1949—2019年中国自然地理学与生存环境应用研究进展

自然地理学是一门以基础研究见长的自然科学,其研究对象是与人类生存和发展密切相关的自然环境。中国的自然环境复杂多样,自然地理学家根据国家需求和区域发展在应用基础和应用研究方面同样取得显著成效,为国家重大经济建设、社会发展的规划,宏观生态系统与资源环境保护及区域可持续发展做出了重要贡献。本文总结了1949—2019年中国自然地理学在自然环境区域差异与自然区划、土地利用与覆被变化、自然灾害致灾因子和风险防控、荒漠化过程与防治、黄淮海中低产田改造、冻土区工程建设、地球化学元素异常和地方病防治、自然地理要素定位观测、地理空间分异性识别和地理探测器等方面的实践与应用,指出了未来自然地理学的应用研究方向。     

CORS网区域重力场变化与地面稳定性跟踪监测方法

为了实现地面稳定性降低时间与地点、持续作用时间与空间影响分布的全面跟踪监测,该文基于卫星定位连续运行站(CORS)站网观测数据,结合地表水、大气及海平面变化资料,提出了CORS站网时变重力场及负荷形变场精化的已知负荷移去恢复法,建立了基于时变重力场的确定性地面稳定性变化定量辨识准则。以丽水温州地区为例,利用2015-2017年CORS网及有关水文观测数据进行计算分析,根据40起已发生的历史地质灾害(险情)事件对结果进行验证:丽水温州地区的CORS网具备区域重力场变化与地面稳定性跟踪监测能力,具备地质灾害灾变过程追踪与前兆捕获能力,CORS站网的地质灾害前兆提前捕获率可达92.5%。     

论海相页岩气富集机理——以四川盆地五峰组—龙马溪组为例

深入探究页岩气富集机理是保障勘探开发高效推进的基础。本研究通过对四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气勘探开发实践的系统分析,梳理总结前人研究成果,从生成机理、运移机理、赋存机理和保存机理四个方面对海相页岩气富集机理进行了深入分析,并讨论了深层和常压页岩气的勘探开发潜力。结果表明：在生成机理方面,埋藏史和热演化史控制了页岩生排烃史、生排烃量和现今含气量;页岩气运移机理涉及运移动力、运移相态、运移方式和运移通道四方面内容,页岩气运移主要是烃源岩内的初次运移,同时讨论了初次运移的影响因素;在赋存机理方面,甲烷—页岩间表现出单/多分子层吸附和微孔充填等多种赋存机制,组分润湿性和孔隙有效性是决定甲烷吸附赋存和解吸运移的关键;在保存机理方面,盖层和物性自封闭是主要的保存机理,构造运动引起的裂缝—流体活动是页岩气保存条件遭到破坏的主要原因,流体活动时间和期次研究是页岩气保存条件和含气量定量评价的重要内容。页岩气富集机理的系统分析和创新认识为页岩气勘探开发评价提供了重要依据,建议加强页岩气演化历史全过程的动态评价。结合深层和常压页岩气勘探实践,分析了深层和常压页岩气的成因机制及主要特征,指出了下一步攻关内容及勘探方向。     

柱撑蛭石吸附去除废水中重金属离子的实验研究

分别利用有机柱化剂十二烷基磺酸钠(SDS)和无机柱化剂聚羟基铝(HA)对蛭石进行柱撑制得十二烷基磺酸钠柱撑蛭石(SDS-V erm icu lite)和聚羟基铝柱撑蛭石(HA-V erm icu lite),并通过XRD、红外光谱、ZETA电位等表征手段对柱撑蛭石进行表征,同时针对柱撑蛭石对Cu2 ,Cd2 ,C r3 3种重金属离子的吸附进行研究,结果表明:吸附去除率受反应时间、重金属离子的初始浓度、pH值等因素的影响,经柱撑后的蛭石对重金属离子吸附的吸附性能比蛭石原矿要强。柱撑蛭石吸附3种重金属离子的动力学吸附过程可用E lov icb方程和双常数方程进行较好的拟合。     

西藏札达曲松一带两条蛇绿岩带的初步研究

雅鲁藏布江缝合带北支自札达县老武起拉向北西去向不明,南支止于札达县以东.在札达县曲松附近发现了2条蛇绿岩带--夏浦沟蛇绿岩带和波博蛇绿岩带,并在夏浦沟蛇绿岩带台丁拉-天巴拉之间发现了高压变质岩--榴闪岩,对蛇绿岩的空间分析及追索表明它们分别代表雅鲁藏布江缝合带南、北支.其中雅鲁藏布江缝合带南支在札达盆地西北缘首次被发现,而雅鲁藏布江缝合带北支则自老武起拉向西延伸,经研究区内的夏浦沟-台丁拉一带延入印控克什米尔地区,并可能向北西与什约克蛇绿岩相接.由于上述蛇绿岩分别构成北喜马拉雅构造带与札达微陆块、札达微陆块与冈底斯弧之间的板块界线,故它的发现对雅鲁藏布江缝合带西段空间结构的研究及青藏高原大地构造区划的完善具有重要意义.     

