微生物地质工程技术及其应用

微生物地质工程技术是将微生物参与的生化过程加以控制和利用,来解决工程地质问题的一类新型岩土体水—力学特性改性技术。研究表明该技术具有低成本、环境友好、低能耗和过程可控的优点,是工程地质界近些年的一个热门研究内容,也是现代工程地质学科的重要发展方向。文章基于当前该技术取得的研究进展,系统总结了能被加以控制和高效利用的三种代表性微生物地质工程技术（微生物成矿作用、微生物膜作用及微生物产气作用）的原理及其应用领域。着重对研究最多、应用前景最广的微生物成矿作用改性岩土体力学特性、渗透特性、抗侵蚀性等工程性质及机理进行了阐述,并深入探讨了影响微生物成矿作用改性效果的关键因素（细菌种类、菌液浓度、环境温度、pH值、胶结液、土体性质及灌浆工艺）。此外,文章还详细论述了微生物成矿作用在地基处理、岛礁建设、防风固沙、水土保持、抗裂防渗、文物保护、地灾防治等领域的应用现状,并探讨了该技术当前面临的主要挑战及未来的重点研究方向。     

锁固型斜坡失稳机理及其物理预测模型

稳定性受潜在滑面上锁固段所控制的一类斜坡,称之为锁固型斜坡,其失稳机理较为直观明确,我们认为突破斜坡失稳预测这一世界性科学难题应从该类斜坡入手。本文总结了当前有关锁固型斜坡的分类研究,认为可将其分成两大体系;指出锁固型斜坡演化3阶段与锁固段变形破坏过程之间存在内在联系,其演化过程之所以出现加速蠕滑阶段,是因为锁固段损伤累积至体积膨胀点后所致;发现锁固段峰值强度点和残余强度点可视为锁固型斜坡演化进程中的两个特征灾变点,其分别对应着突发型和渐变型滑坡的发生;基于锁固段损伤本构模型和重正化群理论,导出了体积膨胀点、峰值强度点与残余强度点三者之间的量化力学联系,构建了锁固型斜坡失稳的物理预测模型;据此模型对盐池河山崩、新滩滑坡和Libby坝左坝肩楔形岩质滑坡的回溯性预测效果良好,并可合理解释其失稳机理;阐述了该模型的使用原则和配套技术方法,以便于实际应用。     

阿留申俯冲带几何学特征及运动学成因模式

阿留申俯冲带位于环太平洋俯冲带最北端,是东太平洋型俯冲和西太平洋俯冲的过渡区域。该俯冲带火山岛弧距离海沟的距离从东向西逐渐增大,而形成地球上独特的岛弧火山链与海沟V字型斜交的现象。这一现象的运动学成因目前并没有统一的认识。本文通过对阿留申俯冲带几何形态数据、运动学数据进行整理分析,尝试运用构造赤道理论探讨该现象形成的运动学背景。阿留申俯冲带的几何学数据表明:从俯冲带东段(175°E)至俯冲带西段(155°W),火山岛弧距俯冲海沟的距离从80 km增加至250 km。与此同时,俯冲板片的倾角由60°减小至30°。板块的运动学分析表明:相对北美板块,太平洋板块的东段的运动矢量为48 mm/a,向北运动;逐渐转变为西段的78mm/a,向西北方向运动。相对于软流圈,太平洋板块的运动方向没有改变,始终向西北方向运动,速率向西逐渐增加。因此,在俯冲带的东段太平洋板块的绝对运动方向和相对运动方向存在30°左右的夹角,而这个夹角在西段几乎不存在。太平洋板块的绝对运动方向和相对运动方向之间的夹角不同,会导致软流圈对俯冲板片的反作用力差异,从而形成不同的俯冲角度和俯冲带宽度。太平洋板块相对北美板块和相对地幔的速度方向夹角的变化被认为是引起阿留申火山弧与海沟"V"字型斜交的运动学成因。     

构造应力场、流体势场对柴达木盆地西部油气运聚的控制作用

运用多孔介质渗流理论和构造应力场驱动油气运移的流固耦合分析方法对柴达木盆地西部的构造应力场及流体运移势进行了数值模拟,揭示盆地西部油气运聚的规律是:①区域主要构造格架或构造体系控制了构造压力低值区的展布,二级构造压力低值区的边界为近南北和北北东向;②由浅层向深层,构造压力低值区的范围有逐渐扩大的趋势;③盆地西南部油区棋盘格式构造的结点为构造压力低值区;④不同构造层油气流矢量聚集区往往都是构造压力的低值区和油气聚集的有利部位.     

