三峡库区巴东县城附近主要滑坡边界轨迹分形分维特征与滑坡稳定性关系

为了探索复杂滑坡轨迹结构演化及其稳定性定量分析计算的新途径，本文利用分形分维理论，分析三峡库区巴东县城附近滑坡边界轨迹的几何分形结构，并采用盒维数法分别求得巴东县城附近11个滑坡边界轨迹的分维值，计算结果表明：每个滑坡的轨迹结构具有其特征性的分维值，轨迹结构越复杂，结构层次越清楚，分维值越高；其中，榨房坪滑坡和黄腊石滑坡的分维值最高，分别为1.50和1.483，西壤口和谭家湾滑坡的分维值最低，分别为0.925和0.732；而黄土坡和赵树岭滑坡的分维值介于二者之间，分别为1.111和1.091。结合典型滑坡边界轨迹结构演化与滑坡稳定性关系的定性分析及前期滑坡稳定性定量计算和模拟分析，初步揭示：滑坡边界轨迹结构与稳定性是密切相关的，滑坡边界轨迹宏观扩展增值越明显，轨迹结构越复杂，分维值越高，其稳定性条件也越差，因此，分数维可作为衡量滑坡轨迹结构复杂性和稳定性的重要标志；滑坡边界轨迹宏观扩展变形存在一个极限，超过这个极限滑坡的局部失稳就转化为整体滑动；而滑坡边界轨迹则记录了滑坡变形扩展现象和信息，因此，相对应地滑坡轨迹分形结构的分维值也应存在一个极值，在极值点滑坡体处于临滑状态；滑坡边界轨迹结构的极限分维值大致为1.4～1.5，此时滑坡接近于整体极限失稳状态，而分维值在1.1～1.3之间则表示滑坡处于整体稳定，局部存在潜在失稳状态，分维值小于1则表示滑坡处于相对稳定状态。     

中国陆地净初级生产力的季节变化研究

了解不同季节陆地净初级生产力(NPP)的变化及与气候的相互关系以及在不同地类的差异对深刻理解我国陆地生态系统对全球气候变化的响应和陆地碳循环研究具有重要意义。本文使用1981～2000年间GLO-PEM模型模拟的我国陆地NPP数据和同期气温、降水以及土地利用数据, 研究不同季节我国陆地植被NPP的变化。结果表明,在1981～2000年期间,四个季节的NPP都呈显著增加趋势,春季是NPP增加速率最快的季节,夏季是NPP增加量最大的季节。耕地在春、夏和秋季NPP增长和增长率最高,林地冬季NPP增长最多而水域冬季NPP增长率最高。夏季NPP增长最高的区域分布于我国东部的多数地区、内蒙古东部、四川盆地、贵州东部、藏南和新疆西部;夏季NPP降低最多的区域分布于在呼伦贝尔高原、鄂尔多斯高原、黄土高原、青藏高原东部和新疆西北部。     

新疆西天山松湖铁矿床火山岩年代学和岩石地球化学

新疆西天山阿吾拉勒铁成矿带内众多铁矿床的围岩火山岩时代、岩石成因和构造背景迄今尚未得到很好地约束。文章对该铁成矿带内的松湖铁矿床围岩粗面英安岩和流纹岩进行了锆石LA_ICP_MS U_Pb测年和地球化学研究。粗面英安岩和流纹岩的锆石206Pb/238U加权平均年龄分别为(326.8±2.7)Ma和(327.3±1.7)Ma。粗面英安岩和流纹岩准铝质,均富集轻稀土元素、Rb、K、Zr、Hf,显示中等Eu负异常,亏损Ba、Sr、P、Ta、Nb和Ti。锆石饱和温度计算结果显示,粗面英安岩的母岩浆温度较高(774~812℃,平均792℃),流纹岩母岩浆的温度较低(713~790℃,平均750℃)。粗面英安岩具有非常低Sr高Yb的特征,Nb/Ta比值为10.8~11.4,具有较高的w(Th)(≥8.1×10-6)和高的Th/Ce比值(≥0.31);流纹岩具有低Sr低Yb特征,Nb/Ta比值为8.5~9.7,w(Th)(≥5.3×10-6)较高,Th/Ce比值为0.14~0.75,据此推测粗面英安岩母岩浆可能是上地壳部分熔融的产物,流纹岩母岩浆可能源于比粗面英安岩母岩浆更深的地壳的部分熔融。松湖铁矿区粗面英安岩和流纹岩具有弧火山岩的地球化学特征,结合构造环境判别图解和区域地质情况,推断其形成于大陆弧环境。     

