地理学本科生科研训练体系的构建与实践

大学本科阶段是创新性人才培养的关键时期。北京师范大学地理学基地一直在努力探索本科生早期科研训练的机制、模式与途径,以研究性教学和教学科研互动的新理念,依托基地所拥有的国家、教育部和北京市重点实验室、国家一级重点学科、国家级科学研究和教学研究项目等丰富的科研资源和院士、长江学者、杰出青年基金获得者、教学名师等高水平的首席导师+教学团队师资,建立并完善本科生科研立项制度,构建多学科平台、多元模式、多阶段的阶段-学科-能力三维体系的因材施教的科研训练体系。     

基于生态系统的上海崇明东滩海岸带生态系统退化诊断

海岸带是资源与环境条件最为优越的区域,也是与人类发展关系最为密切的区域之一。本文选择上海崇明东滩海岸带生态系统为研究示范区,在对崇明东滩海岸带生态系统结构分析的基础上,基于"压力-状态-响应"模型构建海岸带生态系统退化诊断指标体系,定量评估了崇明东滩海岸带生态系统退化状况。结果表明,从2000年至2008年,崇明东滩海岸带生态系统整体上表现为健康,局部区域表现为轻微退化,轻微退化的面积分别为25.71km2(2000)、16.66km2(2003)、18.16km2(2005)和40.46km2(2008)。自然湿地生态系统是崇明东滩海岸带中一个重要的生态系统类型,2000年至2008年,崇明东滩自然湿地生态系统大部分面积保持在健康的状态,大规模的围垦工程和外来物种互花米草入侵是造成自然湿地生态系统退化的主要原因。2000年至2008年,崇明东滩农业生态系统整体上表现为健康状态,产业结构不合理和由于化肥、农药使用造成的环境恶化等问题,是造成崇明东滩海岸带农业生态系统局部区域发生退化的主要原因。人口增长和经济发展引起的现有资源的过度使用和环境恶化等问题,使得城镇生态系统健康面临巨大挑战,在2005年表现为轻微退化。本文的研究方法可为我国其它地区海岸带生态系统管理和建设提供理论依据和示范案例。     

20世纪南极菲尔德斯半岛毛皮海豹食谱比例变化的同位素混合模型比较分析

稳定同位素比值分析已成功用于示踪动物的食物来源研究,近年来已发展了多个同位素混合模型用于计算混合物中多来源物质的组成比例。本文以过去百年来南极菲尔德斯半岛南极毛皮海豹(Arctocephalus gazella)毛发的C、N同位素数据为基础,运用同位素混合模型中的欧几里得距离法、线性模型和贝叶斯模型进行计算、分析和比较,得到毛皮海豹食谱中南极磷虾(Euphausia superb)、南极电灯鱼(Electrona antarctica)和尼氏裸灯鱼(Gymnoscopelus nicholsi)所占比例随时间的变化趋势。各模型计算得出的结果可分为两组,分别是欧几里得距离法公式(1)和(2)的结果,表现为近百年来毛皮海豹食谱中Euphausia superb比例与其毛发稳定N同位素比值呈同步上升的趋势;第二组为欧几里得距离法公式(3)、线性模型和贝叶斯模型的结果,Euphausia superb比例与毛皮海豹毛稳定N同位素比值呈反相关关系。综合对比研究区域气候、海冰环境变化背景和已有的南极磷虾种群密度调查资料分析,第二组模型结果与实际情况较为相符,可用于讨论食物比例的时间变化趋势。近百年来,菲尔德斯半岛毛皮海豹食谱中Euphausia superb的比例显著下降,很可能是由于区域气候快速变暖和海冰的消退造成的。本文的计算结果指示西南极半岛气候变暖已显著影响到区域海洋食物链变化。     

因子克里格分析支持的重金属元素空间多尺度变化特征——以北部湾东北部海域为例

将因子克里格分析方法应用于海底沉积物重金属元素空间多尺度变化的研究中,分析了北部湾东北部表层沉积物中7种重金属元素,Ni、Cu、Zn、Pb、Cr、As和Cd的空间多尺度结构特征,识别并分离了重金属元素不同尺度的空间变化,并探讨了各个尺度上重金属的物源及控制因素。结果显示,研究区重金属存在块金效应、变程为30km的球状结构(短变程尺度)和变程为140km的球状结构(长变程尺度)等三种尺度的空间结构,并拟合了研究区7种重金属元素的线性协同区域化模型。短变程尺度上,7种重金属元素的空间分布表现为"点状"或"条带状"的局部尺度的空间变化特征;长变程尺度上,7种重金属元素的空间分布反映出"片状"的区域尺度的空间变化特征。局部尺度上,Zn、Cr、Ni、Cu、Pb和Cd等元素主要源于海南岛、雷州半岛、广西大陆等陆地母岩物质,其空间分布特征受到了沉积物粒度的控制作用;而As主要受到海南岛、雷州半岛的人为污染成分的影响。区域尺度上,Zn、Cr、Ni和Cu主要来源于雷州半岛、海南岛的母岩物质,其次为广西大陆;As主要来源于海南岛的母岩物质,其次为雷州半岛、广西大陆。这些重金属元素在北部湾终年逆时针大环流的控制下,进行搬运、迁移并沉积在"汇聚中心",形成了研究区重金属元素区域尺度上NWW-NNW向的分布格局;而As不同于其他元素的亲陆的NNW向分布特征,主要源于其不同的地球化学行为。     

