基于可见—近红外反射光谱的典型农田重金属污染风险分类研究

对于人为因素或自然因素造成的农田土壤重金属元素污染,需要进行大面积的土壤环境质量调查和分类管控,然而传统的采样测试方法存在工作量大、代价高等问题。可见—近红外（Vis-NIR）反射光谱是一种快速低成本获取土壤理化信息的手段。为研究Vis-NIR反射光谱预测模型划分土壤重金属污染风险类别的能力,文章以典型人为污染地区（浙江温岭）和典型地质高背景地区（广西横县）的390份农田土壤为样本,测定8种重金属元素（As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn）的含量和pH值,并测定土壤Vis-NIR光谱。使用偏最小二乘（PLS）和支持向量机（SVM）算法建立回归模型,对土壤重金属含量和pH值进行预测,并基于预测值进行土壤重金属污染风险分类。结果显示,温岭土壤主要污染元素Cd和Cu的光谱模型回归预测偏差（RPD）分别为1.23和1.19,预测机制与有机质有关。横县土壤主要污染元素As和Cd的RPD分别为1.98和1.93,预测机制与铁氧化物和粘土矿物有关。地质高背景土壤重金属与铁氧化物的正相关性普遍较强,使得光谱模型对重金属含量预测准确度较高。温岭和横县土壤pH值的光谱模型RPD分别为1.76和1.68。土壤重金属污染风险光谱分类的总体 准确度分别为75.0%~100%（温岭）和80.0%~100％（横县）。将Vis-NIR光谱与遥感技术相结合,对农田土壤重金属污染风险进行快速分类总体是可行的。     

西藏拉隆穹窿淡色花岗岩中石榴子石矿物学研究及对岩浆-热液过程的指示

为建立淡色花岗岩演化和稀有金属成矿的矿物学指标,本文选取了北喜马拉雅拉隆淡色花岗岩的石榴子石为研究对象,对其开展电子探针分析和矿物原位LA-ICP-MS微量分析,结果表明MnO含量从白云母花岗岩(12.42%~13.48%)到钠长石花岗岩(16.83%~22.09%)逐渐增高,白云母花岗岩石榴子石主要为铁铝榴石,钠长石花岗岩中石榴子石主要为锰铝榴石,其均为典型岩浆成因的石榴子石。石榴子石微量元素结果显示白云母花岗岩和钠长石花岗岩石榴子石稀土均呈现HREE富集、LREE亏损,Eu负异常的特征。从白云母花岗岩到钠长石花岗岩,石榴子石中Zn含量增加,Sc、Y和HREE等元素含量降低,特别是当HREE含量小于1000×10^-6时,稀有金属元素Be、Nb和Ta含量增加,标志着岩浆演化从正岩浆阶段进入了岩浆-热液过渡阶段。形成于岩浆-热液过渡阶段的锰铝榴石可以作为拉隆淡色花岗岩Be-Nb-Ta稀有金属矿化的矿物学指标,此外,石榴子石中Sc、Y和HREE等元素的变化也可以作为淡色花岗岩稀有金属矿化的判别标志。     

Effects of soil–plant-biochar interactions on water retention and slope stability under various rainfall patterns

Landslides - Due to climate change, extreme rainfalls happen more frequently with different patterns. Biochar and plant roots can affect soil water retention curve (SWRC) and hence slope stability....     

山西大同桑干河流域富锶土壤地球化学特征及资源潜力评价

对山西大同桑干河流域富锶土壤的研究表明, 其表层土壤锶元素含量为108.7×10^-6~413.9×10^-6, 平均值为261.7×10^-6, 是中国土壤A层的1.57倍. 深层土壤锶元素含量为106.2×10^-6~467.0×10^-6, 平均值279.2×10^-6, 是中国土壤C层的1.65倍. 区内表、深层土壤富锶是围岩在地下水的作用下, 锶在水中溶解, 随之迁移并在盆地富集的结果. 区内前寒武纪变质岩中锶的含量最高达1 259×10^-6, 是锶的主要物质来源. 表、深层土壤中锶与Ba、B、Cr、La、Nb、Na、As、Sb、Si等关系密切. 盐碱土是主要的储锶土壤类型. 耕地中锶含量高于其他土地利用类型. 通过富锶土壤资源潜力评价, 圈出富锶土壤面积1 104 km², 占调查区面积的69.87%, 其中适宜开发区面积442 km². 区内具有较好的富锶优质土地资源开发潜力.     

