Experimental study on the deterioration and natural remediation of the Ariake Sea tidal mud caused by the sea laver treatment acid practice and the upward seepage of pore water liquid

This study presents a laboratory study of the following two aspects: (1) the influence of sea laver treatment acid on the geoenvironmental properties of Ariake Sea tidal mud, and (2) the natural remediation effect on the sea laver treatment acid contaminated Ariake Sea tidal mud caused by the upward seepage of pore water liquid in the mud. Firstly, the mechanisms of the transport of sea laver treatment acid in the Ariake Sea tidal mud and the generation mechanisms of the upward seepage flow in the Ariake Sea tidal mud are discussed. Secondly, a series of one-dimensional laboratory infiltration tests were carried out to investigate the deterioration of the Ariake Sea tidal mud caused by the sea laver acid treatment practice. Test results reveal that the acid treatment practice caused considerable change in the geochemical properties of the mud in terms of increase in sulfide content and decrease in pH value. After the treatment by the sea laver treatment acid, the sulfide content of the mud even exceeded the safe limit value for the benthos, which represents undesirable living condition for benthos. Thirdly, series of laboratory fresh seawater infiltration tests for the deteriorated Iida site mud were conducted to illustrate this natural remediation efficiency. It is found that with the infiltration of the fresh seawater, the sulfide content of the Iida site mud was considerably reduced and pH value increased to an acceptable range for benthos living in the tidal flat mud. With the increase in the infiltration time and the hydraulic gradient, the remediation efficiency could be increased.     

Atomistic simulation of the mechanisms of noble gas incorporation in minerals

Atomistic simulations have been carried out to investigate the mechanisms of noble gas incorporation in minerals using both the traditional two-region approach and the “supercell” method. The traditional two-region approach has been used to calculate defect energies for Ne, Ar, Kr and Xe incorporation in MgO, CaO, diopside and forsterite in the static limit and at one atmosphere pressure. The possibilities of noble gas incorporation via both substitution and interstitial mechanisms are studied. The favored mechanism varies from mineral to mineral and from noble gas to noble gas. In all minerals studied, the variation of the solution energies of noble gas substitution with atomic radius appears approximately parabolic, analogous to those for 1⁺, 2⁺, 3⁺ and 4⁺ trace element incorporation on crystal lattice sites. Noble gas solution energies thus also fall on a curve, similar to those previously observed for cations with different charges, but with much lower curvature.The “supercell” method has been used to investigate the pressure dependence of noble gas incorporation in the same systems. Results indicate a large variation of the solubility of the larger noble gases, Kr and Xe with pressure. In addition, explicit simulation of incorporation at the (0 0 1) surface of MgO shows that the solubility of the heavier noble gases may be considerably enhanced by the presence of interfaces.     

跨孔电阻率法有限元数值模拟及反演

油气资源和矿产资源勘探中,常需要较大的勘探深度和较高的深部分辨能力.充分利用现有钻孔的井地或跨孔电阻率成像技术适应这种要求,但引起的视电阻率响应复杂,从而给资料的正确处理与解释带来一定的困难,为此有必要通过正演数值模拟和反演相结合的手段,对理论模型井地或跨孔装置的响应异常规律进行研究.文章通过设计一个典型地质模型,利用Ansys有限元软件对模型进行2D跨孔电阻率法有限元正演计算,并将模拟的响应视电阻率作为反演的输入,结合平滑约束最小二乘反演,分析了异常特征和分布规律.     

冀北万全寺银金矿床地质地球化学特征

万全寺银金矿床位于张宣幔枝构造东侧的侏罗纪断陷盆地中,成矿时限晚于133.33Ma～101.82 Ma.通过硫、铅、氢、氧、碳及稀有气体同位素研究认为,成矿物质应源自地球深部,在中生代冀西北幔枝构造演化过程中集中成矿.成矿热液以岩浆水为主并加入了部分天水.     

苏北盘石山、练山地幔捕虏体的PGE地球化学

通过锍镍火试金预富集法,分析了位于郯庐断裂带东侧的盘石山、练山地幔橄榄岩包体中铂族元素(PGE)和Au含量.不同于部分熔融残留成因地幔橄榄岩中通常所观察到的负斜率型或平坦型的分布模式,这两地的地幔橄榄岩以Pt、Pd、Ru相对富集,Ir、Rh相对亏损的"燕子型"分布模式为特征.Pt、Pd等不相容元素富集说明上地幔除经历过早期的部分熔融外,还经历了后期富Pt、Pd的高熔/岩比的熔(流)体的层析分离交代作用影响.盘石山地幔橄榄岩的PGE总量比练山高,Os的含量也比原始地幔值高;而练山地幔橄榄岩的Os含量比原始地幔值低,说明交代作用带走了练山地幔橄榄岩中的Os,却没有很大改变盘石山地幔橄榄岩中的Os含量,这可能与交代熔(流)体含硫量饱和程度有关.Rh的负异常可能与部分熔融过程中熔体较低的fo2有关.     

