坡面含沙水流水动力学特性研究进展

坡面流是坡面侵蚀的主要动力之一,具有独特的水动力学特性。本文对坡面含沙水流的流态、阻力系数、流速的测量与计算、径流能量以及含沙量对以上参数的影响进行了系统深入的论述。表征坡面流流态的参数有雷诺数与弗汝德数,雷诺数研究的分歧点一般存在于对其“层流”的界定上,降雨扰动是造成其流态特殊性的主要原因,一般认为裸土上的清水坡面流弗汝德数大于1,较少的研究含沙水流流态的资料表明,目前对含沙水流雷诺数的观点不一,但多数学者认为含沙水流属于缓流范畴;不同坡面试验所获得的阻力系数值不同,影响阻力系数的因素有雷诺数、水深、弗汝德数、含沙量等,在含沙水流中,阻力系数与雷诺数、水深的关系复杂,与弗汝德数呈负相关,随含沙量的增加而增大;测量坡面流流速的方法很多,各自存在优缺点,精密仪器暂不适合量测含沙水流,用染色剂法测量坡面含沙水流的流速具有一定的可行性,常采用坡度、流量的幂函数计算坡面流流速,一般认为流速与含沙量呈反比;能量是坡面流水动力学特性的综合体现,一般认为随着含沙量的增加,坡面流能量消耗呈增加趋势。在此基础上提出了目前研究中存在的不足之处,为分析坡面侵蚀机理、完善坡面侵蚀模型提供理论依据。     

青海湖沙柳河流域浅层地下水不同时期补给特征

地下水稳定同位素组成的时空变化特征可以反映不同时期、不同区域地下水补给来源的差异。通过青海湖沙柳河流域浅层地下水氢氧稳定同位素组成的时空变化特征以及地下水、河水与降雨之间的补给关系的分析,结果显示：季风时期,地下水主要受降雨入渗和河流侧向补给为主,在补给过程中蒸发作用是影响地下水稳定同位素值的主要因素;非季风期,冰雪融水对低值区的地下水影响显著,同时降水的快速入渗则是该时期高值区地下水的主要补给方式之一。地下水同位素高值区,地下水与河水间补给作用较弱,补给时间超过5个月;地下水同位素低值区,地下水与河水补给关系较为密切,补给时间在1~4个月间。本文所得结论可初步反映干旱半干旱内陆流域地下水稳定同位素特征以及补给方式的基本规律,在一定程度上可为流域地下水及其他水体间的转换研究提供科学依据,并为地下水资源管理和水环境治理提供一定理论指导。     

中生代之前柴达木的演化研究

现今柴达木盆地的形成,中生代以来的构造运动起到了关键性作用,但是柴达木地块在中生代以前的演化也具有重要的意义。基于前人的研究,系统论述了柴达木在中生代以前的发展演化。柴达木盆地存在一个统一的前震旦系克拉通基底,基底存在双重结构,包括元古宙结晶基底和古生代褶皱基底。柴盆周边古老山体出露有下元古界区域热变质作用形成的达肯大坂群和金水口群,以及中上元古界的小庙群、冰沟群和丘吉东沟群。柴盆基底多登—小柴旦一线可能存在一个东西向的"中央断裂带",断裂带西北部的基底塑型强、埋深大,新生界地层发育;而东南部基底具刚性,埋深较浅,第三系不发育,地表主要为第四系盖层。自显生宙以来柴达木的演化,是与新元古代联合古陆的裂解,再到二叠纪中期北半球劳亚古陆形成的大地构造演化背景一致的;寒武纪时,柴达木地块还处于南半球低纬度,后逐渐向北漂移,至二叠纪时已位于北纬12.7°。关于柴达木盆地的形成,特别是中生代后逐渐演化为现今盆—山模式,主要是受到周边断裂带的控制,即柴北缘断裂带、东昆仑断裂带和阿尔金断裂带。因此,柴达木地块的演化,是在与周边地块不断适应、调整过程中实现的。     

