层状土毛细水上升过程中Lucas-Washburn模型评价及修正

受界面效应影响,毛细水在层状土中运移规律还难以用描述均质土中水分运移规律的Lucas-Washburn（LW）渗吸模型进行描述。基于此,本文设计了层状土室内模型试验,采用分布式的主动加热光纤法（简称AHFO）监测毛细水上升过程。根据AHFO测试结果,进一步对LW模型进行了修正,提出了适用于描述层状土中毛细水上升规律的ILW模型,并对ILW模型进行了试验验证。试验结果表明:（1）当毛细水湿润锋抵达“黏土（下部）-砂土（上部）”界面时,会产生“毛细屏障作用”,从而导致上部砂土中毛细水含水率急剧下降;（2）“毛细屏障作用”由砂土和黏土中的基质吸力不均衡造成,基质吸力大小由含水率决定;（3）当毛细水湿润锋抵达“砂土（下部）-黏土（上部）”界面时,在界面处出现“反毛细屏障作用”,从而导致上部黏土层中的含水率比相邻下部砂土层含水率更高;（4）虽然常见的LW模型可准确预测均质土中毛细水上升高度及速率,但受“毛细屏障作用”和“反毛细屏障作用”影响,LW模型在层状土中失效;（5）相比LW模型,ILW模型精度更高,能够更加准确地描述层状土中毛细水上升规律。     

Groundwater sustainability and groundwater/surface-water interaction in arid Dunhuang Basin,northwest China

The Dunhuang Basin, a typical inland basin in northwestern China, suffers a net loss of groundwater and the occasional disappearance of the Crescent Lake. Within this region, the groundwater/surface-water interactions are important for the sustainability of the groundwater resources. A three-dimensional transient groundwater flow model was established and calibrated using MODFLOW 2000, which was used to predict changes to these interactions once a water diversion project is completed. The simulated results indicate that introducing water from outside of the basin into the Shule and Danghe rivers could reverse the negative groundwater balance in the Basin. River-water/groundwater interactions control the groundwater hydrology, where river leakage to the groundwater in the Basin will increase from 3,114?×?10⁴ m³/year in 2017 to 11,875?×?10⁴ m³/year in 2021, and to 17,039?×?10⁴ m³/year in 2036. In comparison, groundwater discharge to the rivers will decrease from 3277?×?10⁴ m³/year in 2017 to 1857?×?10⁴ m³/year in 2021, and to 510?×?10⁴ m³/year by 2036; thus, the hydrology will switch from groundwater discharge to groundwater recharge after implementing the water diversion project. The simulation indicates that the increased net river infiltration due to the water diversion project will raise the water table and then effectively increasing the water level of the Crescent Lake, as the lake level is contiguous with the water table. However, the regional phreatic evaporation will be enhanced, which may intensify soil salinization in the Dunhuang Basin. These results can guide the water allocation scheme for the water diversion project to alleviate groundwater depletion and mitigate geo-environmental problem.     

A simple approach to evaluating leakage through thin impervious element of high embankment dams

Internal erosion is the most common reason which induces failure of embankment dams besides overtopping. Relatively large leakage is frequently concentrated at defects of impervious element, and this will lead to eventual failure. The amount of leakage depends not only on integrity of impervious element, but also on dam height, shape of valley, shape of impervious element and water level in reservoir. The integrity of impervious element, which represents the relative level of seepage safety, is not easy to be determined quantitatively. A simple method for generalization of steady seepage state of embankment dams with thin impervious element is proposed in this paper. The apparent overall value of permeability coefficient for impervious element can be obtained by this method with reasonable accuracy and efficiency. A defect parameter of impervious element is defined as an index to characterize seepage safety of embankment dams. It equals the ratio of the apparent overall value of permeability coefficient to the measured value in laboratory for intact materials. Subsequently, seepage safety of three dams is evaluated and the evolution of defect level of impervious element of dams is investigated. It is proved that the newly proposed method in this paper is feasible in the evaluation of relative seepage safety level of embankment dams with thin impervious element.     

