甚高频电磁波多参数层析成像技术及其应用研究

电磁波速度或衰减层析成像技术单独用于岩溶勘察存在多解性缺陷,降低了应用的准确性.基于电阻率和相对介电常数直接反映溶洞与周围介质存在的电性差异,以电磁波速度和衰减层析成像理论为基础,提出了电阻率和相对介电常数层析成像理论,并应用于实例工程.通过对其电磁波速度、衰减、相对介电常数、电阻率4参数层析成像结果进行对比分析和钻探验证,证明了基于电磁波的电阻率和相对介电常数层析成像技术是可行的,形成了电磁波速度、衰减、相对介电常数、电阻率多参数层析成像综合分析方法,提高了电磁波层析成像技术探测溶洞及其充填情况的准确性.     

中亚五国水土资源开发及其安全性对比分析

由于气候变暖和人类活动的影响,随着人口增长和区域农业灌溉发展,再加上低效率水资源管理等已导致中亚区域水土生态系统的退化.主要针对前苏联解体后到2007年的时段,对中亚五国水土资源开发情况及其对安全状态指标进行对比分析.结果表明:在1988—2007年期间,哈萨克斯坦人口总数逐年减少,人均可更新水资源量和人均总取水量呈逐年增加的趋势;其它中亚4国(吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦、土库曼斯坦和乌兹别克斯坦)人均水资源量出现逐年降低的趋势;乌兹别克斯坦是最大取水用户国家,次为土库曼斯坦;乌兹别克斯坦和土库曼斯坦是最大农业取水国,哈萨克斯坦是最大工业取水国,乌兹别克斯坦是最大生活取水国.到2005年,塔吉克斯坦和土库曼斯坦的淡水产量降到1989年的99%.在1992—2005年间,除了土库曼斯坦外其它中亚国家人均耕地面积逐年减少;同期,哈萨克斯坦的森林和草地面积有所减少,吉尔吉斯斯坦和乌兹别克斯坦有所扩大,塔吉克斯坦和土库曼斯坦的森林面积基本上保持不变,草地面积有所降低.乌兹别克斯坦是化肥施用和土壤盐渍化强度较严重的国家,土壤盐渍化面积占总灌溉面积从1994年50%扩大到2001年65.9%.     

X射线衍射法在天然气水合物研究中的应用

天然气水合物是一种由气体分子(包括烃类和CO2、H2S等非烃类气体)和水分子在高压低温环境中形成的笼型水合物,主要有Ⅰ型(立方晶体结构)、Ⅱ型(菱形晶体结构)和H型(六方晶体结构)三种晶体结构。研究水合物的结构特征及变化规律,对于认识水合物形成机理、微观动力学、相态转化及水合物样品鉴定等具有重要意义。X射线衍射(XRD)是一种利用X射线照射晶体(或某些非晶态物质)时产生的衍射来研究晶体内部结构(即内部原子排布)的分析技术。该技术应用于天然气水合物研究,不仅能准确获取水合物的结构类型及晶格参数等重要信息,还能观测水合物生成分解的微观动力学过程。本文阐述了XRD技术应用于水合物结构特征研究、水合物生成/分解动力学过程原位观测以及野外水合物样品鉴定等方面的研究进展。已知结构Ⅰ型和Ⅱ型水合物立方晶体的边长分别约为12.0×10-10m和17.3×10-10m,而结构H型水合物六方晶体a轴和c轴的边长分别约为12.2×10-10m和10.0×10-10m,因此,通过XRD技术准确测量水合物晶体的晶格参数,即可判定水合物晶体的结构类型,该技术在国外已应用于海洋和冻土区钻获的天然气水合物样品鉴定并获得结构信息。此外,通过测定不同条件下生成的水合物晶体参数的变化,可研究水合物的结构转换及其影响规律,研究表明混合气体的组成、客体分子体积及直径大小、温度等都对水合物晶体参数及结构产生影响。通过在高压环境下的XRD原位技术,可测定水合物的生成与分解过程中衍射峰的变化,研究水合物生成/分解动力学过程,研究表明水合物生成/分解主要分两个阶段,即在气液(固)表面的快速生成/分解过程及气体分子在液(固)体内部的扩散过程,后一个阶段控制着反应速度。目前,国外在水合物研究中应用XRD技术已相对成熟,而我国才刚刚起步。本文认为,将XRD技术应用到天然气水合物的研究中,可解决水合物的结构类型鉴别及晶格参数测量等基本的科学问题,而且XRD技术与核磁共振、红外光谱、X-CT等分析技术的联用,尚有很大的发展空间,将为天然气水合物相关的理论研究提供强有力的技术支撑。     

