自然地理学创新发展与展望

自然地理学自中国科学院地理科学与资源研究所建立以来一直是立所的核心学科,长期以服务国家重大需求为使命,在综合自然地理、气候、地貌、水文、土壤地理、生物地理、化学地理等各学科领域取得一批重要科技成果和进展,奠定了自然地理各分支学科在国内外的优势,为国家科技创新、区域经济社会可持续发展做出了重要贡献。本文回顾了中国科学院地理科学与资源研究所自然地理学的创新发展历程,总结了自然地理学取得的学术成就与标志性进展,并展望了中国科学院地理科学与资源研究所自然地理学未来发展,提出以陆地表层要素—过程交互作用机制,陆地表层格局动态研究,陆地表层系统过程的综合集成与模拟,陆地表层系统有序人类活动的可持续范式和调控机制为核心的发展战略。     

青藏高原高寒草地净初级生产力(NPP)时空分异

基于1982-2009 年间的遥感数据和野外台站生态实测数据,利用遥感生产力模型(CASA模型) 估算青藏高原高寒草地植被净初级生产力(NPP),分别从地带属性(自然地带、海拔高程、经纬度)、流域、行政区域(县级) 等方面对其时空变化过程进行分析,阐述了1982 年以来青藏高原高寒草地植被NPP的时空格局与变化特征。结果表明:① 青藏高原高寒草地NPP多年均值的空间分布表现为由东南向西北逐渐递减;1982-2009 年间,青藏高原高寒草地的年均总NPP为177.2×10¹² gC·yr^-1,单位面积年均植被NPP为120.8 gC·m^-2yr^-1;② 研究时段内,青藏高原高寒草地年均NPP 在112.6~129.9 gC·m^-2yr^-1 间,呈波动上升的趋势,增幅为13.3%;NPP 增加的草地占草地总面积的32.56%、减少的占5.55%;③ 青藏高原多数自然地带内的NPP呈增加趋势,仅阿里山地半荒漠、荒漠地带NPP呈轻微减低趋势,其中高寒灌丛草甸地带和草原地带的NPP增长幅度明显大于高寒荒漠地带;年均NPP增加面积比随着海拔升高呈现"升高—稳定—降低"的特点,而降低面积比则呈现"降低—稳定—升高"的特征;④ 各主要流域草地年均植被NPP均呈现增长趋势,其中黄河流域增长趋势显著且增幅最大。植被NPP和盖度及生长季时空变化显示,青藏高原高寒草地生态系统健康状况总体改善局部恶化。     

重磁处理解释系统软件设计与关键实现技术

重磁探测是金属矿勘探的主要手段之一,其处理和解释方法技术已得到很大的发展,研发与其相适应的重磁软件是重要的研究课题.在国家863课题的支持下,我们设计并研发了重磁处理解释集成化软件系统.在分析国内外现有软件不足的基础上,我们对重磁软件系统所应具有的操作行为进行了针对性的设计,提出了具有特色的功能设计思路,并进行了针对性的研发实现.为满足深部矿产资源勘探需求和精细化解释需要,提出了更加具有针对性的软件设计解决方案,研发了特色的处理解释模块,核心突出软件的实时可视化和协同交互操作,使软件系统能高效地服务于使用者的目标任务.在优化改进处理、正反演算法的基础上,提出多核并行化方案并实现,提高了软件整体运行速度.最终形成了将数据管理、数据可视化、数据处理及解释有机结合的特色软件系统,为金属矿探测提供了一个高效、有力的工具.

     

基于矿物学方法评价浙江省土壤中Pb污染状况

利用土壤重金属元素环境质量矿物学评价方法,对淅江省全境土壤中不同土壤类型(或亚类)表层、不同母质表层和剖面中的Pb进行环境质量评价的结果表明,土壤中Pb的实测量和土壤对Pb的固持量决定了土壤中Pb的环境质量,浙江省土壤中Pb的污染度有正负值,说明土壤中的Pb对有些地区产生了污染,而对有些地区则没有产生污染.研究结果揭示,土壤矿物对Pb具有一定的固定与容纳能力,超过其固定与容纳能力,土壤中的Pb会对环境造成污染.这一旨在揭示土壤中重金属元素与各种矿物之间环境平衡关系的方法,可为评价土壤环境质量提供科学依据和技术支撑.     

基于短波红外技术的蚀变矿物特征及勘查模型——以斯弄多银铅锌矿床为例

印度-亚洲大陆的碰撞成就了青藏高原的冈底斯成矿带,位于该成矿带的斯弄多银铅锌矿床赋存于林子宗群火山岩中,经过勘查确认该矿床属于低硫化浅成低温热液型矿床。通过对5个钻孔进行短波红外测量,发现钻孔中的蚀变矿物主要有绢(白)云母、钠云母(富Na云母)、伊利石和蒙脱石,并在垂向形成绢(白)云母→绢(白)云母+钠云母+蒙脱石+伊利石→绢(白)云母+伊利石→绢(白)云母的组合特征。通过总结归纳蚀变矿物分布、分带特征并与地质编录相结合,构建了基于短波红外技术的斯弄多找矿勘查模型。笔者在数据分析与模型构建中发现:(1)伊利石-蒙脱石混合矿物组成是寻找深部及外围矿体的重要线索;(2)绢(白)云母属于成矿前期的蚀变,与矿体之间的关系不明显;(3)矿床深部表现为两种不同的化学反应:SW方向深部反映了绢云母被交代形成伊利石的过程;NE方向深部表现为绢(白)云母二八面体结构的变化;(4)未被剥蚀的青磐岩化带是寻找浅成低温热液型金矿的主要依据。     