河南老湾金矿床上上河矿段矿床地质和成矿流体地球化学

河南桐柏老湾金矿床是桐柏-大别山(北坡)金银成矿带内大型造山带型金矿床之一。文章对该矿床的上上河矿段进行了矿床地质和成矿流体地球化学研究,旨在查明该矿段的流体成矿过程。根据矿脉穿插关系、矿石结构构造、矿物共生组合以及黄铁矿的粒度和晶形,将老湾金矿上上河矿段成矿过程划分为:石英粗粒自形黄铁矿(Ⅰ)、石英细粒半自形-他形黄铁矿(Ⅱ)、石英多金属硫化物(Ⅲ)及石英碳酸盐(Ⅳ)4个阶段。镜下观察显示,矿床中的包裹体类型有含CO_2包裹体(LH_2O+LCO_2+VCO_2)、纯CO_2包裹体(LCO_2+VCO_2)、液相包裹体(LH_2O+VH_2O)及少量含子晶包裹体(LH_2O+VH_2O+S)。第Ⅰ阶段、第Ⅱ阶段和第Ⅲ阶段均可见含CO_2包裹体、纯CO_2包裹体和液相包裹体,有时可见含CO_2包裹体与液相包裹体共存。流体包裹体显微测温结果表明,成矿流体可近似看做中温、低盐度、富CO_2的NaCl-H_2O-CO_2体系,纯CO_2包裹体和液相包裹体所代表的流体可能是由含CO_2包裹体所代表的Na Cl-H_2O-CO_2流体经不混溶形成的,三者在寄主矿物沉淀时,被同时捕获而共存。从第Ⅰ阶段到第Ⅳ阶段,成矿流体温度从303~379℃逐渐降低到138~195℃,盐度w(Na Cleq)从4.07%~9.59%逐渐降低到1.06%~2.74%。在成矿的第Ⅰ阶段成矿流体发生了不混溶作用,而在第Ⅱ阶段和第Ⅲ阶段流体中的CO_2起泡分离再次引发了不混溶作用。从第Ⅰ阶段到第Ⅲ阶段,成矿流体的δ18OH_2O从6.56‰~9.71‰经1.89‰~4.01‰变化到0.08‰,δDH_2O从-78.1‰~-64.2‰经-79.5‰~-76.3‰变化到-72.6‰,表明老湾金矿第Ⅰ阶段成矿流体主要为岩浆热液,第Ⅱ阶段成矿流体中有少量大气降水加入,第Ⅲ阶段成矿流体中大气降水的比例明显加大。     

川北旺苍唐家河剖面仙女洞组灰泥丘沉积特征及造丘环境分析

目前川北地区早寒武世微生物藻与古杯参与的生物礁(丘)发育特征存在较大争议。通过实测剖面与镜下分析,川北旺苍县鼓城乡唐家河剖面仙女洞组发育三期灰泥丘。对该剖面灰泥丘沉积特征进行精细研究认为:第一期灰泥丘发育在滑塌角砾灰岩之上,造丘生物主要为枝状和房室状附枝藻,主要岩性为砾屑灰岩、藻格架凝块灰岩和含云生物碎屑灰岩,发育丘基、丘核、丘盖和丘翼,后期演化为钙质砂泥岩结束生长。第二期生物丘发育在鲕粒滩间生屑灰岩之上,造丘生物主要为肾状藻,次为附枝藻,主要岩性为生物碎屑灰岩、藻格架凝块灰岩、漂浮砾岩和亮晶鲕粒灰岩,纵向上发育丘基、丘核、丘坪、丘盖和丘翼,最终再度沉积鲕粒灰岩。第三期灰泥丘发育在藻叠层灰岩之上,造丘生物为古杯和微生物藻,岩性主要为古杯灰岩、生物碎屑泥晶灰岩、藻格架凝块灰岩和藻叠层灰岩,发育丘基、丘核和丘盖。进一步分析三期灰泥丘的成丘环境认为第一期灰泥丘属于台缘斜坡环境内的斜坡灰泥丘低能沉积,经历三个演化阶段;第二期属于台地边缘灰泥丘,经历四期演化阶段;第三期为台缘高能鲕粒滩向陆一侧能量相对较低的台缘古杯灰泥丘沉积,经历三个演化阶段。剖面中灰泥丘多与鲕粒滩共存,构成丘滩复合体,为后期研究储集性能和油气富集关系具有重要的油气地质意义。     

边界强迫场订正的区域气候模式对2013年夏季中国东部极端高温预测的改进试验

使用NCEP再分析资料对国家气候中心全球海气耦合模式BCC_CM1.0的多年平均场进行订正,然后嵌套区域气候模式RegCM3,建立基于边界强迫场订正的区域气候模式系统。使用该系统进行28年夏季回报及2013年夏季业务预测,并与直接使用BCC_CM1.0模式与RegCM3模式嵌套的模式系统进行对比。结果表明,引入边界强迫场订正技术后,区域气候模式系统对多年平均夏季气温、降水回报能力有了显著提高,且回报的高温界限值分布更接近于观测。除对2013年夏季东北地区气温距平预测效果变差外模式系统对于2013年中国东部中部地区夏季气温距平异常偏高、夏季高温日数异常偏多等观测事实的预测性能有显著提高。区域气候模式系统回报的多年平均夏季西太平洋副热带高压与观测更为接近是其对2013年夏季极端高温事件预测能力提高的关键所在。     