大兴安岭西坡二道河子铅锌矿床硫化物Rb-Sr、锆石U-Pb年龄及其对构造背景的制约

二道河子铅锌矿床位于额尔古纳地块得尔布干成矿带的中段,地处大兴安岭西坡。为有效限制该矿床的成矿时代,对硫化物Rb-Sr年龄和安山玢岩锆石U-Pb年龄开展研究得出：该矿床的内生成矿作用共经历了3个成矿阶段：石英-黄铁矿阶段(Ⅰ)、石英-多金属硫化物阶段(Ⅱ)和石英-方解石-黄铁矿阶段(Ⅲ),其中石英-多金属硫化物阶段是主要的矿化阶段;Ⅲ号矿带主成矿阶段5件闪锌矿和3件黄铁矿的Rb、Sr含量分别为0.081×10-6~2.632×10-6和0.661×10-6~3.186×10-6,Rb-Sr同位素等时线年龄为140.8±2.3 Ma,(87Sr/86Sr)i值为0.71025~0.71205;与矿体平行、局部切穿矿体的安山玢岩脉的锆石U-Pb年龄为138.8±1.7 Ma。上述结果表明,二道河子矿床为热液脉状铅锌矿床,形成于早白垩世,与次火山岩(安山玢岩)热事件相近。结合前人研究成果,推测成矿与安山质岩浆作用有关,形成于蒙古-鄂霍茨克洋闭合后的伸展环境。     

基于拟静力法的不同地震工况斜坡单元危险性评价方法研究

地震造成斜坡失稳是其引起的最为显著的次生灾害,在小震频发,大震多发的现实背景下,开展不同等级地震作用条件下斜坡危险性评价对区域防灾减灾、地质灾害风险管控及国土空间规划的现实意义日渐凸显。基于拟静力法,根据斜坡所处场地类别和不同超越概率水平地震作用,对其地震动峰值加速度进行调整,确定斜坡不同等级地震作用下的综合水平地震系数,计算不同等级地震作用引起的作用于斜坡重心处的水平和竖向惯性力,以极限平衡法为理论基础,计算不同等级地震作用下斜坡稳定性系数,结合危险性指数法,计算不同等级地震作用下斜坡失稳概率和危险性指数,据此对斜坡不同等级地震作用下的危险性进行划分。结果表明斜坡稳定性系数随地震作用的增强逐渐减小,斜坡失稳概率随地震作用的增强逐渐增大,斜坡危险性指数随地震作用的增强逐渐增大,斜坡危险性亦随地震作用的增强逐渐增大。     

对关中盆地腹部深层地下热水δ18O富集主控因素的再认识

开展关中盆地腹部深层地下热水起源成因的研究,对推动研究区地下热水的可持续开发利用意义重大。中国大多数地下热水赋存地区的热水样点与现代循环水的关系密切,多属循环型热水,而关中盆地深层地下热水却远离大气降水线,δ18O漂移显著,对此,国内外学者专家对引起关中盆地地下热水δ18O富集的主要因素有不同的认识。应用同位素水文地球化学方法结合关中盆地地质构造演化,对关中盆地不同构造单元深层地下热水δ18O富集的主控因素进行探索性研究。研究结果表明,影响关中盆地深层地热水δ18O富集的因素是多元的,因热储环境开发度而异,在较封闭的热储条件下,其主控因素是水岩反应。热储蒸发实验的结果表明,深层地热水在进入地层前作为补给水源时,存在一定程度的蒸发作用,入渗后进入较封闭热储环境时则主要受控于水岩作用的影响,且受水岩反应的影响程度为固市凹陷＞咸礼断阶东＞咸礼断阶西及西安凹陷。     

黑河流域上游融雪径流时间变化特征及成因分析

以黑河流域上游莺落峡水文站和札马什克水文站1959-2008年及祁连水文站1967-2008年的天然径流序列为基础数据, 通过计算水文站的流量质心时间来表示融雪径流时间, 研究了黑河流域上游融雪径流时间变化的特征. 结果表明: 莺落峡站和札马什克站自20世纪70年代起, 融雪径流时间表现为提前的趋势, 祁连站自20世纪80年代起融雪径流时间提前.野牛沟站和祁连站10月至次年4月降水量增加或4-7月气温升高, 会使得莺落峡站融雪径流时间提前, 札马什克站融雪径流时间的提前与野牛沟站10月至次年4月降水量的增加具有较高的相关性, 祁连站融雪径流的提前与祁连气象站4-7月气温升高的相关性较强.通过分析莺落峡站融雪径流时间与年径流及各季节径流的相关性, 可知如果融雪径流时间提前, 莺落峡站观测到的年径流量和夏秋季的径流量均会减少, 而同时冬春季的径流量会增加, 这对合理安排流域水资源配置和管理具有重要的指导意义.     

基于边坡渐进破坏特征对传统极限平衡法几点假设的合理分析

边坡的渐进破坏特征一直以来是边坡计算仿真中的一个难点。实际边坡的破坏很少是一个整体达到极限状态,突然滑动的过程,往往是逐步发展由局部破坏到最终整体失稳,即临界状态小扰动导致的链式多米洛骨牌式失稳。利用颗粒流软件,设计了0.1 m粒径高10 m土坡的数值模型,粒间黏聚力为36 kPa,摩擦系数为0.36。初始模型在重力作用下不会发生破坏,通过单独折减粒间黏聚力到18 kPa使得边坡破坏,监测竖向颗粒组group的变化获取每20 000个时间步的边坡破坏形态,实现200 000个时间步内边坡的渐进破坏过程。边坡总是从局部开始破坏,坡体物质的运移造成次一级破坏,形成最终的近似弧形的滑动面,说明滑体不是整体下滑,不是刚体,不是整体达到极限状态;坡体内应力的变化也不是单调的,有涨有落,均区别于当前极限平衡法中有限条块的刚体假设;滑动面上同时达到极限状态假设,问题本身是静不定的,通过给出条间力的传递方式使之静定可解;整体分析不能考虑破坏的局部化和渐进特征。这说明边坡计算方法的未来在于能反映动力问题和材料破坏特征的离散元方法。