基于离心机模型试验的甘肃江顶崖古滑坡复活机理研究

位于白龙江断裂带的甘肃舟曲江顶崖古滑坡规模巨大,受断裂活动、降雨入渗与河流侵蚀和人类工程活动等因素影响,多次发生复活-堵塞白龙江灾害事件,造成极大危害。为研究江顶崖古滑坡的复活机理,本文在野外地质调查的基础上,重点开展了滑体在含水率为10%、15%和20%条件下的离心机模型试验。研究表明:在滑体含水率为10%情况下,试验结束后仅在坡体中后部产生少量裂缝,但滑坡体整体还处于稳定状态; 而在滑体含水率为15%和20%情况下,滑坡均发生了破坏,在滑体含水率分别为15%、20%情况下坡体失稳所需离心加速度分别为100g和50g。试验测试分析表明,江顶崖古滑坡为推移式滑坡,其变形先从坡体中后部开始,坡体中后部产生裂缝,随后裂缝逐渐向前缘扩展,最终裂缝贯通造成滑坡滑动破坏。滑坡体的变形过程主要分为3个阶段: ①变形启动阶段(裂缝开始形成阶段); ②变形加速阶段(裂缝加速发展阶段); ③失稳阶段。通过离心模拟试验,结合野外调查分析,认为江顶崖古滑坡复活的因素主要受降雨和孔隙水压力的影响,是受前缘河流侵蚀牵引、降雨入渗造成滑坡中后部推移的耦合滑动。     

胶东金矿成矿深度的构造校正测算及成矿预测

成矿深度测算对于矿床学理论研究和深部找矿都有重要意义。经典的成矿深度“压力/比重”计算方法,缺乏考虑构造应力在成矿过程中的影响。前人按照“压力/比重”的计算方法,提出胶东蚀变岩金矿是6 000~8 000 m深的元古宙成矿,石英脉型金矿是深度在3 000 m左右的中生代成矿,并据此建立了金矿垂直五层楼的分带模式。依据该模式指导的深部预测勘查效果不好。“成矿深度构造校正测算”是近几十年逐渐成长起来的一个新方法,即先减去“构造附加压力”后再进行成矿深度测算。本文介绍“成矿深度构造校正测算”的计算方法,指出其应用条件和预测意义。开展成矿深度构造校正测算需要以下条件:(1)确定成矿模式;(2)开展野外构造变形岩相测量;(3)测量岩石矿物应变,恢复成矿构造应力场,计算构造附加静水压力;(4)测算成矿深度。根据“成矿深度构造校正测算”方法已经获得胶东多个典型金矿成矿深度的测算结果:(1)夏甸金矿成矿深度为-1 979.51~-3 014.72 m;(2)焦家金矿成矿深度为-1 632.4~-2 331.6 m;(3)大尹格庄金矿成矿深度为-2 775.4~-4 164.5 m;(4)新城金矿成矿深度为-1 781.29~-2 750.0 m;(5)玲珑金矿成矿深度为-720.55~-3 454.97 m。根据以上典型金矿成矿深度的测算结果,本文认为胶东金矿属于深-1 000~-4 500 m的浅成热液剪切带型矿床,由此推断胶东典型金矿矿体主要部分仍然赋存在深部。按照“构造校正测算”方法得到的成矿深度,结合地质、物探和化探信息,预测金矿发育“深部第二富集带”,已经得到胶东金矿勘查工作的证实。     

江汉盆地大型富锂卤水矿床成因与资源勘查进展:综述

古近纪时期,华南江汉盆地的潜江凹陷和江陵凹陷发育盐湖,沉积了巨厚的蒸发岩,并形成和储藏了富锂、钾、铷、铯、溴、碘等元素的卤水资源,这些元素含量达到工业品位或综合利用品位;富锂卤水属于深层地下卤水型锂矿资源,镁锂比值低,是非常优质的锂资源。本文总结了江汉盆地大地构造特征、火成岩及古气候背景,论述了古盐湖沉积岩相特征、富锂卤水水化学、分布及储层特征、卤水中锂的来源与富集机理、卤水型锂矿成矿模式以及富锂卤水勘查与开采技术进展,提出了卤水开发利用中存在的问题和解决途径。江汉盆地富锂卤水成因包括:古盐湖锂可能主要来自高温水岩反应产生的富锂热液流体的补给;在干旱的气候下,古湖水不断蒸发浓缩,导致卤水中锂浓缩富集;在盐湖演化末期,逐渐埋藏的盐类晶间富锂卤水被转移至裂隙、砂岩及玄武岩储层中储集;在较高的地热背景值下,埋藏卤水与储层岩石可能发生水岩反应,进一步促进了卤水中锂的富集。江汉盆地深层卤水初步勘查显示,氯化锂资源量已达到大型工业规模,展示了巨大的资源潜力。此外,卤水锂开采技术已基本形成,建议进一步加强富锂卤水的绿色开发技术研究,制定相关勘查开发规范。     