天山山区水汽和云水含量的空间分布特征

利用欧洲数值预报中心(ECMWF)发布的第一代全球分辨率ERA-Interim再分析数据,分析了1979～2014年天山山区水汽含量和云水含量的空间分布特征。结果显示：(1)水汽含量的高值中心出现在伊犁河谷地区,中心值域在10—11kg m-2之间,低值区位于天山中部的巴音布鲁克附近,中心值域在5—6kg m-2之间;夏季水汽含量最丰富,在8—11kg m-2之间。(2)云液水含量的高值区出现在博格达山北坡,而云冰水含量的高值区在西天山海拔较高的托木尔峰地区,低值区均在伊犁河谷等海拔低的地区;夏季云液水含量、云冰水含量均呈减少趋势,云冰水含量较云液水减少的更为明显,下降速率为0.28kg kg-1/10a;(3)垂直分布上,云液水含量在600hpa左右的高空出现高值区,中心最大值为10kg kg-1;云冰水含量的高值区则出现在500hpa左右的高空,为11kg kg-1;在对流层大气中云冰水含量值远大于云液水,且云冰水发展的高度较云液水更高。     

强厄尔尼诺事件下2016年1月中国南方超级寒潮的动力学机制:瞬变波对大气长波异常的调制

本文采用Plumb三维波活动通量和局地Eliassen-Palm通量诊断方法,利用欧洲中期天气预报中心的逐日再分析资料ERA-Interim,分析了超强厄尔尼诺背景下2016年1月下旬中国南方超级寒潮的动力学机制：瞬变波对大气长波异常的调制。前期2015年12月的北大西洋海表热通量正异常,有助于后期大西洋阻塞形势的维持。大气长波能量沿大圆路径从大西洋阻高经乌拉尔地区向东亚中低纬度传播并在此辐合,导致了乌拉尔阻高和华北横槽的经向结构,更多强冷空气聚集在异常偏南的纬向槽线附近。寒潮爆发前夕,2支瞬变波列活跃在亚欧大陆。北支瞬变波列调制了北方的大气长波,使横槽转竖;南支瞬变波列协同调控了南方的大气长波,使南支印缅槽减弱;两者共同作用,促使冷平流大举南下,直达华南沿海,南方寒潮发生。     

东昆仑造山带中地壳存在古洋壳俯冲的深反射地震证据

INDEPTH Ⅳ深反射地震测线横跨可可西里-巴颜喀拉地块和东昆仑-柴达木地块,为揭示青藏高原东昆仑造山带深部构造提供了直接地球物理证据。针对地表和地下"双复杂"地质构造条件,地震数据处理中通过剩余折射波静校正技术、异常振幅噪声衰减技术和CRS优化叠加技术,获得了较高信噪比的地震反射叠加剖面。INDEPTH Ⅳ深反射地震剖面揭示,在东昆仑造山带岩石圈上、下地壳之间存在不连续的古洋壳反射同相轴,该反射界面应属古特提斯域松潘-甘孜洋壳向北俯冲遗迹,不连续特征反映中生代东昆仑-柴达木地块南缘属于被动大陆边缘碰撞带。利用INDEPTH Ⅳ深反射地震单炮、速度和叠加剖面等成果,综合解译数据,提出东昆仑造山带隆升过程的另一种模式,以助于深化东昆仑造山模式认识。     

基于SDOG-ESSG的地球系统元胞自动机框架及其应用试验

元胞自动机结构简单且具备模拟复杂系统的能力,已被广泛应用于大气、流体力学、地球物理等领域。然而,现有元胞自动机以欧氏空间为约束进行地球系统过程模拟,忽略了地球重力等天然约束,导致计算过程中元胞状态的传递方向与真实运动的趋势方向不相符,一定程度上扭曲了最终的模拟结果。本文提出了地球系统元胞自动机这一概念,并从元胞表达及构建、邻居模型等方面设计了基于SDOG-ESSG格网的地球系统元胞自动机框架。由于演化规则取决于不同的应用,因此本文进一步以地壳的热传递为例,通过对热力学方程离散化设计了相应的演化规则。最后,借助公开的数据源开展了地壳热传递元胞自动机模拟的初步试验,并与一定区域下的数值模拟结果展开了比对。试验表明,与数值模拟方法相比,本文方法的模拟结果相对误差控制在27%以内,具备一定程度的可行性,可作为地球系统过程模拟的一种新思路。