青藏高原中、东部局地因素对地温的双重影响(Ⅰ): 植被和雪盖

青藏高原冻土区地温既受海拔、纬度和经度(干燥度)区域地带性规律控制, 同时它又受植被、雪盖、砂层、 水被和地质构造等局地因素的显著影响. 局地因素对地温的影响具有双重性: 在不同域值条件下, 它可增高或降低地温. 地温随植被覆盖度减小而逐渐增高, 但覆盖度减到0～20%时, 地温反而降低. 在青藏高原东部、南部和腹部的高山区, 冷季降雪多, 很多地段为稳定积雪区, 雪盖厚, 持续时间长, 对浅层地温起保温作用;而高原腹部的高平原、河谷和盆地冷季降雪较少, 雪盖薄, 持续时间较短, 一般保温作用微弱. 当雪盖厚度超过20 cm以后, 保温作用即开始增强;在暖季因积雪存在时间短, 雪盖薄, 短期内对浅层地温起冷却作用. 总之, 每种局地因素迫使地温向相反方向转化阶段是一个区间值, 为渐变过程. 随时空尺度变化, 局地因素的影响变化很大. 有些地段, 几种局地因素共同作用, 加上活动构造和地形、地貌等的影响, 使地温的时空分布和局地因素对其影响或控制变得错综复杂. 因此, 研究和预测地温特征和变化趋势, 需要在监测植被和积雪作用的基础上进行参数选择、 验证和优化.     

祁连山首次发现冰楔假形及其意义

2007年11月, 在祁连山东段南坡大通河上游河谷右岸的取土坑内(37°51′ N, 100°08′ E;海拔3 618 m)首次发现楔形构造, 成群分布在表层草根腐殖土之下约0.5 m深度处. 楔体呈袋状或舌状, 楔口宽度和楔体高度约在2.0～3.0 m, 宽高比值接近1. 楔体周围地层为冲洪积相碎石土堆积, 充填物为土黄色、灰黑色粉质土. 楔体两壁附近的卵、碎石长轴具有平行于楔壁的定向性, 说明这些碎石曾经受到过挤压, 据此初步判断这些楔形构造为冰楔假形. 这些冰楔假形发现对于研究该地区冻土演化和古气候具有参考意义.     

寒区线性工程沿线冻土区的植被恢复

寒区油气管道、公路、铁路等线性工程占地、建设和开挖对沿线寒区生态环境是一个切割、破碎的过程, 对自然植被和下伏冻土造成了很大的扰动. 管道泄露引发的油污还可引起植被的退化和死亡. 植被覆盖层破坏后改变了原有的地气界面之间的水、热交换条件和力学性质, 反过来又可加速引发下伏冻土和线性工程地基的退化. 基于保护线性工程地基及下伏冻土的目的, 同时顺应环境保护的要求, 目前就寒区线性工程的植被恢复问题已经有许多探索和实践. 当前, 寒区植被恢复注重最低限度的人为介入干预下的自然恢复, 根据线性工程沿线土壤、湿度、营养条件、物种分布和丰度, 视具体情况选择物种, 确定建植方法. 阿拉斯加管道和青藏铁路植被恢复上的经验和方法, 可为拟建的冻土区中俄输油管道项目沿线的植被恢复问题提供科学的参考和借鉴.     

祁连山不同植被类型对积雪消融的影响

为研究祁连山植被对积雪消融的影响, 利用人工调查积雪深度逐日变化量和积雪盖度变化, 并结合空气雪面感热通量(SH)观测, 对祁连山水源林生态站排露沟流域海拔2 600～2 700 m青海云杉林、灌丛林、林缘、阳坡草地在2003-2007年的积雪消融进行了研究, 每年的观测从10月降雪开始到翌年5月积雪消融完结束, 共获取数据134 400个. 结果表明: 当SH<0时, 积雪消融停止;当SH>0时, 积雪消融开始;植被可以减缓积雪消融速率, 有植被的地方消融速率减慢, 反之则加快;不同植被消融速率大小顺序为草地>林缘>灌木林>乔木林;同一植被、不同坡向消融速率不同, 半阳坡云杉林＞半阴坡云杉林＞阴坡云杉林. 积雪含水率随气温升高而增大, 1月融化积雪占整个积雪的5%, 2月增大到28%, 大量积雪在3月消融, 占55%. 从坡位看, 下坡消融速率最大;在一个垂直带上, 低海拔消融速率大于高海拔. 温度是影响积雪消融的主要因子, 积雪消融速率随温度升高而增大, 反之则减小.     

东北多年冻土区埋地输油管道周围温度场特征非线性分析

为解决冻土区输油管道周围土壤的温度计算问题,根据考虑相变瞬态温度场的控制微分方程,应用Galerkin法推导出了二维温度场的有限元计算公式.以东北多年冻土区中俄原油管道工程为背景,根据该工程区的冻土条件和气候条件,应用该方法对温热型输油管道土壤温度场进行了计算预报与对比分析.结果表明:对于输送油温为15 ℃、直径为0.914 m以及管顶埋深为2.0 m的管道,在没有铺设保温材料情况下,管顶之上的土壤在管道运行的第1年就达到热平衡状态,同时土壤融化速率在第1年达到最大,随后4a时间里迅速减小,第5年后融化速率变化趋于稳定;管道运行一段时间后,管道周围的融化圈随冷暖季节的变化呈交替式的扩展;在管道运行30 a后,融深＞10 m,即管底下的融化层厚＞7 m,而在铺设5～8 cm的聚氨酯保温材料后,融深控制在3.08～3.88 m,即管底下融化层厚为0.2～1.0 m.因此,合理使用保温方法能有效防止冻土区管道冻害的发生,同时达到保护冻土环境的目的.