中国西部寒区流域冰川水文调节功能研究

冰川作为固体水库以“削峰填谷”的形式显著调节径流丰枯变化,冰川的水文调节功能对于中国西北干旱区至关重要。使用现有VIC-CAS模型模拟得到中国西部寒区2014—2100年径流预估数据,从趋势和波动变化相结合的视角,基于径流变差系数法,构建了冰川水文调节指数（Glacier_R）,分析了9个寒区流域冰川径流变化的稳定性,详细剖析了历史时期（1971—2010年）和未来到21世纪末这些流域冰川水文调节功能的强弱变化。结果表明：历史时期及RCP2.6和RCP4.5情景下,除长江流域外,青藏高原其余流域的冰川径流减小时间节点为2020s,西北内陆河流域则为2010s。历史时期及RCP2.6和RCP4.5情景下至21世纪末,尽管西部寒区大部分流域的冰川径流呈减少趋势,但波动幅度减小或无明显变化,冰川径流稳定性增强或无变化。总体上,西北内陆河流域的冰川水文调节功能较高,青藏高原流域的冰川水文调节功能较低。RCP2.6和RCP4.5情景下,至21世纪末,西部寒区各流域冰川水文调节功能均呈现减弱趋势,西北内陆河流域减弱更加显著,如RCP4.5情景下,木扎提河冰川水文调节功能降幅达25.4%,而青藏高原各流域的冰川水文调节功能一直处于较低水平。从年代际变化来看,1970s—2010s是寒区流域冰川水文调节功能较强的时期,1980s和2000s两个时段冰川水文调节功能尤强;RCP2.6和RCP4.5情景下,未来到21世纪末,冰川调节功能明显减弱。减弱的时间节点不同,最早为1970s,最晚为2020s。     

不同覆盖措施对高寒地区剥离的草皮块堆放温湿度及成活的影响

重大工程建设会扰动高寒草地,法规要求扰动区草皮层应予以剥离,待工程建设后再用于恢复原生植被,当前对剥离草皮堆放成活的影响研究较少。试验设计遮阳网与穿孔膜两种覆盖条件,探讨分析其对剥离的草皮块堆放与铺植利用后土壤温湿度及草皮块返青覆盖度的影响,研究结果表明：遮阳网覆盖堆体较自然地表日均土壤温度显著降低,同时各深度层极大延长冻结期,降水对土壤水分的补充效应延后,并造成堆放期水分大量损失;穿孔膜覆盖堆体较自然地表提高了土壤温度,阻碍了降水对土壤水分的补充,并造成堆放后土壤吸持水能力降低。遮阳网覆盖的草皮块返青覆盖度显著高于穿孔膜覆盖的返青覆盖度,堆放期日平均土壤温度>0 ℃的堆放日数与草皮块返青覆盖度的线性拟合较好。工程建设中应尽量缩短堆放时长,采用透水透气类覆盖材料,增加土壤与空气热量交换,以维持更长的冻结期,并适时补充水分,提高草皮块铺植的恢复成效。     

全风化花岗岩地层中高固相离析浆液灌浆机理研究

全风化花岗岩地层稳定性差、遇水易发生崩解,工程上使用常规材料防渗加固注浆时效果较差。针对这一情况,依托湖南省郴州市莽山水库防渗加固灌浆项目,通过自主设计的全风化花岗岩地层注浆室内模拟试验装置,进行模拟注浆试验,实现了浆液在整个注浆过程中的扩散情况模拟,对不同注浆压力、不同位置点所取试样开展单轴抗压、抗剪强度及渗透率测试试验,对不同注浆压力下完整结石体取样观察,研究以全风化花岗岩颗粒为配方主体材料的高固相离析浆液在全风化花岗岩地层的防渗加固效果及浆液扩散模式。结果表明:该浆液在全风化花岗岩地层扩散过程中经历了渗透扩散、挤密压缩、劈裂扩展三个阶段,是一种复合注浆形式;以全风化花岗岩颗粒为主体的高固相离析浆液在全风化花岗岩地层注浆中效果显著,随着注浆压力提升,单轴抗压强度显著提升为原土体的3.25～13.67倍,抗剪强度在不同法向压力情况下提升为原土体的1.63～2.69倍,渗透系数从10?4 cm/s下降至10?5 cm/s甚至10?6 cm/s。     

