海岸带陆海相互作用研究综述

海岸带是海陆过渡的一个独立地质环境体系,也是陆海相互作用的发生地。详细介绍了国际地圈-生物圈计划(IGBP)项目下的海岸带陆海交互作用(LOICZ)国际研究计划的研究对象、科学目标以及研究内容等。总结了近年来中国"全球海洋通量联合研究计划"(JGOFS/LOICZ)的研究进展和发展趋势,特别是在长江口、黄河口和珠江口等典型河口海岸地区取得的研究成果。同时指出了我国大部分海岸带地区地质调查和研究工作存在的基础调查资料的不系统、不全面性以及和国民经济发展需求的差距;对海陆相互作用过程和海岸带地区地质工程演化认识不清,难以为海岸带规划发展提供科学支撑;缺乏海岸带地区地质环境监测资料,难以进行地质灾害预测、预警等,并有针对性地提出了下一步的工作建议。     

庙岛群岛海域沉积动力环境分区及沉积物输运趋势

基于庙岛群岛海域的107个表层沉积物样品粒度分析结果,利用Pejrup三角图、Gao-Collins粒径趋势分析等方法,对庙岛群岛海域沉积动力环境进行分区,并探讨了沉积物的输运趋势。结果表明,研究区沉积动力环境可划分为5个分区(A、CⅢ、CⅣ、DⅢ、DⅣ),以庙岛海峡为中心,各分区基本呈左右对称分布,与潮流流速中部辐聚、两侧辐散的分布特征相对应,研究区沉积物分布及沉积动力格局主要受潮流控制。研究区内存在两个沉积物输运趋势的汇聚中心,沉积物的长期输运趋势在海峡区主要受控于往复潮流,波流共同作用在外海区影响较为显著,使其具有与海峡区截然不同的特点。     

海阳砂质海岸岸滩演化

基于海阳近岸海域的水深地形、表层沉积物粒度以及遥感影像等资料,利用泥沙起动流速和沿岸输沙数理公式以及岸滩演化数学模型,探讨了海阳近岸海域岸滩演化特征及主要控制因素。研究结果表明,研究区总体处于动态平衡状态,潮流很难使泥沙发生直接起动,波浪造成的沿岸输沙总体向ENE方向运移。影响研究区冲淤变化的因素主要有河流来沙、波浪以及人工构筑物。河流径流量减小,导致研究区泥沙来源减少,加剧了局部海岸侵蚀;近岸人工构筑物的建设,改变了泥沙输运趋势,并导致局部冲淤环境发生变化;波浪是控制研究区泥沙运移、沉降的关键因素,控制着研究区冲淤演化的整体格局。     

始新世大洋环流模拟的模式依赖性

随着模式的复杂化和多元化发展, 国际上不仅组织了现代气候模拟的模式比较计划, 也开展了古气候模拟的比较计划。在模式比较计划中, 如何有效处理模式间的差异和剔除模式依赖性已成为重要问题。本项研究基于国际深时多模式比较计划(DeepMIP)中的始新世大洋环流模拟结果, 选取pCO₂倍增试验、模式参数化、古地理边界条件这3个案例, 深入分析模式依赖性如何影响古气候模拟结果和模式之间差异性, 归纳和总结古气候模拟研究中模式依赖性产生的可能原因。结果显示, 部分模式的关键变量对驱动因子响应过于敏感、模式参数化方案过于简单、模式中对古地理边界条件表达的欠准确性均可导致模式依赖性的产生以及模式之间显著差异。这表明在分析数值模式结果时, 需要参考多模式结果, 并特别关注模拟结果变化的各个环节, 从而减少模式依赖性的干扰, 增加模拟结果的准确性, 以便于更加准确认识气候环境演变过程。

     

Effects of Deep Fluids on Hydrocarbon Generation and Accumulation in Chinese Petroliferous Basins

