国际地圈-生物圈计划研究进展和展望

作为全球变化研究的主要核心计划,经过15年的研究,国际地圈一生物圈计划(IGBP)已经进入了第2研究阶段。文章综述了IGBF,计划近10年研究进展,主要有地球系统关键过程研究和跨计划的集成研究两方面。面对未来的挑战与机遇,在研究方向上IGBP将发生变动,包括实现更高层次上的集成研究,与全球可持续发展相适应,从理论研究走向实际应用,全球问题与区域问题结合更加明确等4方面。同时按照地球系统的结构,指出了对应地球系统各圈层及界面的相关计划研究的热点问题,并介绍了我国IGBP研究的主要成果与未来研究方向。     

黔中猫场杨家洞矿段铝土矿中富钴黄铁矿的发现与意义

铝土矿中伴生有Li、Ga、V、Cr、REE、Sc、Co、Ni、Nb、Zr、W等关键金属.黔中猫场铝土矿是我国最大的隐伏铝土矿矿床,已发现伴生有镓、钪和锂等关键矿产资源,然而对硫铁矿中可能伴生的关键金属尚未引起足够的重视,本文系统开展了猫场杨家洞矿段中不同类型含矿岩系及矿石中黄铁矿的精细矿物学工作.结果表明,杨家洞矿段黄铁矿具有复杂的结构和成因,可分为沉积黄铁矿(PyⅠ)和热液黄铁矿(PyⅡ)等2大成因.前者以草莓状或细粒结构为特征;后者从早到晚进一步划分为3个世代:PyⅡ-1、PyⅡ-2和PyⅡ-3,其中PyⅡ-2呈不规则状交代或增生于PyⅡ-1颗粒的边部,PyⅡ-3呈脉状或网脉状切穿早期的黄铁矿.电子探针分析结果表明,PyⅡ-2具有明显高于其他世代黄铁矿的Co和As含量,分别高达9.31％和2.98％,揭示猫场硫铁矿中钴元素的富集与后期热液活动密切相关.Co与Fe明显的负相关性反映Co主要以类质同象的方式赋存于黄铁矿晶格内,PyⅡ-2和PyⅡ-1截然的接触界线和不同的化学成分暗示富钴黄铁矿PyⅡ-2主要由耦合的溶解-再沉淀作用形成.猫场铝土矿中富钴黄铁矿的发现为猫场矿区硫铁矿的综合回收利用乃至黔中地区铝土矿中伴生关键金属类型找矿提供了新的方向.     

地表“矿物膜”半导体矿物光电子调控微生物群落结构演化特性研究

矿物-微生物交互作用广泛参与地球表层系统物质循环与能量流动过程,深刻地影响着一系列重要的地表生物地球化学进程。近年来地表半导体矿物的相关研究,为矿物-微生物交互作用提供了崭新研究方向,揭示地表“日光-半导体矿物-微生物”系统电子传递过程及其环境效应,是地质微生物学交叉领域研究的核心科学问题之一。本研究从地表不同生境“矿物膜”出发,以光电化学技术证实喀斯特、红壤、岩石漆“矿物膜”在1 000 min长时间循环实验中平均光电流值约为5.4、3.4、3.2 μA/cm²,证实“矿物膜”良好日光响应特性且铁锰氧化物矿物在其中发挥核心作用。基于笔者前期研究所发现的“矿物膜”电活性菌富集且与半导体矿物分布呈正相关性这一现象,本文进一步构建模拟光电子红壤细菌群落系统,20天后细菌群落α多样性显著提升,研究证实细菌群落具有模拟光电子响应活性,且电极与溶液群落均具有演化方向性;16S rRNA测序分析表明模拟光电子作用下Shewanella、Pseudomonas、Streptococcus、Lactobacillus、Acinetobacter等电活性菌显著富集。综上,本文研究结果间接证实地表半导体矿物光电子可有效调控微生物群落结构并促进电活性菌在“矿物膜”中富集。     

堤内压盖渗流分析的临界破坏点法

根据洞庭湖区堤防地质特征,建立二元结构堤基堤内压盖模型。基于渗流有限元理论和虚单元固定网格法,编制了堤内压盖渗流有限元程序。通过在压盖上方增加大量强透水性空气单元的方式,解决了压盖渗流计算中经常遇到的2次入渗问题。同时,研究了压盖宽度对防渗效果的影响,得到在堤内有、无水塘的情况下压盖宽度与堤内最大渗透坡降的影响曲线,指出影响曲线主要呈线性变化的趋势,并提出了用于确定临界压盖宽度的临界破坏点法,该法以压盖宽度-堤内最大渗透坡降影响曲线的延长线与天然覆盖层的允许渗透坡降线的交点作为临界破坏点,临界破坏点左侧的堤内区域为可能破坏区域,需要压盖加固;右侧为安全区域,不需加固。临界破坏点法的应用,大幅度地减小了有限元计算模型,避免了多次重复的有限元计算,显著地提高了计算效率,与规范、有限差分等传统方法相比优势明显。     