鲁西地区“泰山红宝石”的发现及其地质特征

在山东新泰市新太古代泰山岩群变质岩系中,首次发现宝石级红刚玉,又称红宝石,商业名称暂定为＂泰山红宝石＂。红宝石产于鲁西地区新太古代二长花岗岩的壳源岩石包体之中,包体岩性以黑云更长变粒岩、黑云片岩、角闪石岩、斜长角闪岩、浅绿色含铬二云片岩为主,是新太古代古老地壳的深融残留;红刚玉与浅绿色含铬二云片岩关系密切,推测是新太古代变质岩中原岩残留斑晶矿物。     

中国高放废物地质处置缓冲材料大型试验台架和热-水-力-化学耦合性能研究

缓冲材料作为高放废物深地质处置库中一道重要的人工屏障,与高放废物容器和处置库围岩直接接触,在高放废物衰变热、辐射作用和地下水等影响下产生复杂的热-水-力-化学耦合作用,为了验证缓冲材料是否能长期有效地发挥其屏障材料的作用,核工业北京地质研究院利用高庙子钠基膨润土组装并运行了模拟中国高放废物地质处置室 尺寸的大型缓冲材料膨润土试验台架（China-Mock-Up）。建立了缓冲材料试验台架的安装和试验方法,依据实测数据和理论分析,揭示了热-水-力-化学耦合作用条件下膨润土中的相对湿度是在加热器的热效应和外部供水的湿效应共同作用下发生变化的,压实膨润土中应力的变化主要是由于膨润土遇水膨胀和加热器的热效应引起的,试验验证了模拟高放废物地质处置室内加热器（废物罐）运行初期的位移过程,为缓冲材料和高放废物地质处置库的设计提供了重要的工程参数和理论依据。     

四川盆地东北地区上二叠统层序地层特征研究

运用层序地层学的原理,在野外剖面沉积相、岩性、岩相和可容空间变化分析的基础上,对川东北地区宣汉县渡口镇羊鼓洞上二叠统剖面的层序地层进行研究,识别出3种类型6个层序界面,将上二叠统划分为1个Ⅱ层序和5个Ⅲ级层序,其中吴家坪组划分为3个Ⅲ级层序、长兴组划分为2个Ⅲ级层序。并在层序划分的基础上建立了川东北地区上二叠统的层序地层格架。将可容空间变化曲线与露头层序地层划分之间进行对比发现,二者之间存在着良好的对应关系。这不仅验证了层序划分的正确性,而且说明了Fischer图解旋回分析技术的实用性和客观性。     

土壤侵蚀的中子活化示踪法研究

利用中子活化示踪法研究坡面土壤的侵蚀过程,发现坡面的相对侵蚀量从坡脚到坡顶随坡长的变化符合Weibull分布,其形状参数主要受降雨量、降雨历时和径流深度的影响,尺度参数主要与平均雨强、I₃₀相关.坡面在侵蚀的同时也发生沉积,一般来说短历时高强度的降雨沉积量较小,而长历时低强度的降雨沉积量较大,某一部位侵蚀产沙的沉积量与其距离之间有y=axb的关系.坡面径流直接影响着坡面的输移比,当径流深和径流系数较高时,输移比接近于1,否则输移比降低.     