定向钻进技术与装备在穿层定向长钻孔中的应用

针对硫磺沟煤矿工作面常规施工单孔深度不足、有效孔段短、钻进施工效率低、钻孔孔径小等诸多问题,提出采用窄体式ZDY4000LD（C）型履带钻机、第二代随钻测量系统（YHD2-1000（A）型）等附属定向设备进行穿层定向长钻孔成孔技术,以提高钻孔成孔精度、钻孔深度,增大钻孔孔径等参数,减小煤层因受采动影响,导致工作面瓦斯涌出量增大的问题。现场试验施工了4个大直径穿层定向长钻孔,孔深300 m以上钻孔成孔率达到100%,孔深最深399 m,最大钻孔孔径193 mm,钻进总进尺1581 m,平均孔深395.25 m,钻孔抽采效率显著增加。其中3号钻孔最大抽采混合流量8.3 m³/min,最大抽采纯量1.6 m³/min,瓦斯抽采浓度51%,瓦斯抽采效果显著。     

南秦岭柞水—山阳矿集区金铜矿床成矿规律与找矿方向

南秦岭柞水—山阳矿集区地质构造和岩浆活动强烈,矿床(点)成群成带分布,成矿条件良好。在长期找矿实践、成矿地质背景分析和典型矿床解剖的基础上,综合研究认为,区内金矿主要受EW向断裂或EW向韧-脆性剪切带与NE向张扭性叠加构造控制,寒武系水沟口组、泥盆系星红铺组与大枫沟组是金的赋矿地层。金矿体呈近EW向大致等间距展布,单个矿体在延伸方向呈透镜状、哑铃状、囊状等,具尖灭再现特征,构造叠加部位矿体厚大、品位较高。区内金矿床类型多为中-低温热液型、远成低温热液型,成矿时代为印支—燕山期。夏家店等已知金矿床深部及外围、区域断裂旁侧次级近EW向与NNE向断裂交汇部位、构造转折端、构造虚脱部位等是寻找金矿的有利靶区。铜矿分布于山阳—凤镇大断裂两侧,成矿类型以斑岩型-矽卡岩型为主,构造热液改造型、隐爆角砾岩型次之。斑岩型-矽卡岩型铜(钼)矿受燕山期构造-岩浆活动控制,赋存于燕山期斑岩体与围岩接触带内;矿体产状多受岩体与围岩接触面控制,呈似层状、透镜状产出。燕山期中酸性小岩体及其与围岩的接触部位、东西向三级断裂带附近是寻找铜(钼)矿的首选靶区。本次研究建立了柞水—山阳矿集区金铜矿床区域成矿模式,总结了找矿标志,通过成矿规律、成矿作用及物探、化探、遥感异常特征系统分析,认为区内找矿潜力巨大,并提出了3片金铜(钼)成矿远景区,指出下一步的找矿方向。     

西秦岭夏河—合作地区早子沟和加甘滩金矿床石英微量元素特征及意义

西秦岭造山带发育有大量三叠纪的金矿床,早子沟和加甘滩金矿床是其中最典型的两个矿床,其金资源量分别为116 t和154 t,均为特大型金矿床。早子沟、加甘滩金矿床均位于夏河—合作区域性逆冲推覆断裂以南。早子沟赋矿地层为三叠统古浪堤组,赋矿岩石为泥质板岩、条带状硅质板岩及粉砂质板岩;加甘滩矿区出露地层为三叠统隆务河组,金矿体赋存于长石石英变砂岩夹粉砂质板岩岩性段内。加甘滩金矿床的研究程度相对较低,属中低温构造蚀变岩型金矿床;早子沟金矿床研究程度较高,但是对它的成因仍有不同的认识。石英的微量元素地球化学特征能够提供成矿流体来源与演化的信息,通过对早子沟和加甘滩金矿床开展石英的微量元素地球化学特征研究,探讨其成矿流体来源、成矿条件以及石英微量元素对金矿床形成的指示,为西秦岭造山带金矿床成因研究提供重要的信息。早子沟和加甘滩金矿床不同类型矿石中石英具有相似的稀土元素球粒陨石标准化配分曲线,总体表现出轻稀土元素相对富集、重稀土元素轻微亏损的特征,而且轻稀土元素与重稀土元素分馏程度高,重稀土元素内部分馏程度弱。 早子沟金矿床成矿期热液石英中Rb与Li呈负相关,Rb与Cs呈正相关,而加甘滩金矿床热液石英中Rb与Li、Cs相关性不明显,表明早子沟金矿床石英中Li含量随流体含量的增加而减少,而Cs含量随流体含量的增加而增加。大多数样品具有Eu负异常和弱的Ce正异常,表明早子沟和加甘滩金矿床形成于还原环境,成矿温度较低。样品的(La/Yb)_N较大,反映成矿深度相对较浅。石英的Y/Ho值分别为25.14~30.14和23.40~28.94,指示成矿流体与地壳关系密切。大多数石英样品的Th/La和 Nb/La 值小于1,在大陆地壳标准化图解中具有明显的Sc负异常,Cr、W、Pb和U正异常,表明成矿流体富Cl^-,相对富集Cr、W、Pb和U等元素。结合大地构造背景分析,早子沟和加甘滩金矿形成于大陆边缘环境。     

Variations of methane stable isotopic values from an Alpine peatland on the eastern Qinghai-Tibetan Plateau

Acta Geochimica - Isotopic signature is a powerful tool to discriminate methane (CH4) source types and constrain regional and global scale CH4 budgets. Peatlands on the Qinghai-Tibetan Plateau are...     