阴山东部卓资地区白垩系白女羊盘组火山岩锆石 LA-ICP-MS U-Pb年龄及其地质意义

火山岩的绝对年龄是限定(含)火山岩地层形成时代及进行地层对比的关键依据。内蒙古阴山地区分布有大量的晚中生代白女羊盘组火山岩,而位于卓资县大榆树村附近的白女羊盘组火山岩目前尚缺乏年代学报道。为了厘定该火山岩地层的形成年龄,进而对比阴山—晋北—燕山地区的晚中生代火山—沉积地层,笔者等对分布于卓资县大榆树村附近的白女羊盘组双峰式火山岩进行了锆石U-Pb年龄测试。得到该组火山岩剖面下部流纹岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb加权平均年龄为136.9±0.8 Ma,属于早白垩世。结合前人的研究成果,认为分布在阴山不同地区的白女羊盘组火山岩的形成年龄差异较大,分别是不同旋回火山活动的产物。其中分布在武川和固阳盆地的白女羊盘组与燕辽地区的九佛堂组的形成年龄相当;而分布在乌拉特中旗和卓资县的白女羊盘组与燕山地区的张家口组在形成年龄上可对比。     

碳酸盐台地的类型、特征和沉积模式--兼论华北地台寒武纪陆表海-淹没台地的沉积样式

随着对现代碳酸盐沉积环境的系统调查和解释、以及对碳酸盐沉积原理认识的深化,自20世纪60年代,一系列碳酸盐沉积相模式得以建立,其中最引人注目的是Wilson和Tucker的工作。但在镶边陆棚及缓坡模式得到了广泛认可和使用的同时,对陆表海和淹没台地型沉积未能予以足够的重视。与过去相比,现今的海平面是相对较低的,因而没有出现陆表海广泛发育的情况。但在漫长的地质历史时期,陆表海曾经覆盖了广泛的克拉通区域,是碳酸盐沉积最重要的场所之一。本文在系统总结前人成果的基础上,将用于描述大尺度碳酸盐岩沉积环境的碳酸盐台地分为镶边陆棚、缓坡、陆表海、孤立台地和淹没台地5种类型分别描述,并重点强调了陆表海和淹没台地的沉积模式。华北地台寒武系大面积分布的潮坪沉积、鲕粒滩相灰岩和竹叶状风暴砾屑灰岩,以及频繁出现的台地淹没事件,为阐明陆表海和淹没台地的沉积提供了绝佳实例。这些实例和研究表明了碳酸盐沉积环境的多样性和沉积过程的复杂性,以及将今论古的困难性,从而为碳酸盐沉积原理的认识和沉积环境的解释提供新认识和新思路。     

准噶尔盆地玛湖凹陷百口泉组相对湖平面升降规律研究

准噶尔盆地三叠系百口泉组相对湖平面升降规律认识不清,制约了对百口泉组沉积体系分布与演化的分析。在高分辨率层序地层学理论指导下,综合钻井、测井等资料,采用传统定性分析与定量的测井小波变换分析相结合的方法,对准噶尔盆地玛湖凹陷斜坡区三叠系百口泉组进行高精度层序地层划分,将百口泉组定量划分为1个长期层序,4个中期层序,16个短期层序,126个超短期层序;对126个超短期层序进行Fisher图解的定量分析,结果显示百口泉组沉积时期湖平面升降总体表现出持续上升的特征,内部又可划分为多个次级湖平面升降旋回,百口泉组一段（T₁b₁）、百口泉组二段（T₁b₂）、百口泉组三段（T₁b₃）与三次湖平面持续上升过程相对应,百口泉组三段（T₁b₃）湖平面达到百口泉组时期的最大规模。通过对比前人研究成果和钻井地质信息,认为相对湖平面升降曲线具有很高的可信度。     

基于地质与重磁数据集成的河北迁安铁矿集区三维成矿预测

河北迁安铁矿矿集区是我国典型的早前寒武纪条带状铁矿富集区和重要的铁矿石原料基地, 近年来其保有资源量不断下降, 急需开展深部资源找矿工作。基于地质与重磁数据等多源信息融合开展地质理论指导下的三维地质建模是当前深部矿产资源勘查与评价的重要途径和研究热点。本文以迁安铁矿集区为研究对象, 基于地质与重磁数据资料综合解译, 建立了1:5万迁安幅三维地质结构模型; 在此基础上, 以区域成矿理论和找矿勘查模型为指导, 总结沉积-变质型铁矿的控矿要素, 建立了综合信息定量预测模型; 进一步应用“立方体预测模型”提取成矿有利信息, 依据信息量值, 圈定了5个找矿远景区。研究表明, 重磁异常能够有效推断矿集区内断裂构造分布和含铁建造, 为区域性三维地质模型的建立提供支撑; 同时将传统的二维综合信息成矿预测方法拓展到三维空间, 预测结果为该区深部及外围找矿工作提供参考。     