基于规则库的三维空间数据模型

三维空间对象的形式复杂多样,对象之间的空间关系尚未形成共识.三维空间数据模型的空间及非空间关系的表达更是难以统一.典型的三维空间数据模型包括面向实体型、面向关系型和混合型3种数据模型,但这些模型存在诸如拓扑操作困难、对象语义描述不完整、关系表达欠缺等一系列不足.通过分析、综合3种模型的优缺点,以顾及拓扑面向实体的三维矢量数据模型为基础,设计了基于规则库的三维空间数据模型.这是一个将关系与对象相统一的新型数据模型.通过对对象关系的分析研究,引入规则的概念,进而构建出规则库,提出对空间对象间关系和结构统一的,完整的表达和管理方式.结合地质、矿山等应用将该三维空间数据模型在多个城市的三维地质应用中进行成功验证.通过应用,说明该模型实现了空间对象的自身结构和对象之间关系的统一表达,具备自定义、可扩展的空间对象关系表达能力,能够适应复杂应用要求,具有良好的应用前景.      

菲律宾三宝颜省巴哟铁矿类型及分布特征初探

巴哟磁铁矿矿化露头多,矿床小而散,属风化残坡积型,原生矿成因类型较复杂,成矿地质条件良好,铁矿找矿潜力较大,具大型富铁矿找矿远景。     

陕北奥陶纪盐盆马五6时期东、西部盐坳沉积环境对比研究

陕北奥陶纪盐盆位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东部。研究表明:马五6亚期,盐盆存在"两坳一隆"的构造格局,即东、西部盐坳和中部隆起,东、西部盐坳在钾矿化情况、溴氯系数反映的水体咸化趋势方面初步显示了陕北盐盆东、西部沉积环境的差异。本文通过东、西部盐坳典型钻井马五6层位沉积学分析,揭示了马五6时期东、西部盐坳在水体深度变化、浓缩趋势、含钾量、淡化层段厚度、陆源物质输入方面均存在差异。其中,西部盐坳受海水影响大,水体变浅且持续淡化,泥质分布反映陆源物质贡献少,对钾盐的沉积与保存均十分不利。而东部盐坳受海水影响小,与西部盐坳水体联通性差,在马五6时期环境更为封闭,具体表现为淡化夹层分布数量少、厚度薄的特征;水体持续变深并浓缩咸化;泥质夹层较多,反映了相较于西部,陆源物质对其影响更大,上述特点为钾盐沉积提供了有利的地球化学条件及可容空间。东、西部盐坳沉积环境对比表明东部盐坳对成钾更为有利。     

强夯置换软土中碎石墩形成过程的试验研究

强夯置换工程要求保证夯沉量、置换墩长度等设计指标,通常通过试夯确定必要夯击次数。研究置换墩形成机制,确定夯锤能量释放时间、填料运动规律、锤底动压力等因素,对优化强夯置换工艺有重要作用。目前有关置换墩形成机制的研究较少,往往套用强夯工程的基本参数或机制来解决。针对这一问题设计了一种模型试验方法,研究强夯冲击下填料、软土与夯锤之间的相互作用过程。试验研究表明：每次夯击中夯锤的运动加速度曲线可以分为4个阶段,分别代表了夯锤作用下土体-填料的不同运动过程;通过分析夯锤的动态力-位移曲线,阐述各阶段随夯击和填料次数变化而发生的变化及原因;随填料次数的增加,在相同夯击能下,每次夯击中夯锤的能量释放时间减小,峰值动态力增加,这反映了随着夯击次数增加,软土基础中碎石墩逐渐形成的过程。     

豆荚状铬铁矿床成矿地球化学指标对比和成矿作用讨论

豆荚状铬铁矿主要赋存于地幔橄榄岩中,与方辉橄榄岩密切相关。在全球的分布与蛇绿岩带分布基本一致,但并非所有蛇绿岩体都赋存有铬铁矿,且其中赋存的铬铁矿体规模和分布都是很不规律的。我们对比研究了国内外9个含铬矿和4个不含铬矿蛇绿岩中地幔橄榄岩的地球化学组成,认为含铬矿地幔橄榄岩具有全岩低含量的CaO(<1.91%)和Al_2O_3(<1.76%)、方辉橄榄岩轻稀土元素富集,橄榄石高Fo值(>90),斜方辉石低Al_2O_3含量(<3.8%)以及副矿物铬尖晶石高Cr/Fe值(>1.5)等特征,可以作为该蛇绿岩体含矿评价的地球化学指标。通过这些指标可知豆荚状铬铁矿床是较高程度部分熔融和地幔交代作用的共同结果,结合前人提出的铬铁矿成矿模式,对铬铁矿的成矿过程有了进一步的认识。