四川盆地东部中二叠统茅口组热液活动特征

四川盆地中二叠统茅口组存在丰富的热液流体活动。在野外剖面和岩心观察的基础上,利用多种分析测试方法,对四川盆地东部茅口组碳酸盐岩中的热液活动特征进行了探讨。研究区茅口组热液活动包括2类,一类为硅质热液,表现为薄层硅质岩或硅质团块;另一类为碳酸盐型热液,表现为粗晶方解石和白云石充填在张性构造裂缝中或呈"雪片状"集合体,偶见少量黄铁矿、闪锌矿等金属硫化物伴生。硅质岩主量元素之间的关系表明硅质来源具有多样性,是热液硅与壳源硅的混合;黄铁矿、闪锌矿原位S同位素δ34S介于-3.91‰~-6.87‰之间,推测可能受到了微生物和基性岩浆岩的双重影响;方解石脉和具鞍状双晶的白云石脉普遍具有Ca O高于标准计量、相对富Sr和U、贫REE和Ti、Ce/Ce*明显负异常、Eu/Eu*主体正异常、Y正异常等特征,表明碳酸盐脉为热液活动的产物,流体来源也呈现出火山活动相关流体与富钙地下水混合的特点。闪锌矿富集Ge和Cd,Zn/Cd及Zn/Fe值反映了中等成矿温度。硅质岩和碳酸盐流体包裹体均一温度变化范围较大,介于54.7~294.3℃之间,与稀土元素和微量元素比值所揭示的特征吻合。研究结果表明,穿层状硅质结核和团块的首次出现往往标志着茅口组热液活动的开始,而张性构造裂缝和碳酸盐型热液活动带来的围岩白云化作用则有效地改善了白云岩储集层的物性。     

东南极LGB69冰芯1712-2001年气温变化记录的初步研究

南极冰芯记录着过去气温、降水等气候环境参数以及影响其变化的太阳活动、火山作用等各种因子变化,是研究古气候、古环境变化及其影响机制的良好载体.东南极LGB69冰芯高分辨率的地球化学分析表明:①该冰芯的水当量年平均积累率高达259 mm/a,利用δ18O和Na+季节性变化和火山喷发标志层,通过数年层的方法确定其沉积时间为290 a(1712-2001年)±2 a;②该冰芯δ18O与邻近的戴维斯站气温距平5年滑动平均值(1968-2001年)之间具有良好的正相关关系,是有效的气温代用指标,1712-2001年该地区气温是一个波动变暖的过程,划分为4个阶段,小冰期结束于1914年,20世纪5年滑动平均气温距平年平均值较小冰期末次冷阶段升高0.30C;③Morlet小波分析表明,1712-2001年该冰芯δ18O(气温)和积累率(降水量)均存在约11年、约22年和约60年的共同周期,多重时间周期的嵌套表明其对气候变化非常敏感.上述研究结果为进一步重建南极气候冷暖、降水序列变化,以及研究太阳活动、火山作用等因子对气候变化影响的内在规律奠定了基础.     

冈瓦纳大陆边缘罗斯运动的岩浆活动时代:来自北维多利亚地松散沉积物锆石年龄的证据

横穿南极大陆中部的横贯南极山脉是早古生代时期古太平洋向东冈瓦纳活动大陆边缘俯冲形成的罗斯造山带,该阶段的地层沉积、变形变质以及花岗质岩浆侵入代表了罗斯运动的演化过程。由于岩浆活动与沉积地层和变形变质在时代上存在明显差异,罗斯运动的时代仍缺乏精确的限定。通过采集北维多利亚地难言岛地区冰碛物和海岸沉积物中的松散砂砾石样品,并进行碎屑锆石U-Pb测年得出:4件不同粒径的冰碛物和海岸沉积样品中的碎屑锆石年龄峰谱具有单一峰谱的特征,年龄区间为2443~323 Ma,主要集中于530~450 Ma之间,峰值年龄约为485 Ma;锆石Th/U比值均大于0.1,而且以＞0.4为主,其CL图像也具有明显的振荡环带,稀土元素特征主体具有岩浆锆石的特征,反映了样品物源区岩浆活动的时代特征。碎屑锆石年龄组成与周缘地区岩浆活动和陆内变形以及沉积地层时代基本一致,表明北维多利亚地及其周缘地区在罗斯运动晚期陆内变形阶段的岩浆活动应持续至450 Ma,这可能代表了罗斯运动结束的时代,该结果为冈瓦纳大陆边缘罗斯运动的构造演化过程提供了新的约束。