工程地质领域的3个值得关注的研究方向——以此纪念中国科学院地质与地球物理研究所工程地质水文地质研究室60周年

众所周知,工程地质学在国家工程建设中一直起着重要的作用。不仅如此,作者还注意到近几年来工程地质界越来越重视岩石风化、古地质工程和地质灾害防治方面的应用研究,并分别形成了有关岩石风化速度测试和评价、大型古地下工程洞室群工程地质力学研究及针对山地旅游地质灾害防治的山区旅游规划工程地质方法等3个新的研究方向。     

音频大地电磁测深在齐大山铁矿王家堡子采区深部找矿中的应用

鞍山齐大山铁矿王家堡子采区产出鞍山式沉积变质型铁矿,铁矿石多以磁铁贫矿为主,局部产出富铁矿,目前钻探工程控制标高为-600 m,采区深部的资源潜力是急待解决的问题,为此对采区进行音频大地电磁测量和研究工作。齐大山铁矿的电性变化复杂,通过先期的实验剖面确定了矿区铁矿体的3种不同电阻率特征,然后对王家堡子采区的3760线、4050线、4500线进行音频大地电磁测量、数据处理和断面反演分析。推测3760线的低阻由磁铁贫矿引起,局部高阻为假象赤铁贫矿引起;推测4050线和4500线浅部的低阻由磁铁贫矿引起,深部的高阻为假象赤铁贫矿及磁铁贫矿引起。同时预测3760线、4050线和4500线西侧深部均有低电阻率显示,反映出隐伏铁矿床的存在特征,推测在-1 000 m标高以下仍存在有隐伏的富矿体或板状磁铁贫矿。经过钻探验证,获得了预期的找矿效果。     

基于GIS空间分析的虚拟钻孔确定与实现方法

在三维地质建模过程中,通过引入一定数量的虚拟钻孔,对地层分界面几何形态更加精确的控制,不仅能够明显改善地质分界面网格的质量,而且能够提高模型精度和可视化效果。现有虚拟钻孔的引入途径主要通过手工添加实现,受人为主观因素影响较大,且自动化水平低,耗时、费力,针对这一问题,提出了一种基于GIS空间分析的虚拟钻孔确定与实现方法。以地质勘查获取的钻孔数据和地质剖面图为数据源,在ArcGIS平台的支持下,综合运用自动矢量化（Arc Scan）、要素转点（Feature To Point）、创建TIN （Create Tin）、TIN转三角形（Tinto Triangle）、泰森多边形（Create Thiessen Polygons）和相交（Intersect）等空间分析和文件转换工具,分别生成断层构造和建模区域内的二维（2D）虚拟钻孔点;而后,在利用插值工具生成各地层栅格表面的基础上,结合图形插值（Interpolate Shape）工具将2D虚拟钻孔点投影为三维（3D）虚拟钻孔;然后,利用Model Builder可视化建模工具设计了生成虚拟钻孔的模型,实现虚拟钻孔创建的自动化;最后,将获得的3D虚拟钻孔应用于三维地质建模,并进行了建模对比实验,结果表明,该方法具有一定有效性、实用性和可操作性。      

新时代地热行业发展特点及几点思考

当前,中国特色社会主义进入了新时代,社会各项建设取得重大成就,地热产业也发展壮大。在大力倡导生态文明建设、推进绿色发展、提升环境保护、推进资源的节约和循环利用的社会发展形势下,一些重要规划和政策的实施、一批重点区域和重大项目的建设、大量地热能开发利用新技术的推广,又给地热产业带来了新的发展契机。不同形式、不同利用方式的地热能都将迎来更广阔的市场、更高的产业增长态势。为顺应新时代行业发展,地热产业应抓住机遇,迎接挑战,创新突破,成就未来。本文将从上位决策、项目建设、技术创新、管理等方面,分析当下地热行业发展的形势、特点和存在的问题,提出相关建议,以共同探讨,相互借鉴。     

松嫩盆地北部林甸地热田供暖尾水处理试验

将混入污染物和杂质的地热尾水直接排向地表水体,会造成水、土环境污染,也会造成水资源的浪费。为高效减少地热尾水中污染物,实现供暖地热尾水的无害化排放,以林甸县花园镇供暖地热尾水为例,通过混凝沉淀、超滤、纳滤工艺开展供暖尾水处理的室内实验和中试试验研究,连续监测获取地热尾水各处理工艺运行参数,组合工艺稳定运行期间监测到溶解性总固体浓度由5 824.7 mg/L降为432.40 mg/L、氯化物浓度由3 010.13 mg/L降为194.16 mg/L、氟化物浓度由1.57 mg/L降为0.31 mg/L、硼浓度由4.04 mg/L降为1.62 mg/L。确定该区地热尾水处理的最佳组合工艺为采用超滤运行压力为0.1 MPa,纳滤膜为陶氏NF90,操作压力为0.60 MPa,进水量为0.8 m3/h。室内实验溶解性总固体去除率90.21%～92.49%,氯化物去除率91.63%～93.02%,氟化物去除率96.81%,硼去除率55.20%～55.69%。中试试验溶解性总固体去除率为92.62%;氯化物浓度200 mg/L,氯化物去除率为92.57%;硼浓度1.77 mg/L,硼去除率为55.7%,以上实验结果均达到相关规范标准。试验证明本工艺处理松嫩盆地北部林甸地热田供暖尾水是可行的,解决了供暖尾水处理中资源浪费和尾水回收利用的技术性问题,为地热资源可持续利用提供了新的途径。     