胶北粉子山群石榴云母片岩的三叠纪独居石年龄及其地质意义

胶北地块粉子山群石榴云母片岩中石榴石变斑晶内包裹物迹线明显,保留了岩石形成过程中的多期变质变形信息。电子探针成分面扫描图显示石榴石成分环带明显,可分为核部、幔部和边部。石榴石中MgO、FeO、MnO和CaO含量变化特征表明其核部到边部温度先升高后降低,对应进变质及退变质过程。根据原位独居石Y元素成分面扫描图显示,部分独居石颗粒由核部到边部Y含量呈现逐渐降低趋势,说明测得的232.6±1.1Ma~229.5±3.7Ma的独居石U-Pb年龄,对应石榴石的进变质生长过程。结合1869±72Ma的锆石U-Pb年龄数据,可推断粉子山群石榴云母片岩至少经历了古元古代及三叠纪两期变质事件的改造。粉子山群石榴云母片岩卷入了苏鲁超高压变质带的俯冲碰撞造山事件。电子探针成分分析结果表明粉子山群石榴云母片岩中的石榴石属于铁铝榴石,反映出经受中级区域变质作用的特征。说明粉子山群石榴云母片岩虽然参与了三叠纪苏鲁超高压变质带的俯冲碰撞造山过程,但俯冲深度较浅。这可用大陆俯冲过程中上盘的俯冲剥蚀来解释,并可为陆-陆碰撞俯冲剥蚀模式提出的扬子板片在240~220Ma的深俯冲作用过程中拽动胶北地块向下俯冲又折返的运动过程提供佐证,但胶北地块是否经历了深俯冲超高压变质作用,还需要进一步验证。     

赣南岐山岩体深熔-幕式岩浆活动:来自锆石U Pb精细年代学研究

武夷山地区加里东期深熔混合岩化-岩浆作用普遍,且两者时代一致或相近,但是加里东期深熔作用的启动时间尚不明确。赣南寻乌县岐山岩体位于武夷山构造带南部,该岩体形成时代缺乏精确的年代学依据。基于锆石LA-ICP-MS U-Pb测年手段,在该岩体中发现两期锆石,早期锆石为深熔成因,晚期为岩浆成因。本次研究获得的晚期锆石形成时代为445~440Ma,具有从外向内年龄渐新的规律,表明该岩体形成于晚奥陶世晚期-早志留世,可能是从源区上升的不同批次岩浆就位的结果,即该岩体为加里东期深熔-幕式、多期次岩浆活动的结果。边缘部位与岩体中心部位分别获得早期深熔锆石加权平均年龄值(458±4Ma)与岩浆锆石加权平均年龄值(460±4Ma),两者在误差范围内一致。表明武夷山地区在加里东早期,大约460Ma左右发生了一期深熔-岩浆活动,为武夷山构造带加里东运动深熔作用的启动时代提供了制约。     

斑岩型钼矿床研究进展与问题

本文在简要介绍全球重要成矿带斑岩型钼矿床品位、储量、时空分布以及构造背景的基础上,着重归纳了斑岩型钼矿床中Mo在岩浆—热液演化过程中的地球化学行为特征以及Mo在成矿流体中的迁移与沉淀机制两个方面的研究进展。取得了以下认识:形成斑岩型钼矿床成矿岩浆氧逸度(f_(O2))变化范围较大,但一般大于铁橄榄石—磁铁矿—石英(FMQ)缓冲体系。斑岩钼矿床形成的主要受岩浆房的大小,大体积的岩浆流体能否高效聚集到浅部岩株或岩脉,岩浆中的挥发分(例如F)含量等因素的控制,但与成矿花岗岩和出溶流体中Mo的含量高低无直接关系。成矿流体的氧逸度与p H降低对辉钼矿沉淀具有关键作用。除此之外,温度与盐度降低对辉钼矿沉淀也有重要作用。流体的多阶段沸腾可能对提高Mo品位具有重要意义。此外,应加强岩浆结晶分异过程、岩浆热液转化过程Mo的地球化学行为研究。     

