Changes in the critical erosion velocity for sediment colonized by biofilm

In flowing water the incipient motion of sediment can be affected by the presence of microbial biofilm growth. This article documents a series of flume experiments using non‐uniform sediments, in which sediment entrainment was investigated for cases where the sediment was immersed in deionized water, so that no biofilm developed, and for cases where a bio‐sediment was cultivated by placing the sediment in a mixture of natural water and nutrient solution. Differences in entrainment and the velocity at incipient motion were measured over an eight week period, as biofilm grew. It was found that the incipient motion phenomena were quite distinct between the two kinds of sediment. Sediment with biofilm was more stable and, over time, incipient velocity increased to a threshold level, before declining. Biofilm development is clearly an important control on the stability of sediments, especially in eutrophic water bodies. Two incipient velocity formulas were derived for sliding and rolling conditions. Film water theory was utilized to describe the cohesive force between sediment particles and the adhesive force generated by biofilm was introduced into the formula derivation; the time variation characteristics of biofilm strength and the features of the substrate were also taken into consideration. Such analyses can help to predict sediment transport changes due to biofilm presence in nutrient‐rich water bodies.     

哈萨克斯坦萨亚克铜矿田代表性矿区矽卡岩矿物的组成及其意义研究

哈萨克斯坦萨亚克铜矿田产于晚石炭世闪长玢岩、石英闪长玢岩或花岗闪长玢岩与中石炭统灰岩的接触带上,铜矿体呈透镜状、脉状产于矽卡岩中。其成矿期可以划分为4个阶段：石榴子石矽卡岩阶段（Ⅰ）、绿帘石-石榴子石矽卡岩阶段（Ⅱ）、磁铁矿阶段（Ⅲ）和石英-硫化物阶段（Ⅳ）。铜矿化主要发生在石英-硫化物阶段,形成石英、黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿,呈浸染状或脉状产于不同类型的矽卡岩或块状磁铁矿中。矽卡岩中的石榴子石有3种类型：石榴子石矽卡岩中的钙铁榴石（Grt-a）、交代钙铁榴石的含Al钙铁榴石（Grt-b）和绿帘石-石榴子石矽卡岩中具有环带结构的石榴子石（Grt-c）。从第一类到第三类石榴子石,平均w（Al₂O₃）从<1%逐渐升高至~5%;分子式中平均Fe³⁺原子数从2.15逐渐降低至1.57,显示成矿体系中Al的摩尔浓度逐渐升高、氧逸度逐渐降低。绿帘石-石榴子石矽卡岩中发育少量辉石,属于钙铁辉石-透辉石系列,在辉石分类图中落于普通辉石范围内。矽卡岩的地质特征、矿物组合和矿物化学特征表明,萨亚克矽卡岩是与花岗岩类侵入岩有关的岩浆热液与灰岩通过接触交代反应形成的钙质矽卡岩,随着矽卡岩化和成矿作用的进行,成矿体系的温度和氧逸度逐渐降低、pH值升高,导致磁铁矿和黄铁矿-磁黄铁矿-黄铜矿矿物组合依次发生沉淀。     

云南石林世界地质公园阿诗玛石柱碳酸盐岩 显微特征及沉积环境

云南石林世界地质公园阿诗玛石柱,其岩石地层是呈水平产状的中二叠统茅口组厚层块状灰岩,但其构成岩石的具体岩性却未见做过详细工作。笔者等经公园管理部门同意,自下而上分别在阿诗玛石柱背侧底部、下部、中部、上部和顶部共采集样品五块,对其岩石学特征及沉积微相作了详细研究,弄清了这一世界著名景点自下而上的岩石构成及沉积相。底部为高能浅滩相灰色厚层块状具平行层理生屑颗粒灰岩,构成阿诗玛脚部。下部为中能浅潮下灰色厚层块状虫筳生屑泥粒灰岩,构成阿诗玛腿部。中部为中能浅潮下灰色厚层块状砂屑泥粒灰岩,构成阿诗玛腰部。上部为中能浅潮下灰色厚层块状具生物扰动含砂屑生屑泥粒灰岩,构成阿诗玛胸部;顶部为高能浅滩相灰色厚层块状砂屑生屑颗粒灰岩,构成阿诗玛头部。其中含有大量生物化石碎屑:有孔虫、三叶虫、藻类、介形虫、腕足、苔藓虫、虫筳、海百合茎、双壳类,为高能浅滩相和中等能量浅潮下环境。希能为石林形成过程研究和科学普及提供参考。     