南极半岛东北部海域表层沉积物稀土元素特征及物源指示意义

通过对南极半岛东北部海域36个表层沉积物样品的稀土元素分析发现:(1)研究区表层沉积物中稀土元素总量(REE)的分布范围为(45.47~183.60)×10-6,平均值为91.36×10-6;稀土元素含量的高低与铝硅酸盐黏土成正比,与生物硅含量成反比;(2)大致以象岛至南极半岛北部的茹安维尔岛为界,研究区西部的布兰斯菲尔德海峡及南设得兰群岛北部岛架-岛坡沉积物稀土含量较低,稀土元素页岩标准化模式与长城站周边土壤/湖泊沉积物、火山岩相一致,表现为重稀土相对富集,铕正异常明显,Sm/Nd分子比值大,推断该区沉积物主要来源于南设德兰群岛中-新生代火山岩分布区与现代火山活动区;(3)研究区东部鲍威尔海盆、南奥克尼群岛岛架和南斯科舍海脊区沉积物稀土元素的页岩标准化配分模式表现为平坦型,轻稀土明显抬升,铕正异常不显著,Sm/Nd分子比值小,稀土元素含量受沉积物中黏土组分含量、硅质生物组分等制约,推断沉积物陆源碎屑主要来源于威德尔海西部和南部,局部受南奥尼克群岛、南斯科舍海脊和南设德兰群岛物质的影响,沉积物的搬运主要受冰筏和海流制约。     

深海ROV多层脐带缆绞车卷筒力学分析

通过对深海ROV脐带缆微元段受力情况的分析,基于简化理论模型的假设,建立了能够模拟脐带缆绞车卷筒受力情况的理论模型。对比某绞车的实验数据,验证了本力学模型的正确性。通过对实例的计算分析,能够为深海ROV脐带缆绞车的设计工作提供理论支持。     

Composition and Origin of Ferromanganese Crusts from Equatorial Western Pacific Seamounts

In the equatorial western Pacific, iron-manganese oxyhydroxide crusts(Fe-Mn crusts) and nodules form on basaltic seamounts and on the top of drowned carbonate platform guyots that have been swept free of pelagic sediments. To date, the Fe-Mn crusts have been considered to be almost exclusively of abiotic origin. However, it has recently been suggested that these crusts may be a result of biomineralization. Although the Fe-Mn crust textures in the equatorial western Pacific are similar to those constructed by bacteria and algae, and biomarkers also document the existence of bacteria and algae dispersed within the Fe-Mn crusts, the precipitation, accumulation and distribution of elements, such as Fe, Mn, Ni and Co in Fe-Mn crusts are not controlled by microbial activity. Bacteria and algae are only physically incorporated into the crusts when dead plankton settle on the ocean floor and are trapped on the crust surface. Geochemical evidence suggests a hydrogenous origin of Fe-Mn crusts in the equatorial western Pacific, thus verifying a process for Fe-Mn crusts that involves the precipitation of colloidal phases from seawater followed by extensive scavenging of dissolved trace metals into the mineral phase during crust formation.     

日照水库及周边区域综合地质条件分析

日照水库是1959年建成的一座大(二)型水库,位于日照市东港区驻地以西16 km处的付疃河中游,控制流域面积548 km2,是日照城市及国民经济发展的最重要水源保障。近年来日照市经济社会飞速发展,特别随着"山东精品钢基地"等大项目的开工建设,供水安全形势愈发严峻,如何维护日照水库和保护这一水源地更是被提到了重要的议事日程。先行研究分析流域地质条件,是做好日照水库保护建设工作的重要基础。     

内蒙古绥和查干地区多金属矿床流体包裹体研究

内蒙古绥和查干铜铅锌多金属矿床是典型的热液矿床,处于大兴安岭成矿带南段、内蒙古二连-东乌旗铁铜钼多金属成矿远景区。该文对矿床中流体包裹体进行研究,结果发现,矿床划分为2个成矿期次:早阶段属中高温(320~380℃);晚阶段属中低温(140~160℃)。包裹体的捕获温度也存在2个高峰期,矿床属于中—高温热液矿床。盐度也存在2个高峰范围,第一个高峰范围在0~4%之间;第二个高峰范围在5%~9.6%之间。流体压力范围介于22.6~101.4 MPa,均值为59.9 MPa,成矿的平均深度为当时地表以下1.95 km,属中深成矿床,成矿流体具有中—高温至中—低盐度性质。2个成矿期次和矿区的2次构造运动相对应,矿体定位受断裂构造控制,属于典型的断控脉状矿床。     

多时相Sentinel-1A InSAR的连盐高铁沉降监测分析

多时相InSAR技术具有探测大范围毫米级地表形变的能力,已被广泛应用于地面沉降监测.近几年,应用多时相InSAR技术监测以高铁为代表的大尺度人造线状地物形变备受关注.本文将C波段SAR数据用于高铁沿线路基形变监测,应用相位稳定性分析和改进的StaMPS技术来增加相干性点的密度和形变参数解算的稳定性.采用研究区时间跨度为21个月的47景Sentinel-1A数据,对连(云港)盐(城)高铁及其沿线区域进行多时相InSAR分析,并利用同时期连续的北斗导航卫星系统(BeiDou navigation satellite system,BDS)观测数据对线性沉降速率和时序位移分别进行监测分析,进而对比验证二者的沉降监测结果.研究结果表明:利用C波段的Sentinel-1A数据能够获取毫米级的线性形变速率和时序位移序列,InSAR与BDS二者平均时序位移均方根误差为3.8 mm,与BDS监测结果相比取得很好的一致性,且连盐高铁线路整体表现稳定.