沉积盆地构造核心理论和关键技术方法:前沿与发展方向

系统分析前人在沉积盆地构造研究的基础上,论文总结了沉积盆地构造核心理论和关键技术方法的前沿与发展方向。沉积盆地构造核心理论包括盆地分类理论、成盆机制理论、变形定量分析理论和盆地充填过程理论。盆地分类理论是依据不同分类标准建立盆地分类方案,其发展趋势是基于资源与构造背景的原型盆地分类和基于盆地演化的叠合盆地分类;成盆机制理论是定量模拟不同作用机制下(纯热机制、构造作用、负载作用)盆地沉降过程及其控制因素,其发展趋势是三维成盆动力学模拟;变形定量分析理论包括断层相关褶皱理论、临界楔理论和盐构造理论,其发展趋势是三维构造建模与三维定量变形分析;盆地充填过程理论主要开展不同构造成因盆地的充填过程对比与盆山过程的源-汇分析,其发展趋势是多元源-汇分析与定量化盆地分析。沉积盆地构造关键前沿技术包括三维构造建模技术、构造物理模拟与数值模拟技术和基于三维构造恢复的裂缝预测技术。构造物理模拟技术包括了基于工业CT扫描成像物理模拟技术:可以无损动态监测构造带内部变形演化过程,精确构建变形带三维空间展布形态;基于PIV的有限应变分析的物理模拟技术:可以定量分析变形的演化过程,直观展示应变分布特征,探讨构造应变动态分布规律;基于超重力离心机的构造物理模拟技术:可以模拟不同尺度构造流变过程,探讨岩石圈浅层脆性变形与深层韧性流变之间的动力学机制。     

华北平原高氟地下水中稀土元素分布和分异特征

高氟地下水是世界各国研究者广泛关注的重大环境问题。尽管对高氟地下水的化学特征、形成机理和扩散机制等已有不少研究,但其稀土元素(REE)的含量和分异特征以及这些特征能否反映高氟地下水的形成和分布尚不清楚,这在一定程度上限制了REE在高氟地下水中的运用。本研究以地下水氟离子异常严重地区——华北平原为研究区,沿地下水流向采集浅层和深层地下水样,研究分析了水中氟离子和REE的地球化学特征。浓度分析结果表明地下水氟离子浓度介于0.28 mg/L和9.33 mg/L之间,其中55%超出我国饮用水标准规定值1.0 mg/L;PHREEQC计算结果反映地下水中氟以NaF、CaF⁺、MgF⁺和自由态F^-形式存在,其中自由态F^-含量占主导(85.42%99.39%);高氟地下水主要分布于中部冲积湖积平原以及东部冲积海积平原,60%高氟地下水样分布在180 m深度以下;水化学图件分析结果指示浅层高氟地下水的形成主要受蒸发浓缩作用的控制,而深层高氟地下水是水岩相互作用下的矿物溶解和离子竞争吸附共同作用的结果。研究区地下水REE含量处于pmol/L至nmol/L级别,PHREEQC模拟计算结果表明REE主要以碳酸络合物( {\mathrm{REECO}}_3^{+}和$REE(CO_{3})_{2}^{-})$的形式存在,与氟离子络合的稀土元素(REEF²⁺和 {\mathrm{REEF}}_2^{+})占01.18%;上陆壳(UCC)标准化结果显示,所有地下水均呈重REE(HREE)和中REE(MREE)相对于轻REE(LREE)富集的模式,且具有显著Ce负异常(0.11* = Ce_UCC/(La_UCC×Pr_UCC)^0.5<2.29)特性;地下水富HREE主要归因于HREE比LREE优先与碳酸根络合,并且形成更加稳定的碳酸络合物。沿地下水流向,深层地下水中总REE含量与地下水中氟浓度均呈现不断上升的变化趋势,同时高氟地下水比低氟地下水更易富集重稀土元素,说明稀土元素对深层含水层富氟行为具有一定的指示作用。     

基于钢筋混凝土足尺柱拟静力试验的离线模型更新混合试验方法

离线模型更新混合试验对构件拟静力数据进行恢复力模型参数识别,并更新数值子结构中相应构件的模型参数来提高混合试验精度,但该方法尚缺少真实试验的验证。本文基于课题组开展的足尺RC柱拟静力试验,取恢复力模型为集中塑性铰Ibarra-Medina-Krawinkler（IMK）模型,进行框架结构离线模型更新混合试验研究。结果表明,当物理子结构取为RC足尺柱时,离线模型更新混合试验能获得接近于真实试验情况下结构的地震响应,从而对该方法的有效性进行了试验验证。利用IMK经验公式,将真实试验模型参数识别值按轴压比进行对照修正,应用于不同层数的框架结构地震响应模拟,实现了试验数据的重复利用。