GM(1,1)分解模型与ARIMA模型在岩溶地下水模拟中的对比研究——以柳林泉流量模拟为例

本文运用GM(1,1)分解模型和ARIMA模型分别模拟柳林泉流量。根据影响特征将泉水流量变化分为两个时段研究:1957—1973年泉水流量处于自然状态;1974—2009年泉水流量受气候变化和人类活动双重影响。运用第1时段的数据建模获得自然状态下泉水流量的模型,将模型外推,获得第2阶段自然状态下泉水流量,然后根据水量平衡原理,减去同期实测流量,获得人类活动对泉水流量衰减的贡献。GM(1,1)分解模型的结果显示,从20世纪70年代到21世纪初柳林泉衰减量为2.26m3/s;ARIMA模型的结果为2.32m3/s;与同期实际衰减量2.27m3/s比,相对误差分别为0.44%和2.20%,表明两种模型都适用于泉水流量的模拟。对比人类活动和气候变化对柳林泉流量衰减的贡献,两个模型得到同样结果,即人类活动的贡献是气候变化的8～9倍。实证研究显示,GM(1,1)模型适用于指数序列的模拟,对具有周期波动的泉水流量,可通过周期修正提高精度;而ARIMA模型能够较好地反映泉水流量相对于降水量的时间滞后效应,能比较准确地模拟泉水流量与降水量的量化关系。      

南极威德尔海冬季冰脊形拖曳力

利用2006年南极威德尔海冬季科学考察期间由机载激光高度计测得的海冰上表面形态数据,以拖曳分割理论为基础研究了冰脊形拖曳力及其对冰-气总拖曳力的贡献以及中性条件下对应10 m高度处风速的冰-气拖曳系数C_dn(10)。结果显示,在密集冰区,冰脊形拖曳力及其对总拖曳力的贡献随冰脊强度(脊高/脊距)的增大呈递增趋势,而随粗糙长度的增大而减小,对应于威德尔海冬季典型冰脊强度和粗糙长度,占总拖曳力的35%,说明了冰脊形拖曳力在冰-气界面动量交换中的重要作用。C_dn(10)随冰脊强度的增大而增大,但冰脊强度较小时,C_dn(10)随粗糙长度增大而增大;而对较大的冰脊强度,C_dn(10)则随粗糙长度增大而减小。     

极地冰钻关键技术研究进展

极地冰钻技术是获取冰芯,研究冰盖-冰架-海洋相互作用,以及获取极地冰下基岩与冰下水环境样品,开展冰下环境探测的重要手段。目前极地冰钻技术的难点与前沿主要包括深冰芯钻探、冰架热水钻、冰下基岩钻和冰下水环境采样与观测技术。本文针对以上4个极地冰钻关键技术,对国内外相关技术的研究进展与项目开展情况进行了总结与梳理。综合来看,虽然我国开展极地钻探技术研究起步较晚,但随着我国极地战略不断推进,我国的极地冰钻关键技术与装备的研究正持续向着赶超极地钻探强国方向迈进,这必将为我国的极地科学研究提供强有力的技术支撑。     

四川盆地西北部二叠系栖霞阶层序地层特征及地质意义

基于露头、钻井岩心和测录井资料,采用层序地层学理论与方法,将四川盆地西北部二叠系梁山组+栖霞组作为一个整体予以解剖,识别出梁山组底界面(Ⅰ型)、栖一段与栖二段界面(Ⅱ型)和栖霞组与茅口组界面(Ⅰ型)3个三级层序界面,将中二叠统栖霞阶划分为2个三级层序: 下部的SQ1层序对应梁山组+栖一段,上部的SQ2层序对应栖二段。通过栖霞阶层序地层格架分析,发现栖霞阶地层存在“底超顶削”的充填规律,统计并绘制SQ1与SQ2层序地层厚度等值线图,对研究区栖霞阶SQ1初期和SQ2期构造—古地理格局进行了恢复,在明确SQ2期为栖霞阶主要成滩期的基础上,结合岩溶发育单元及白云岩展布特征,讨论栖霞阶油气储集意义。结果表明:区内栖霞阶存在北西、北东向隆坳分异,汉南隆起、川北隆起、北缘隆起与广元—旺苍凹陷始终控制了区内沉积格局,指出广元—旺苍海槽雏形始于二叠系栖霞阶。研究区岩溶白云岩孔洞型储集层区与环广元—旺苍凹陷周缘的灰岩岩溶型储集层区为有利的勘探区。