太平洋年代际振荡、大西洋年代际振荡和全球变暖对北美地区降水的相对贡献

本文研究了1934～2018年期间太平洋年代际振荡（Interdecadal Pacific Oscillation,IPO）、大西洋年代际振荡（Atlantic Multidecadal Oscillation,AMO）以及全球变暖（Global Warming,GW）对北美地区陆地降水年代际变化的相对贡献。首先通过对冬（12至次年2月）、夏季（6～8月）北美地区的陆地降水与中低纬地区的海表面温度进行奇异值分解分析,得到对北美陆地冬季降水相对贡献较大的主要海温模态为IPO（42.33%）和AMO（23.21%）,夏季则为AMO（32.66%）和IPO（21.60%）。其次利用线性回归模型,分析三种信号分别对北美冬、夏季陆地降水的相对贡献及对北美陆地不同区域降水的相对重要性,结果表明AMO对夏季北美陆地降水变化的贡献最大,IPO次之,冬季则相反,GW对冬夏季北美陆地降水都有一定的贡献。夏季期间阿拉斯加地区AMO的贡献最大,约占65.8%,加拿大地区GW的贡献最大,约占44.5%,美国本土及墨西哥地区三者贡献基本一致;冬季期间阿拉斯加和加拿大地区GW的贡献最大,分别为62.3%和44.7%,美国本土和墨西哥地区IPO的贡献最大,分别为47.9%和71.5%。进一步利用信息流方法,验证了IPO、AMO、GW对降水的敏感性区域。最后运用全球大气环流模式ECHAM 4.6进一步确定了太平洋和大西洋海温异常对北美地区陆地降水变化的影响途径,结果表明印度洋海表面温度异常在AMO和IPO对北美陆地降水变化的作用中至关重要。     

轨道误差对InSAR相位影响的BP神经网络去除法

针对用二次多项式法去除轨道误差对InSAR相位影响时,须对干涉相位其他项分布性质作假设,且自身存在一定的模型缺陷的问题,该文提出用BP神经网络去除轨道误差对InSAR相位影响的方法。研究表明:BP神经网络法在使用时无须对干涉相位其他项分布性质作假设,模型更优。模拟实验中,轨道误差相位拟合残差更小;真实数据实验中,纠正后非形变区相位集中在零值附近,且波动趋势更为平稳。该方法一定程度上降低了传统二次多项式法的应用局限性。     

青藏高原新生代古高度研究：现状与展望

青藏高原新生代古高度研究是地球系统科学研究中的一个热点、难点和重点,它是解决地球深部动力学、地貌地形演化和气候变化等各部分相互关系的一个关键突破口。目前以古生物和氧同位素为代表的各种古高度计被用来重建青藏高原新生代的古高度历史,但是不同的研究方法所得到的结果并不一致,关于青藏高原何时隆升到现在的海拔高度存在晚上新世、晚中新世和始新世等不同认识。因为古高度结果的差异,所以对于青藏高原新生代的构造隆升过程和动力机制也存在大的争议。本文首先详细的阐述了部分古高度计的应用原理及其各自的优缺点,收集总结了78条青藏高原古高度研究的成果,梳理了目前青藏高原新生代古高度研究的历史和现状。然后在此基础上讨论了目前高原古高度研究的特点和存在的问题,即地层年代学、氧同位素和古生物古高度计结果的协调、“以点带面”、区域研究程度差异较大、替代性指标的多解性、古纬度影响、地质时期温度递减率的不确定性、全球气候变化的影响等特点和问题。最后就存在的特点和问题指出在恢复青藏高原新生代古高度时所需要完善和注意的方面,其中最重要的是注重地层年代学的可靠性。