Investigation of karst hydrological processes by using grey auto-incidence analysis

The karst hydrological processes are the response of karst groundwater system to precipitation. The precipitation penetrates through the vadose zone, the subsequent groundwater pressure wave propagates to a spring outlet, and then, the spring discharge changes. This paper proposes a grey auto-incidence analysis for studying the karst hydrological processes. The method can detect the periodicity of a time series, for example, precipitation and spring discharge. Then the approach is applied to Liulin Springs Basin, China. The results show that the auto-incidence degree of precipitation reaches to the maximum (i.e., 0.816) when time delay equals to 8 years. The auto-incidence degree of spring discharge reaches to the maximum (i.e., 0.865) when time delay equals to 3 years. These results show that the periodicity of precipitation is 8 years, and of spring discharge is 3 years. The difference of periodicity between the precipitation and the spring discharge reveals that the processes of precipitation recharging groundwater and groundwater transport are regulated or controlled by karst aquifer. Because of heterogeneity of karst aquifer, the quick flow and base flow occur during the groundwater propagation, which causes the periodicity of spring discharge is not coincidence with of precipitation.     

中国东北地区中生代构造体制的转变:来自火山岩时空分布与岩石组合的制约

东北地区中生代经历了蒙古-鄂霍茨克构造体系向太平洋构造体系的转换,形成了不同期次火山活动。本文归纳总结了露头区与覆盖区中生代火山岩的年代学、空间分布、岩石组合以及地球化学特征,揭示了两个构造域的时空分布范围。该区火山岩锆石U-Pb年龄统计结果表明中生代存在五期火山活动:早-中侏罗世(190~160Ma)、晚侏罗世(160~145Ma)、早白垩世早期(145~120Ma)、早白垩世晚期(120~100Ma)、晚白垩世早期(100~90Ma)。早-中侏罗世火山岩分布较少,火山岩仅分布在大兴安岭西部满洲里地区和东部张广才岭以及南侧辽宁北票-朝阳地区,火山岩属于高钾钙碱性系列,为蒙古-鄂霍茨克海闭合和法拉隆板块双俯冲作用的产物。晚侏罗世东北地区火山活动明显增强,主要分布在大兴安岭地区,张广才岭以及小兴安岭也有少量分布。西部大兴安岭地区以粗面安山岩、粗面岩为主,属于同碰撞造山成因,为蒙古-鄂霍茨克海闭合造山环境产物。东部以中酸性、酸性岩为主,为法拉隆板块背离欧亚大陆,岩石圈伸展引起的壳源物质熔融产物。早白垩世早期火山活动最为强烈,火山岩主要分布在大兴安岭地区。岩性以高钾钙碱性系列的粗面玄武安山岩、粗面安山岩、安山岩、粗面岩为主,为蒙古-鄂霍茨克海闭合造山后伸展环境产物。早白垩世晚期火山岩主要分布在松辽盆地内部。火山岩以中酸性岩为主,属于中钾-高钾钙碱性系列,为伊泽奈崎板块俯冲引起的弧后拉张,软流圈上涌导致年轻地壳熔融的产物。晚白垩世早期火山岩仅分布在小兴安岭及吉林、黑龙江省东部地区。火山岩为一套玄武岩、玄武安山岩、安山岩和英安岩组合,属于中钾钙碱性系列,是伊泽奈崎-库拉板块高角度俯冲的大陆边缘岩浆活动产物。东北地区中生代不同期次火山岩记录了蒙古-鄂霍茨克构造域向太平洋构造域转换过程及其时空影响范围。     

