黑河中游不同灌溉方式下地下水入渗补给特征研究

降水和人工灌溉是黑河中游浅层地下水重要的补给来源。长期以来入渗补给量评价采用经验参数法,但没有成熟的监测方法和实证数据。采用人工溴示踪法研究黑河中游不同灌溉条件和不同深度条件下的地下水入渗补给规律。结果表明:研究区大气降水条件下包气带溴离子含量峰值年均运移距离为21.25 cm,年平均入渗补给量为11.93 mm,入渗补给系数为0.1;大水漫灌条件下包气带溴离子含量峰值年均运移距离为86.51 cm,年平均入渗补给量为148.7 mm,入渗补给系数为0.16;小水漫灌条件下包气带溴离子含量峰值年均运移距离为46.35 cm,年平均入渗补给量为 53.81 mm,入渗补给系数为0.07;滴灌条件下年包气带溴离子含量峰值年均运移距离为41.72 cm,年平均入渗补给量为52.6 mm,入渗补给系数为0.11。人工溴示踪剂应投放在包气带水分单向入渗下行区,一般西北内陆盆地在地表3 m以下为宜。此研究成果可为黑河流域地下水资源评价提供实证参数,对西北内流盆地地下水水资源量与合理开发利用的科学认识具有重要意义。     

察尔汗盐湖单级与增程驱动溶解固体钾矿试验对比研究

钾盐是一种重要的战略矿产资源,为了合理开发利用察尔汗盐湖的低品位钾矿,在察尔汗盐湖开展了两次野外现场溶矿试验。本文以两次野外现场试验监测数据为基础,对比分析了两次野外溶矿试验的等水位线图、水位剖面曲线、典型孔位与典型剖面的K~+浓度变化,各项指标表明,增程驱动溶矿模式达到了预期试验目的,其溶矿效果优于单级驱动溶矿模式。     

济南岩溶泉域地下水位、降水、气温与大尺度气象模式的遥相关

济南岩溶泉域地下水资源丰富,对供水及维持"泉城"特色均具有重要意义。基于1959—2011年济南泉域地下水位、降水、气温观测及NINO3.4 SSTA、SOI、AO与NPI监测资料,采用小波分析方法对泉域地下水位、降水、气温与大尺度气象模式间的遥相关关系进行了分析。结果表明,上述长时间序列监测数据之间存在遥相关,并因各气象模式周期性的差异使遥相关具有不同的时频域特征。泉域地下水位、降水、气温与NINO3.4 SSTA的遥相关主要为1~7a周期尺度;与SOI主要为6~13a及2~6a周期尺度;与AO主要为14~19a及1~8a周期尺度;与NPI为1a、14~19a及6~10a周期尺度。研究有助于从长时间尺度上,了解岩溶泉域地下水资源变化机制,为完善岩溶水资源管理提供依据。     

维嘉平顶海山富钴铁锰结壳空间分布特征:基于“蛟龙号”载人潜水器近海底观测资料的分析

基于对具有高精度水下定位功能的载人潜水器“蛟龙号”近海底观测视像资料数据的分析研究,本文首次报道了维嘉平顶海山山顶平台凸起区域、顶坡过渡带以及斜坡上部地形单元内的富钴结壳分布特征,对我国富钴结壳资源勘查评价具有重要意义。研究表明:(1)不同地形单元发育的富钴结壳具有明显不同的分布特征;(2)山顶平台凸起区发育有连续分布的富钴结壳,可作为我国富钴结壳资源勘查工作的关注区;(3)顶坡过渡带—斜坡上部区域发育有连续分布的富钴结壳,然而往往被白色波纹状沉积物隔成数段;(4)顶坡过渡带钴结核发育较少,与马尔库斯—威克海山群平顶海山存在明显的不同。     

