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。     

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．     

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…     

洞庭湖区堤防垂直防渗模型研究

根据洞庭湖区堤防工程地质、地形特性,建立了多元结构堤基垂直防渗概化模型,并按照优化思想,采用渗流有限元法,对垂直防渗墙在砂卵石、相对不透水堤基中的贯入深度和堤内最大渗透坡降的位置、大小的关系做了系统地分析研 究。再根据有限元计算结果,全面地评价了两种型式防渗墙的防渗效果,提出了临界最优贯入深度的概念。最后,将有限元法应用到大东口电排高喷防渗墙工程中,实际工程的安全运营表明了研究结果的正确性和实用性。     

高频振锤薄壁板墙技术处理砂砾石堤基试验研究

高频振锤薄壁板墙技术在砂层堤基的垂直防渗施工中得到了广泛应用。为探索一种适用于洞庭湖区砂砾石堤基的垂直防渗施工方法,对高频振锤薄壁板墙技术的施工工艺、流程等进行了一些改进,实现了施工全过程的计算机控制。将改进后的工法应用到周家湾堤段试验工程中,并采用围井检测、钻孔取芯、测压管监测等手段检验了超薄防渗墙的成墙效果。结果表明,改进后的高频振锤薄壁板墙技术具有成墙连续、完整,防渗效果好、工效高、造价低等特点,是一种适用于处理砂砾石堤基的垂直防渗技术,可用于处理洞庭湖区及其他具有类似地质特征的堤防防渗工程。     

湖南湘潭锰矿锰钾矿-天然氧化物八面体分子筛(OMS-2)在HRTEM下的微结构特征研究

在对湖南湘潭锰矿次生氧化带中天然锰钾矿鉴定的基础上．采用HRTEM对该地区结晶程度差、呈隐晶质集合体的天然锰钾矿微结构进行研究．结果表明：Mn,K,O为样品的主要元素．还含少量Cu,Si．Al,Mg,Fe等杂质元素;锰钾矿表现出一维针状的纳米晶,大多数纳米晶的宽度〈100nm;对选区电子衍射（SAED）计算d值并指标化．确定是锰钾矿,而电子衍射所表现出的弥散环、衍射斑点圆弧化和拉长,均表明该地区样品结晶度差、具有超结构和一定择优取向的特征,这与锰钾矿呈一维针状纳米晶的特征相一致。在锰钾矿的晶格像中,普遍存在晶格畸变、位错缺陷和超结构现象。因此,结晶度较差、颗粒细小至纳米级、结构的有序度较低等是该地区锰钾矿的主要特点。     

三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)雌雄性腺的差异转录组分析

三疣梭子蟹(Portunustrituberculatus)是我国东海海域具有重要经济价值的蟹类。为探讨雌雄梭子蟹性腺基因表达差异,挖掘与性腺发育相关基因,利用高通量测序技术对三疣梭子蟹雌雄性腺进行测序和生物信息学分析,为进一步研究其性腺发育及性别分化机制提供基础。测序结果经denovo组装共获得192848个转录本,130054个unigene。差异表达分析发现,其中101742个unigene上调,37588个unigene下调。在差异表达数据库中筛选出EcR、RXR、VTG等6个可能参与三疣梭子蟹的性腺分化发育的基因,并利用荧光定量PCR验证其在雌雄性腺中的表达情况,验证结果与转录组测序结果基本一致,为深入研究三疣梭子蟹性腺分化发育调控分子机理和相关功能基因提供了重要的基因数据资源。