作物气候风险研究:以河南省棉花为例

1 Introduction In the past 100 years the global temperature rose sharply due to the increase of greenhouse gas emissions into the atmosphere. The mean ground temperature rose by 0.5–0.6°C in the 20th century and 0.3–0.4°C in the last 20 years of the c…     

基于反射地震记录变子波模型提高地震记录分辨率

本文给出了地震记录变子波模型的一种近似数学表达式．基于该表达式研究了反射系数序列不满足白噪假设和子波在地下传播时发生变化这两种情况下地震道谱的组成及结构,讨论了谱白化及反褶积方法在这两种情况下效果不佳的原因．然后基于变子波模型,提出了一种新的提高地震记录分辨率的方法：第一步,用自适应于地震记录的Gabor分子窗把地震记录恰当地划分成若干片断,每段内信号近似平稳,然后将地震记录变换到时间-频率域;第二步,在变换域对每个分子窗内信号的振幅谱进行处理以拓宽频带;最后把处理后的时间-频率域函数反变换回时间域得到提高分辨率后的结果．本文提出的方法具有能较好地适用于反射系数不满足白噪假设的情况及提高分辨率后的地震记录能较好地保持原地震记录的相对能量关系等优点,模型和实际资料算例结果均表明,本文方法在拓宽地震资料频带及保持地震记录局部能量相对关系方面均明显优于谱白化方法．     

基于改进的最佳匹配地震子波的地震资料衰减特性分析

简述了改进的最佳匹配地震子波的小波函数构造及参数的物理含义;根据地震波的高、低频分量在黏弹介质中传播时被地层吸收的差异,给出了一种在时-频域定性估计地震波衰减特性的方法;分别以改进的最佳匹配地震子波的小波及Morlet小波作为母小波分析地层吸收特性,并比较了两种小波函数刻画地层吸收特性的能力;测试了这种方法对噪声的敏感程度. 将文中提出的方法用于某油田的一段实测地震资料衰减分析,得到的吸收特性剖面能较好地反映油气的空间展布.     

局部结构熵算法在地震数据不连续性检测中的应用

自从相干地震数据体概念被提出以来,许多学者提出了不同的基于相干性检测地质结构不连续性的算法。例如,基于特征结构的相干算法,局部结构熵算法以及第二与第一特征值比值算法等。本文基于小波变换具有多尺度多分辨率分析的优点,提出了在特定的小波变换分频瞬时属性上,利用局部结构熵算法来检测地震数据的局部不连续性。实际地震资料检测结果表明,基于分频瞬时相位的局部结构熵算法更能有效地检测到地震数据的细微变化,对于油气藏的精细刻画有重要意义。     

纳米纤维状白炭黑的孔隙特征

在与传统白炭黑对比研究的基础上,利用TEM和氮吸附法对纳米纤维状白炭黑(MLD为92.73%)进行研究,主要讨论了纳米纤维状白炭黑多孔结构的成因、孔径大小、孔分布及孔类型等特征分析表明:纤蛇纹石中氢氧镁石八面体层被酸溶蚀和硅氧四面体层的塌陷是导致这种白炭黑具有多孔纳米纤维结构的直接原因。这种白碳黑的长度为微米级或纳米级,其孔隙以小于6.5nm的中孔为主,其中又以孔径2.1nm和3.8nm处的孔隙数量最多。它有两种孔隙类型:纤维上的孔隙和纤维的堆积孔隙。纤维上的孔隙包括SiO2微粒间的孔隙、其聚结体间的孔隙、残余纳米管的管道和毛细…     

天然褐铁矿的光电化学响应及对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌生长的影响

通过对比实验研究了天然褐铁矿对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.f.)生长的影响.利用X射线衍射分析(XRD)确定实验中所用天然褐铁矿样品的主要物相为针铁矿和赤铁矿,紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和不同光照条件下的时间电流曲线表明天然褐铁矿在可见光下具有良好的光电化学响应.采用"H"型装置进行双室体系反应,设置了3组对比实验,结果显示A.f.在有光催化电子传入情况下生长较好,在96 h内细胞浓度增加了12倍,3组实验中Fe2+浓度的变化规律与A.f.的生长趋势相对应.由此揭示了天然褐铁矿促进A.f.生长的机制为:在光照作用下天然褐铁矿能产生光生电子-空穴对,光生空穴被电子供体(抗坏血酸)捕获,分离出的光生电子传入阴极室能够将Fe3+还原为Fe2+,实现Fe2+的电化学再生,提供充足的电子能量来源,促进细菌生长.