岩性不均一的灰岩风化壳发育特征——贵阳花溪剖面粒度分布特征的指示

通过贵阳花溪夹泥质薄层的灰岩风化壳剖面的粒度分布特征的研究,结合矿物成分分析,揭示出岩性不均一的灰岩风化壳的发育特征: 灰岩作为剖面主体的成土母岩,风化早期,其以碳酸盐矿物的大量溶蚀及酸不溶物的残余积累为特征,同时方解石的溶解也延缓了酸不溶物的风化; 后期,随着易溶盐类消失殆尽,酸不溶物作为风化主体,开始了类似其它岩类的风化过程。而灰岩中的泥质薄层夹层,作为风化壳的次要组分,在灰岩风化过程中,由于存在巨大的体积缩小变化,泥质薄层被错断并被灰岩的风化产物所包裹,延缓了其风化发育进程。于是,各端元组分由于所处的微环境的差异,受风化溶液的影响程度不同,按照各自的风化方向和演化方式进行。随着风化程度不断增强,泥质薄片的包裹体分解,端元组分逐渐混合、趋同,风化壳趋于均质化,以统一的风化成土作用向表生稳定的矿物转变。      

安徽庐枞盆地矾山酸性蚀变岩帽形成时代及其地质意义

酸性蚀变岩帽是岩浆热液流体和围岩在近地表相互作用的产物,是斑岩-浅成低温热液成矿系统的重要指标。发育在长江中下游成矿带庐枞盆地内的矾山酸性蚀变岩帽产出面积较大( 20km~2)。前人对该酸性蚀变岩帽中的明矾石矿床的地质和地化特征进行了相关研究,但详细的年代学研究工作尚未开展。为精确厘定矾山酸性蚀变岩帽的形成时代,本文开展了明矾石~(40)Ar-~(39)Ar法和金红石原位U-Pb法定年。矾山酸性蚀变岩帽中明矾石共有三种类型:ⅠA型明矾石主要呈交代蚀变发生在热液蚀变早阶段,与石英、粒状黄铁矿或赤铁矿、少量金红石共生;ⅠB型明矾石形成于热液蚀变晚阶段,主要呈叶片状集合体充填在开放空间中,与石英、星点状赤铁矿、粒状金红石集合体共生,少量金红石和赤铁矿沿明矾石解理裂隙分布;Ⅱ型明矾石是表生明矾石,主要呈细粒集合体沿裂隙分布,与赤铁矿、高岭石、地开石共生。三类明矾石形成于不同环境下:ⅠA和ⅠB型明矾石形成于岩浆热液环境下,是大矾山明矾石矿区的主要产物;Ⅱ型细粒明矾石分布在矾山酸性蚀变岩帽的非明矾石矿区,是表生环境下的产物。ⅠA型明矾石的~(40)Ar-~(39)Ar定年的坪年龄为131±6Ma,代表了矾山酸性蚀变岩帽的形成时代。与Ⅱ型明矾石密切共生的金红石U-Pb定年结果为32. 7±4Ma,在该期间,整个盆地内无岩浆活动发生,该年龄反映了矾山酸性蚀变岩帽经历表生氧化作用的时间。明矾石和金红石定年结果分别对应岩浆热液和表生明矾石的形成时代。在利用明矾石进行找矿工作时需先明确明矾石成因,矾山酸性蚀变岩帽中深成明矾石是下一阶段的找矿研究的基础。     

基于相似模拟和地质力学模型试验的突出装置研制及应用

国内外学者对煤与瓦斯突出过程及机制进行了大量的研究,但使用的均是型煤试验,很少涉及地质构造对突出的影响,而且数据监测均未深入到煤体内部。基于相似模拟试验思想和地质力学模型试验新思路,在实验室搭建了综合考虑地应力、瓦斯压力及煤体结构的大型石门揭煤的煤与瓦斯突出试验平台。该试验平台包括试验箱体和反力架、液压加载系统、密封系统、试验监测系统;设计了线充气和面充气系统,用来模拟煤层的瓦斯赋存差异。同时,利用该试验平台进行了石门揭构造软煤的相似模拟试验,研究了石门揭构造软煤过程中煤岩应力和位移的变化规律,以及突出过程中煤层内瓦斯压力和声发射的变化规律。结果表明,在巷道开挖过程中,掘进工作面前方存在明显的应力集中,且越靠近构造软煤应力集中现象越明显;突出发生的瞬间,在突出点附近的位移产生了突变;在突出发生前,声发射信号有一次降低;掘进工作面前方煤岩体应力释放,煤体裂隙增大,为瓦斯的快速放散提供了条件。