北山地区早古生代洋盆俯冲记录——来自石板井高镁闪长岩的年代学、地球化学证据

北山造山带中部石板井地区发育高镁闪长岩体。LA-ICP-MS锆石U-Pb分析获得该类岩石的年龄为456±2Ma,表明其形成于晚奥陶世。地球化学数据显示:岩石属钠质钙碱性系列,SiO_2含量为51.94%~55.30%,具有较高的MgO(4.12%~6.19%,平均5.17%)、Mg#值(0.45~0.69,平均0.53)、Cr(35.82×10~(-6)~985.50×10~(-6),平均284.84×10~(-6))、Ni(20.93×10~(-6)~148.59×10~(-6),平均70.23×10~(-6))含量,稀土元素配分曲线均呈平缓右倾,轻稀土元素略相对富集,富集大离子亲石元素(LILE)(如Rb、Ba、Th、U、K),亏损高场强元素(HFSE)(如Ta、Nb、P、Ti)。这些特征类似于日本西南新生代Setouchi火山岩带赞岐岩。通过岩石成因分析,认为该岩体很可能由俯冲洋壳和沉积物部分熔融产生的含水流体与地幔橄榄岩相互作用形成,进而揭示其形成于岛弧环境。这表明红柳河-牛圈子-洗肠井古洋盆在晚奥陶世仍在向北俯冲,哈萨克斯坦板块和塔里木板块最终的拼合时间可能在奥陶纪之后。     

扬子板块西缘挖角地区晋宁期岩浆作用及大地构造意义

四川省石棉县挖角地区花岗岩体位于扬子板块西缘与松潘-甘孜地块的结合部位,本文通过详细的野外地质调查,结合岩石学、岩相学、LA-ICP-MS U-Pb年代学和MC-ICP-MS Hf同位素组成研究,厘定了岩体形成时代,探讨了岩浆来源。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果表明,挖角二长花岗岩形成年代介于852±33Ma和847±44Ma之间,处于晋宁期晚青白口世,与全球Rodinia期泛大陆形成密切相关。锆石原位Lu-Hf同位素组成表明,2个样品的εHf(t)值分别为+3. 9～+9. 3和-8. 0～+6. 5,为典型的壳-幔混合型; Hf同位素的二阶段模式年龄(tDM2)分别为1. 14～1. 49Ga和1. 33～2. 24Ga,均值分别为1. 32Ga和1. 52Ga,表明岩浆源区以中元古代古老地壳基底的部分熔融为主,形成过程中有幔源及古元古代古老地壳物质的贡献。挖角地区晋宁期二长花岗岩体锆石U-Pb年代学和Hf同位素组成,反映了扬子板块西缘晚青白口世岩浆活动期和源区特征,其成因与全球Rodinia泛大陆形成期间岩浆活动和与壳幔混合作用密切相关。本文研究成果,为解释扬子板块西缘的构造演化提供了新的资料证据。     

跳出南海看南海——新特提斯洋闭合与南海的形成演化

本文总结了笔者参与基金委重大研究计划"南海深海过程演变"的研究成果。我们发现南海和青藏高原都是新特提斯洋闭合的产物,而非前人所说的南海是由青藏高原碰撞导致的中南半岛逃逸所形成。与青藏高原碰撞隆升机制不同,南海是新特提斯闭合后期弧后拉张的结果。新特提斯洋位于北边的欧亚大陆与南面的非洲、印度和澳大利亚板块之间,呈东宽西窄的喇叭型。在西部,新特提斯洋向北的俯冲可能在侏罗纪就开始了,局部形成了弧后盆。约130Ma前,由于凯尔盖朗等大火成岩省的喷发,新特提斯洋脊也开始向北漂移。由于新特提斯洋东部宽度较大,弧后拉张明显,形成了古南海。新特提斯洋闭合过程中一个重大事件是洋脊俯冲:从菲律宾经福建及两广到青藏高原,均有100Ma左右的埃达克岩产出,是洋脊俯冲的产物。其中,菲律宾、福建、广东埃达克岩形成了斑岩铜金矿床;而在青藏高原,埃达克岩虽有矿化,但没有形成大规模的斑岩铜金矿床。同时期,华南出现了一次短暂的大规模挤压事件,与洋脊俯冲契合。这次挤压事件可能导致了古南海闭合的开始。与此同时,青藏高原冈底斯出现高温岩石——埃达克质紫苏花岗岩;其北面有～110Ma短时间内发生的大规模花岗岩事件。考虑到板块重建的结果,这些埃达克岩和华南短时间挤压事件的时空分布显示新特提斯洋脊在约100～110Ma,近似平行于俯冲带俯冲到了欧亚大陆之下;其前片下沉,扰动软流圈,形成大规模岩浆活动;后片则缓慢后撤,于～80Ma形成了A-型花岗岩。这些A-型花岗岩多属于A2型,受到了还原性板块俯冲的影响而普遍含锡,形成了全球60%的锡矿。俯冲板片的后撤,导致了拉张,可以合理解释南海北缘的"神狐运动"。随着俯冲板片后撤,俯冲角度加大,形成新的弧后拉张,于～33Ma出现洋壳,形成了南海。青藏高原碰撞引起的物质向东、南、北等各方向逃逸,对东亚大陆的构造格局也产生了重要的影响,但是并非南海拉张的主要控制因素。到～23Ma时,东经九十度海岭的俯冲阻挡了青藏高原下方地幔物质向东南方向逃逸,改变了东亚构造格局。同时,由于该海岭俯冲产生的向北东方向的挤压,造成印支半岛向西南挠曲,导致南海洋脊产生向南的跃迁。     