青藏高原不同土地覆盖类型下积雪面积判别算法优化北大核心CSCD

MODIS V006版本数据仅提供了归一化积雪指数(NDSI),而用户往往关心的是直观的积雪分类,包括积雪范围或积雪覆盖率。美国国家冰雪数据中心推荐全球积雪范围最佳的NDSI阈值为0.4,但是青藏高原地形复杂多样,积雪斑块化特征明显,单一阈值并不能精确地判识不同下垫面上的积雪。青藏高原被称为地球的第三极,是中国三大稳定积雪区之一,蕴藏了大量的淡水资源。随着全球气候变暖,青藏高原地区积雪融化时间提前,冰川融水增加,影响河流水量,造成洪涝灾害,进而影响人类正常生产生活,因此通过确定不同下垫面阈值,改善传统阈值的积雪高估低估现象,提高积雪识别精度,进而更准确地探究青藏高原积雪状况,显得尤为迫切。本文以青藏高原为研究对象,首先生成MODIS逐日无云NDSI序列并进行验证;其次对应站点雪深数据与NDSI序列,证实在下垫面为林地和非林地的区域,去云NDSI序列与站点雪深均有良好的对应关系,确定不同下垫面最优阈值范围;最后在最优阈值范围内通过混淆矩阵确定最优阈值。计算得出,林地NDSI=0.03时,总体精度最高为94.02%,在该NDSI之下,高估误差OE和低估误差UE分别为1.21%和4.60%;非林地NDSI=0.26时,总体精度OA最高为94.27%,在该NDSI之下,高估误差OE和低估误差UE分别为0.51%和5.03%。因此选取优化后林地阈值为NDSI=0.03,非林地阈值为NDSI=0.26。为避免地面常规观测资料尺度上的局限性,本文采用高精度的Landsat 8 OLI卫星数据识别结果,作为“真值”对优化后阈值的判别结果进行“像元—像元”级别的验证。在定量验证中,优化后NDSI阈值对MOD10A1 V006积雪判别结果的总体精度OA为84.21%,高估误差OE为5.33%,低估误差UE为10.46%;传统阈值对MOD10A1 V006积雪判别结果的总体精度OA为82.86%,高估误差OE为1.48%,低估误差UE为15.66%。可以看出在定量验证中,优化后阈值的积雪判别精度更高。同时在定性验证中,积雪大面积集中的区域,新的阈值与传统阈值提取效果均相对较好;积雪相对分散破碎的区域,优化后阈值能提取出大量积雪,传统阈值则不能。这表明考虑不同土地覆盖类型下的NDSI阈值优化可以有效地提高青藏高原积雪判别精度,为NDSI在积雪识别中的应用提供有力的支撑,有助于更准确地了解该地区积雪分布状况。     

滇西南云岭锡矿三叠纪花岗岩年代学、地球化学与云母矿物学特征: 对锡成矿的指示意义

云岭锡矿位于保山地块东缘的云岭花岗岩体内,含矿岩石主要为黑云母二长花岗岩,局部显示片麻状构造。本文锆石U-Pb定年结果表明云岭花岗岩侵位于222.8±1.3Ma,其SiO₂为64.83%~66.05%,K₂O为3.30%~3.72%,Na₂O为1.91%~2.19%,铝饱和指数(A/CNK)为1.26~1.30,显示过铝质高钾钙碱性花岗岩特征。花岗岩中岩浆锆石和继承锆石ε_Hf(t)值分别在-10.6~-13.9和-1.16~-23.8之间,对应t_DM2 (Ma)分别在1926~2138Ma和1951~3387Ma之间,表明岩浆主要来源于古老的地壳物质重熔。云岭花岗岩中Sn含量在4.3×10^-6~14.2×10^-6之间,花岗岩中岩浆黑云母Sn含量在5.8×10^-6~9.6×10^-6之间,蚀变花岗岩中的热液黑云母Sn含量为75.8×10^-6~244.0×10^-6,交代岩浆黑云母的热液白云母Sn含量为12.2×10^-6~16.4×10^-6,而石英脉中白云母的Sn含量为741.0×10^-6~1042×10^-6。对比华南和云南腾冲地区部分锡矿床和含锡花岗岩,云岭花岗岩演化程度低,且花岗岩及岩浆黑云母的Sn含量未显著富集,可能不是致矿花岗岩。云岭锡成矿作用可能与深部隐伏的花岗岩释放的富Sn岩浆流体有关。