Deep fluids in a petroliferous basin generally come from the deep crust or mantle beneath the basin basement, and they transport deep substances(gases and aqueous solutions) as well as heat to sedimentary strata through deep faults. These deep fluids not only lead to large-scale accumulations of CO_2, CH_4, H_2, He and other gases, but also significantly impact hydrocarbon generation and accumulation through organic-inorganic interactions. With the development of deep faults and magmatic-volcanic activities in different periods, most Chinese petroliferous basins have experienced strong impacts associated with deep fluid activity. In the Songliao, Bohai Bay, Northern Jiangsu, Sanshui, Yinggehai and Pearl Mouth Basins in China, a series of CO_2 reservoirs have been discovered. The CO_2 content is up to 99%, with δ~(13)C_(CO2) values ranging from-4.1‰ to-0.37‰ and ~3He/~4He ratios of up to 5.5 Ra. The abiogenic hydrocarbon gas reservoirs with commercial reserves, such as the Changde, Wanjinta, Zhaozhou, and Chaoyanggou reservoirs, are mainly distributed in the Xujiaweizi faulted depression of the Songliao Basin. The δ~(13)CCH4 values of the abiogenic alkane gases are generally -30‰ and exhibit an inverse carbon isotope sequence of δ~(13)C_(CH4)δ~(13)C_(C2H6)δ~(13)C_(C3H8)δ~(13)C_(C4H10). According to laboratory experiments, introducing external H_2 can improve the rate of hydrocarbon generation by up to 147% through the kerogen hydrogenation process. During the migration from deep to shallow depth, CO_2 can significantly alter reservoir rocks. In clastic reservoirs, feldspar is easily altered by CO_2-rich fluids, leading to the formation of dawsonite, a typical mineral in high CO_2 partial pressure environments, as well as the creation of secondary porosity. In carbonate reservoirs, CO_2-rich fluids predominately cause dissolution or precipitation of carbonate minerals. The minerals, e.g., calcite and dolomite, show some typical features, such as higher homogenization temperatures than the burial temperature, relatively high concentrations of Fe and Mn, positive Eu anomalies, depletion of 18 O and enrichment of radiogenic ~(87)Sr. Due to CO_2-rich fluids, the development of high-quality carbonate reservoirs is extended to deep strata. For example, the Well TS1 in the northern Tarim Basin revealed a high-quality Cambrian dolomite reservoir with a porosity of 9.1% at 8408 m, and the Well ZS1 C in the central Tarim Basin revealed a large petroleum reserve in a Cambrian dolomite reservoir at ~6900 m. During the upward migration from deep to shallow basin strata, large volumes of supercritical CO_2 may extract petroleum components from hydrocarbon source rocks or deep reservoirs and facilitate their migration to shallow reservoirs, where the petroleum accumulates with the CO_2. Many reservoirs containing both supercritical CO_2 and petroleum have been discovered in the Songliao, Bohaiwan, Northern Jiangsu, Pearl River Mouth and Yinggehai Basins. The components of the petroleum trapped with CO_2 are dominated by low molecular weight saturated hydrocarbons.     

古生代中国中西部三大陆块古地理位置重建与演变

针对古生代中国中西部华北、华南和塔里木三大陆块在全球洋-陆格局中的古地理位置还存在的争议问题,本论文以国际最新的古地理位置重建研究方法和思路,在对中国三大陆块盆地(鄂尔多斯、四川和塔里木盆地)古生界钻井岩心的古地磁实测研究、全球古生代古地磁数据收集与有效性筛选处理、全球主要地质事件约束等多参数融合分析的基础上,采用最新的 GPlates 板块重建方法,对中国华北、华南和塔里木三大陆块在全球洋-陆格局中的古地理位置进行了重建和定位。研究结果表明:古生代三大陆块主要在全球 ±30° 之间的南北中低纬度之间迁移;三大陆块在古生代至少发生了 3 次不同的顺时针旋转和方位角转换;三大陆块运移速率至少经历了 3 次以上不同高、低速度间的转换与变化过程;响应于古生代全球洋-陆形成与演化,中国三大陆块古构造格局总体上经历了洋盆扩张下的“多岛洋”离散、俯冲碰撞下的离散-汇聚并存、俯冲消减下的差异汇聚隆升、新旧洋盆转换下的差异汇聚-离散、拼合与地幔柱控制下的差异汇聚-离散内部拉张的差异性演变过程。古生代中国三大陆块在全球洋-陆格局中的位置与差异性演变,奠定了中国三大陆块古生代不同性质盆地的形成与演化、不同层系油气烃源、储集原始物质差异性发育的基础。     