水和水蒸气辅助粗晶三水铝石转化为勃姆石的机制研究

在165℃、175℃、185℃和195℃的温度条件下,对水热处理前和处理后的粗晶三水铝石样品分别进行了XRD分析和SEM表征,研究了粗晶三水铝石在水蒸气和热水中转变成勃姆石的相变过程。结果表明,水热条件下粗晶三水铝石转化成勃姆石的过程受控于溶解-再沉淀机制,而并非是通常认为的固体状态下的转变;相对于在热水中,水蒸气环境可以加速三水铝石向勃姆石的转化;所形成的勃姆石的粒径（4~7 μm）明显比前驱体三水铝石的粒径（120~200 μm）要小得多,表明可以利用粗晶三水铝石生产微晶勃姆石。在转化过程中,勃姆石微晶首先生长在三水铝石的晶体表面上,通过控制反应温度和反应时间,可形成壳层为勃姆石、壳下为三水铝石的具有双层结构的铝的氢氧化物颗粒,也有可能形成具有中空结构的勃姆石集合体颗粒。     

“可持续社会指数”的研究综述与展望

正确评价和监测区域可持续发展水平,是实现2030年可持续发展目标的关键参考.随着观测手段和计算机技术的蓬勃发展,以指标观测和指数表达为基础的“指标时代”的到来为研究区域可持续发展水平提供了一个思路.“可持续社会指数”是全要素的综合评价,可以综合衡量国家尺度的可持续发展程度,并长期监测.从理论研究、指标框架和方法论的角度详细介绍了“可持续社会指数”,从对“可持续社会指数”的指标选取和指数计算方面的局限和改进两个方面,对其相关研究进行综合梳理.最后,提出了未来可能应用的研究方向.     

“7·11”陕西区域性暴雨诊断分析及预报着眼点

利用常规气象观测资料、陕西区域自动站观测资料、NCEP1°×1°再分析资料和卫星探测资料,对2018年7月10—11日陕西一次区域性暴雨过程(简称“7·11”暴雨)进行了诊断分析、总结预报着眼点,结果表明:本次暴雨属于西风槽、副热带高压、远距离台风共同影响型;低层东路弱冷空气及高空槽携带西北路冷空气先后入侵暴雨区,共同起到了冷垫作用;西北路冷空气是暴雨的触发机制,而东路弱冷空气对暴雨雨带东移有阻挡作用;偏南气流突然加强对暴雨有先兆作用,大气整层水汽通量大值区、850hPa的θse低能干冷空气夹击能量舌的位置,均可判断强降水落区位置;地面辐合线的形成时间、移动速度及移动方向是此类暴雨起始时间和落区预报的着眼点。     

陕西榆林一次大暴雨成因分析

利用常规气象观测资料、陕西区域自动站观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料和卫星雷达探测资料,对2017年7月25—26日陕北榆林一次大暴雨进行了诊断分析,结果表明:本次过程以对流性强降水为主,在副热带高压控制下,300 hPa高空急流增强南压、河套地区弱的高空短波槽东移配合低层偏南风增大为本次大暴雨产生提供了有利的背景场。远距离台风外围偏南气流为强降水提供了充沛的水汽和能量,东路水汽输送进一步增强了大气整层可降水量。高层有值为0.2 PVU正值位涡扰动沿假相当位温密集区下滑,与低层东路冷空气共同加剧了大气的对流不稳定性,导致若干个中小尺度对流系统合并发展成一椭圆形MCS,MCS最强时段TBB≤52℃冷云罩面积达1.6×105 km~2,强降水区位于MCS合并处及中心附近。对流单体造成榆林市子洲县第一阶段强降水",列车效应"是造成子洲第二阶段强降水主要原因。     

微生物-矿物接触模式影响矿物溶解机制的实验研究——以多粘芽孢杆菌参与下的微纹长石溶解为例

微生物可通过直接和间接作用方式影响硅酸盐矿物的溶解。在细菌生长的不同阶段,这两种方式的贡献有所差异。利用微孔滤膜进行了一系列实验,研究了多粘芽孢杆菌对微纹长石溶解的影响。结果表明,在细菌生长的0~96h内,细菌及代谢产物能通过直接和间接作用共同促进微纹长石的溶解,但微纹长石中各元素的溶出在方式上有一定的差别,K和Si的溶出主要受间接作用的影响,而Al的溶出主要受直接作用的影响。在稳定期和衰亡期,细菌及代谢物均对K,Al,Si三种元素的溶出起较强的促进作用。在长石溶解的过程中,细菌的生长消耗、细菌表面络合作用、代谢物络合作用等均是影响离子浓度变化的重要因素,三种作用的协同效应,使得实验溶液中离子浓度随细菌生长表现出不规则变化的特点。