冀东双山子群变质火山岩的地球化学、锆石U-Pb年代学及其对岩石成因和构造背景的制约

冀东双山子群是一套出露于青龙县东部变质程度较低的火山沉积地层,其中火山岩地层主要由变质玄武岩、安山岩和英安岩-流纹岩组成。全岩地球化学分析表明变玄武岩呈现拉斑玄武岩的地球化学特征,起源于尖晶石二辉橄榄岩12%~25%的部分熔融,变质安山岩与变质英安岩-流纹岩形成于弧下地幔部分熔融,该熔体受到地壳物质混染。LA-ICPMS锆石U-Pb定年表明本群变质安山岩形成于2514±16Ma,而变质流纹岩形成于2522±8Ma,二者均受到~2450和~2300Ma的后期热事件扰动。结合本群变质火山岩的岩石组合、地球化学特征和岩石成因,该套岩石可能形成于活动大陆边缘弧相关构造背景。     

胶北南山口含榴辉石岩岩石学与锆石U-Pb定年的初步研究

胶北南山口镁铁-超镁铁质杂岩主要由含榴辉石岩和含榴基性麻粒岩所组成,且以不规则透镜体的形式赋存于太古宙英云闪长质片麻岩之中。岩相学观察、矿物相转变分析与矿物化学研究结果表明,胶北南山口含榴辉石岩不仅普遍发育近等温减压反应结构,即石榴石+富钙流体→单斜辉石+葡萄石+榍石±钠长石与石榴石+富钙流体+二氧化碳→角闪石+葡萄石±钠长石±方解石±榍石,指示其早期可能经历了高压麻粒岩相变质作用。而且,与南山口含榴基性麻粒岩类似,在晚期降温退变过程中,它们还经历了强烈的钙质交代作用,形成富钙矿物组合:富钙铝榴石的石榴石+次透辉石质单斜辉石+钙质角闪石+葡萄石+钠长石+方解石+榍石。SHRIMP锆石U-Pb定年结果表明,胶北南山口含榴辉石岩中的岩浆锆石记录了2900~2850Ma的207Pb/206Pb年龄,指示胶北地体在中太古代晚期存在一次重要的岩浆事件,而其变质锆石还记录了1950~1800Ma的207Pb/206Pb年龄,说明胶北南山口镁铁-超镁铁质杂岩曾卷入了胶北古元古代晚期地壳造山作用。结合研究区其它地质研究资料,本文推断胶北南山口镁铁-超镁铁质杂岩可能形成于古元古代,是华北克拉通胶-辽-吉带古元古代岩系的重要组成部分,并于1950~1800Ma期间,卷入了胶-辽-吉带古元古代造山作用,先后经历了高压麻粒岩相变质作用和晚期降温与钙质交代的联合退变质作用。     

西江枯季径流退水系数与流域特征关系研究

文章采用基于遗传算法的经典退水曲线对西江上游主要站点枯季日平均流量进行研究,所率定的退水系数经验证精度较好,能够反映所在流域的径流特性。通过退水系数与流域面积、下垫面性质、植被覆盖度、多年平均径流深等流域特征关系的分析,发现退水系数值(1)对降雨和蒸散发的变化不敏感,整体上随流域面积和植被覆盖度的增加而减小;(2)随地形高差和下垫面透水性的下降而减小;(3)对喀斯特岩溶地貌尤其敏感,表现为退水系数值较非岩溶地区偏大;(4)随多年平均径流深的增大而增大,二者具有指数函数关系。退水系数与流域特征因子的这些规律,可为无资料流域水文预报提供思考和借鉴。     

西藏多龙矿集区拿若铜（金）矿床成矿元素空间分布规律及地球化学勘查模型

拿若铜(金)矿床是多龙矿集区内继多不杂斑岩铜(金)矿、波龙斑岩铜(金)矿之后又一取得重大找矿突破的大型斑岩型矿床。作者以矿区探矿工程分析数据为基础,研究各成矿元素空间分布规律。成矿元素在垂向上的分带特征不明显,在平面上分带特征较显著,表现为自矿区中心ZK0001,向南西方向具有Cu+Au-Cu(Au、Ag)→Cu(Ag、Au)-Cu(Ag)的分带特征。同时,矿区土壤地球化学测量显示,从0线开始至31线(北东→南西)具有Mo、Cu→Mo(Cu、Au)→Cu、Au(Ag、Mo、Pb)→Pb→Pb、Zn分带特征,显示物质来源和热源位于0线附近,成矿流体是以0线、7线一带向四周运移,并具有从北东向南西方向运移的特点。通过矿床地质特征、元素分带特征研究,建立了矿区地球化学勘查模型。