基于GEOROC数据库的全球辉长岩大数据的大地构造环境智能判别研究

辉长岩是化学成分与玄武岩类似的侵入岩,前人认为它的形成过程太复杂,对应的岩浆可能经过了分离结晶作用、混染作用等,不能用Pearce判别图来判断岩浆岩形成的构造环境。本文利用GEOROC数据库的资料对辉长岩进行大数据挖掘。首先根据前人成果,将GEOROC数据库的辉长岩形成的大地构造环境分为大陆玄武岩环境、汇聚边界环境、板内火山岩环境和大洋岛弧玄武岩环境等4类;然后在数据清洗基础上,利用Python语言,依托sklearn库,实现支持向量机、K近邻和随机森林等3种机器学习算法,获得3种对应的分类器结果输出。对辉长岩的构造环境进行智能判别结果显示,随机森林方法效果最好,判断准确率可达97%,利用辉长岩的地球化学大数据来判断岩浆岩的构造环境是完全可行的。     

土壤中14?过渡矿物的特征及其地质意义

14?过渡矿物是广泛发育的典型成土作用产物,其矿物学特征及含量变化不仅能记录成土时期的气候、环境条件,也可
以作为这些土壤发生分类和类型区分的依据。通过对有关14?过渡矿物研究成果系统全面的分析,阐明了这种过渡矿物的谱学
特征、层间离子类型、鉴定依据及其成因,并在此基础上提出对14?过渡矿物的鉴定实验流程。此外,高分辨透射电子显微技术的
应用给14?过渡矿物的研究提供了极大的保障,利用高分辨透射电子显微镜可以研究14?过渡矿物的形成、转化关系。14?过
渡矿物对气候环境十分敏感,且形成于特征的干湿交替、适度的风化及弱酸性环境条件,因此,这种过渡矿物有望作为成土时期的
气候环境代用指标。      

中国富钴结壳合同区海水的稀土元素特征及其意义

通过对西太平洋34件海水样品的稀土元素（REY:REE+Y）测试及其与研究区富钴结壳稀土耦合特征分析,揭示了海水稀土特征及其成因.海水的稀土含量随水深呈现逐渐增加的趋势,∑ REY范围为14.0×10-12~65.5×10-12,平均值为31.9×10-12,其中Y的绝对值（均值为6.0×10-12~24.1×10-12）和相对值（（Y/Ho）_N均值为1.98）均较高,La含量次之（均值为1.8×10-12~11.6×10-12）,Ce含量相对较低（均值为2.4×10-12~8.8×10-12）,δCe范围为0.33~1.03（均值为0.66）,（La/Yb）_N平均值为0.71.海水稀土元素北美页岩标准化后显示左倾模式,具有显著的Ce负异常、Y正异常和无明显的Eu异常特征.研究区普遍发育水成成因的富钴结壳,即其稀土元素和其他组分均源自海水.富钴结壳的稀土含量相对海水富集6~7个数量级,其Ce正异常和Y负异常的稀土模式与海水构成良好的耦合关系,指示富钴结壳类组分对海水稀土清扫具有选择性,是造成海水稀土模式的重要因素.海山上发育的磷块岩以及周围盆地深海泥中的磷酸盐组分,它们具有较高的稀土含量和类似于海水的稀土模式,指示海洋磷酸盐消耗稀土时并未分馏而是继承海水模式.海水独特的稀土模式特征是补给与消耗平衡作用的结果,铁锰氧化物和海洋磷酸盐是两种典型的海洋自生组分,它们对海水稀土特征的形成至关重要.