时间延迟随时间变化较为敏感,地震的能量影响了介质的性质.对比龙门山断裂带中段的科钻3号井孔周边地区的S波分裂计算结果,归一化时间延迟与本文结果一致,表明龙门山断裂带中段和北段的上地壳介质各向异性强度基本相同.

     

中国大陆上地幔各向异性和壳幔变形模式

近10年来,中国布设的宽频带地震台站大幅度增加.宽频带地震记录中含有大量的剪切波分裂信息,它在揭示中国大陆上地幔的各向异性特征起重要作用.本文对这些台站的远震SKS和(或)SKKS记录,采用最小切向能量的分析方法,确定各台站剪切波分裂的快波偏振方向和延迟时间.此外,还收集了前人在中国大陆及其周边地区的剪切波分裂研究的部分结果,形成拥有1020个剪切波分裂参数对的数据集.这些分裂参数展示了复杂的上地幔各向异性图像.统计分析表明,中国大陆存在较强的上地幔各向异性,平均的剪切波时间延迟为0.95 s,其中西部地区为1.01 s,东部地区为0.92 s.西部地区的各向异性强度略大于东部地区.在大尺度意义下,青藏高原及天山地区,其SKS波分裂和地表变形数据共同支持岩石圈变形模式,即地壳与岩石圈地幔是连贯变形的;东部地区的平均快波偏振方向近似平行于绝对板块运动方向,上地幔各向异性归因于软流圈流动.中部的鄂尔多斯至四川盆地一带为东、西部两种变形模式的过渡带,各向异性结构较为复杂,表现为"化石"各向异性和(或)双层各向异性.印度板块和欧亚板块的碰撞是中国大陆西部上地幔各向异性的主要影响因素,东部地区则与太平洋板块和菲律宾板块向欧亚板块俯冲有关.     

新生的大凉山断裂带——鲜水河-小江断裂系中段的裁弯取直

部分由于缺乏破坏性地震记录,部分由于处于边远山区,作为鲜水河-小江断裂系一部分的大凉山断裂带长期被研究者们忽视,以至于在描述该断裂系时,往往不把大凉山断裂带算在其中．造成大凉山断裂带被忽视的另一个重要的原因是该断裂带是一条新生的构造带,新生性决定了其成熟度低于鲜水河-小江断裂系中的其他断裂带,所反映的线性断裂地貌特征不如其他断裂带明显．两年多详细的遥感解译和野外调查结果表明大凉山断裂是一条新生的断裂带：（1）具有复杂几何结构的大凉山断裂带无论是连续性还是成熟度都明显低于鲜水河．小江断裂系中的其他断裂带;（2）大凉山断裂带南、北两段的活动性高于中段,而且北段的左旋位错量是南段的3倍,小震活动在中段也存在一个明显的空区,说明大凉山断裂带还没有完全贯通,尚处于从两端向中间发展的早期阶段;（3）大凉山断裂带上地质体反映的总位错和水系的位错基本相同,说明大凉山断裂带开始于该地区水系成型之后,而鲜水河-小江断裂系中其他断裂带上的总位错远大于水系所反映的位错;（4）探槽揭示的古地震事件和用断错地貌和GPS观测结果估计的水平滑动速率3～4mm／a,都表明大凉山断裂带与安宁河、则木河断裂带一样也是一条强震构造带;（5）在滑动速率大致相当的情况下,并假定各断裂带在整个发育历史中滑动速率基本不变,大凉山断裂带产生11km的滑移量需要2．7～3．7Ma,而安宁河和则木河断裂带完成47～53km的位错量需要12～18Ma．进一步推断,新生的大凉山断裂带产生于鲜水河-小江断裂系中段的“裁弯取直”,而“裁弯取直”是由于青藏高原南东块体相对刚性的顺时针旋转造成的．随着“裁弯取直”的持续发展,大凉山断裂带将可能逐渐取代安宁河和则?     

鄂尔多斯块体及周缘上地幔各向异性研究

对布设在鄂尔多斯块体及周缘的固定和流动宽频带地震台网共111个台站记录作远震SKS（SKKS）波形资料偏振分析,采用最小切向能量的网格搜索和叠加分析求得每一个台站的SKS（SKKS）快波偏振方向和快、慢波的延迟时间,获得了鄂尔多斯块体及周缘上地幔各向异性图像.在鄂尔多斯块体西缘和北缘,各向异性的快波方向为NW-SE方向,一致性较好;在鄂尔多斯多斯块体南缘,快波方向主要是NWW-SEE和近EW方向;在鄂尔多斯块体东缘,快波方向总体表现为近EW方向,间有NEE-SWW方向和NWW-SEE方向.在鄂尔多斯块体内部,快波方向在北部是近NS方向,而南部则是近EW方向.快、慢波的时间延迟范围是0.48～1.50s,鄂尔多斯块体内部的时间延迟平均值小于其周缘地区.通过分析研究区各向异性特征,认为构造稳定的鄂尔多斯块体内部的各向异性主要来自于古老的华北克拉通保存的＂化石＂各向异性;青藏高原东北缘向NE方向的推挤,造成岩石圈NW-SE方向的拉张伸展,鄂尔多斯块体西缘和北缘下的上地幔物质沿NW-SE方向发生了形变,使得上地幔中橄榄岩的晶格排列方向平行于物质形变的方向;在鄂尔多斯块体南缘,刚性的华北块体和扬子块体碰撞作用,使得各向异性快波方向平行于两个刚性块体的碰撞边界和秦岭造山带的走向.结合该区域绝对板块运动和速度结构研究,认为在秦岭造山带下可能存在一个青藏高原物质东流的地幔流通道;在鄂尔多斯块体东缘的汾河地堑和太行山,相对复杂的各向异性特征可能由于西太平板块俯冲、区域伸展构造、造山运动等共同作用引起的.对于YCI台得到的各向异性参数（快波方向变化范围是45°～106°,时间延迟变化范围是0.6～1.5s）随事件反方位角呈现出π/2周期的变化,符合双层各向异性模型.基于0.125Hz的主频和实测的各向异性参数,我们模拟得到了最佳的双层各向异性模型,下层φlower=132°,δtlower=0.8s,上层φupper=83°,δtupper=0.5s.上层各向异性归功于古老克拉通保留的＂化石＂各向异性,下层各向异性则受到了青藏高原东北缘NE方向推挤导致的岩石圈NW-SE方向的拉张伸展作用.通过该区域各向异性快波方向与全球定位系统（GPS）的观测结果的对比分析,鄂尔多斯块体的周缘壳幔变形符合垂直连贯变形模式,而其内部变形复杂,有待进一步研究.     

沙粒级配和沙丘分布的分形分析

研究了沙粒级配和沙丘分布的分形特征,并对其分形维数作了定量计算。结果表明:沙粒级配的粒径分布的分形维数在2.43~2.69之间,沙丘分布的盒分形维数为1.28,这对用数学模型进行风沙动力学的定量研究有重要的参考价值。     

边坡变形破坏模式识别系统的实现

以岩体结构为最基本的控制因素,同时结合考虑岩性、结构面形态及边坡结构参数等因素实现了边坡变形破坏模式识别系统。系统将模式识别技术与专家系统有机结合,针对五种岩体类型边坡分别进行模式判断;具有与工程结合紧密、能获得定量结果、层次清晰及使用方便等优点。由本系统判断识别的破坏模式与实际破坏模式相符合,说明了系统的实用性和可行性。