     

青海共和盆地中三叠世花岗岩组合岩石成因:地球化学、锆石U-Pb年代学及Hf同位素约束

青海共和盆地位于青藏高原东北缘,以往有关共和盆地及邻区早-中三叠世岩浆岩成因机制的认识分歧较大,且研究主要集中在露头岩石方面。本文以共和盆地干热岩GR1井深部花岗岩岩芯样品作为研究对象,对其进行岩石学、长石电子探针、主微量元素地球化学、锆石U-Pb年代学及Lu-Hf同位素研究。矿物组成及长石电子探针测试结果显示花岗岩主要为奥长花岗岩、英云闪长岩及花岗闪长岩。锆石U-Pb测年结果表明,奥长花岗岩的结晶年龄为236.5±1.7Ma,英云闪长岩的岩浆结晶年龄为241.6±3.0Ma。主、微量元素地球化学显示这些花岗岩主要为准铝质,属于高钾钙碱性系列。全岩Ta-Nb-Hf等不相容元素图解及锆石Hf同位素数据表明共和盆地的236.5~241.6Ma花岗岩显示火山弧及同碰撞花岗岩成分特征,说明中三叠世共和地区发生俯冲-碰撞转换。结合本文数据与区域背景资料,作者认为：共和盆地早-中三叠世花岗岩组合的形成与印支期宗务隆洋的南向俯冲作用密切相关,此时,在宗务隆-青海南山-西秦岭北缘存在统一的大陆边缘弧环境;在236~241Ma时发生俯冲-碰撞转换;晚三叠世时宗务隆-青海南山-西秦岭北缘已处于碰撞期和后碰撞期。     

基于灰色系统的黄龙钙华景观演化研究

黄龙的景观是在数万年的岩溶地质作用下的产物。近年来黄龙钙华出现了干涸、变黑、沙化等现象严重地影响了景观的观赏性。水资源在黄龙钙华发展变化中起着重要的作用，笔者通过收集并分析黄龙地区的监测数据，针对监测系统不健全．时序数据缺乏的特点，选用对时序数据要求不高、预测效果较好的灰色系统模型，以岩溶水体的pH值为指标预测了钙华未来的发展情况。采用地质统计学空间分析的克里金插值法，对预测结果进行插值获得了整个景区的钙华预测结果。笔者按pH值将钙华演化情况划为强侵蚀、弱侵蚀、堆积3种类型，指出黄龙钙华景观目前正处于动态平衡与消亡重组阶段。     

地下采矿诱发斜坡移动变形分析

地下采矿与滑坡的关系问题是近期社会关注的热点问题。基于对此问题已有研究的不足,以及随机介质理论在矿区地表移动与变形预测中的广泛应用,探索采用随机介质理论方法对地下采矿条件下坡体的移动变形规律进行研究。以重庆武隆鸡尾山崩滑体为研究对象,建立了坡体内两个地下采矿剖面的计算模型,并通过计算机编程辅助计算,对地下采矿条件下坡体的移动变形规律进行了分析,并对不同地下采矿工况分别进行了详细研究。计算表明,采矿诱发的坡体不均匀沉降加剧了鸡尾山坡体的移动下滑趋势,认为随机介质理论适用于地下采矿诱发的坡体移动变形分析。     

基于3G的C/S模式掌上移动气象服务系统

以苹果IOS系统为例,介绍了基于3G网络的掌上移动气象服务系统的系统构架及网络交互。系统采用C/S模式,客户端与服务端通过Hessian接口技术实现数据实时交互功能,并通过流程控制实现用户鉴权及产品信息管理。系统具有很好的可扩展性、可移植性以及灵活性,可以广泛推广。