槽波层析成像方法在煤田勘探中的应用——以河南义马矿区为例

在地下煤田的开发中,工作面内的小构造、异常体、煤层厚度变化等是需要解决的关键问题,而槽波探测则为这些问题的解决提供了重要的物探方法.本文对河南义马矿区11061工作面进行槽波透射法测量,在巷道显示的煤层厚度变化为1.5~8 m,从理论频散曲线分析速度与厚度关系,确定125 Hz频率槽波主要用于观测厚度约为2~5 m的煤层厚度变化;有效提取了684个频散曲线,并分别拾取了125 Hz时槽波群速度与走时,采用走时层析成像方法获得工作面内煤层速度、厚度以及高应力区分布特征,回采验证了结果的正确性.     

云纹石斑鱼仔、稚、幼鱼的形态观察

为丰富云纹石斑鱼(Epinephelus moara)的基础生物学资料,对云纹石斑鱼早期发育阶段的形态变化进行了观察,对各时期的形态特征与生态习性进行了描述,并详细记录了各时期全长、口裂、第2背鳍棘和腹鳍棘的变化.根据卵黄囊和油球的消失、鳍膜的消退、第2背鳍棘和腹鳍棘的伸缩、鳞片的生长及色素的变化把云纹石斑鱼早期发育阶段胚后发育分为仔鱼期(包括早期仔鱼和晚期仔鱼)、稚鱼期和幼鱼期.在水温26.71±1.26℃的培育条件下,仔鱼4日龄开口摄食;至6日龄,卵黄囊和油球消失,进入晚期仔鱼期;至29日龄,鳍膜消失,进入稚鱼期;至41日龄,鳞片开始长出,至59日龄,稚鱼全身覆盖鳞片,完成变态,进入早期幼鱼期.并发现在生态幅范围内提高培育水温,可以提高生长效率,加快育苗速度.     

赤道不稳定波对海气相互作用影响的数值模拟分析

赤道不稳定波 (tropical instability waves) 存在于热带东太平洋赤道附近, 通常于每年的春末夏初出现, 以约0.6 m/s速度向西传播, 波周期为20～40天左右, 波长约为1000～2000 km.本文利用一个全球高分辨率海气耦合模式对赤道不稳定波在赤道附近的热量输送进行分析, 表明赤道不稳定波产生指向赤道的热通量, 从而部分抵消了热带东太平洋地区由Ekman辐散和温度平流导致的强冷却效应, 维持热带地区的热量平衡.其对赤道冷舌区的增暖作用可以消除和减弱气候模式中热带东太平洋地区的系统性冷偏差, 能使冷舌的强度和分布得到合理的改善, 对气候模式的改进和发展具有潜在贡献.赤道不稳定波还可以改变赤道海洋上空低层大气层结稳定度, 导致近地层强的风场辐合辐散, 并进一步影响大气混合层的温度、 风场等气象要素.模拟分析结果还表明, 赤道不稳定波对大气强迫产生二次响应, 改变赤道上空逆温层的垂直位移和逆温强度.研究赤道不稳定波对热带海洋气候及其海气相互作用机理的理解具有重要意义.     

“一带一路”区域可持续发展生态环境遥感监测

2013年9月和10月,习近平主席在出访中亚和东南亚国家期间,先后提出了共建"丝绸之路经济带"和"21世纪海上丝绸之路"(简称"一带一路")的重大倡议。要全面保护"一带一路"区域生态环境,实现2030年可持续发展目标,是一个具有挑战性的问题。遥感技术对生态环境监测与评价发挥着十分重要的作用。本研究利用多尺度、多源遥感数据,对2015年"一带一路"区域的生态环境状况进行监测和分析,旨在提供可持续发展目标生态环境遥感监测的本底。本文选取了几个重要的生态环境方面开展监测与分析,主要包括宏观生态系统结构和植被状况、太阳能资源分布、水资源平衡、主要生态环境限制因素对经济走廊建设的影响、主要城市生态环境质量等。监测区域覆盖亚洲、非洲、欧洲和大洋洲的陆上区域。研究结果为生态环境评价与保护提供了有效的决策依据,有助于"一带一路"建设积极推进。