生态水文研究前沿问题及生态水文观测试验

自1987年Ingram HAP提出生态水文学概念以来,生态水文学得到了快速的发展。2007年,“生态水文学与环境可持续性”已成为UNESCO/IHP第7阶段计划的主题之一。回顾了生态水文学概念的变迁,综述了有关术语及其科学内涵,简要分析了水循环与生物地球化学循环、水文与生态系统相互作用、水文过程与生命过程耦合、绿水及其生态作用等方面关注的科学问题及其观测研究进展;介绍了黑河流域生态水文学研究的初步认识。     

粉砂质板岩力学特性及各向异性特性

为研究鄂西北地区板岩的力学特性及各向异性特征,开展了志留系粉砂质板岩的单轴压缩和巴西劈裂试验,分析了试样的力学特性和各向异性特征以及在不同荷载作用下的变形破坏模式,揭示了不同破坏模式的力学机制,并通过数值分析研究了不同板理面角度板岩边坡破坏模式及力学机制。研究结果表明,粉砂质板岩中的板理面是影响岩体力学行为的弱面,使得粉砂质板岩表现出明显的各向异性的特征。在单轴压缩条件下,粉砂质板岩在垂直板理面方向比平行板理面方向更易变形,变形量更大;平行板理面方向加载时试样破坏类型为竖向劈裂型张拉破坏,其实质是压杆失稳;垂直板理面加载时试样的破坏类型为穿切板理面的劈裂型剪切破坏;所测得的力学参数各向异性也较明显。在劈裂荷载作用下,粉砂质板岩的破坏模式主要有张拉劈裂破坏和沿板理面剪切破坏两种,所得抗拉强度在平行板理面方向上最大,在垂直板理面方向上最小,两个方向上的抗拉强度均小于抗压强度。由于板理面间的抗拉强度极低,在受到与板理面呈小角度相交的劈裂荷载作用时,容易产生沿板理面的张拉劈裂或拉剪破坏,在实际工程中应尽量避免板理面间的受拉破坏和沿板理面的拉剪破坏。在边坡工程中,板理面倾向、倾角对边坡破坏模式及力学机制有较大影响,边坡防护治理需充分考虑这一影响。上述研究为粉砂质板岩区岩质边坡防护治理以及其他岩石工程设计与施工提供理论依据与技术基础。     

广东雷州半岛火山岩二氧化碳矿化封存潜力评估

火山岩的矿物固碳作用为减少大气中的二氧化碳(CO₂)提供了一种永久性的封存解决方案,是一种经济、安全的碳捕集封存(CCS)方式。中国火山岩分布广泛,但对火山岩固碳潜力的研究还很欠缺。文章选择广东省雷州半岛火山岩为研究区,利用MapGis软件,建立雷州半岛火山岩厚度分布的矢量地理信息数据库,插值得到三维网格化数据体;基于火山岩矿化封存机制和CO₂矿化封存潜力评估方法,对雷州半岛火山岩CO₂理论矿化封存潜力进行了计算。结果表明,雷州半岛火山岩总面积约3940 km²,总体积约257 km3,CO₂理论矿化封存量在19～459亿吨之间。其中以雷南火山岩区潜力最大,理论封存量为13～326亿吨;其次为雷北遂溪县以东、湛江市西部区域的火山岩区,理论封存量为2～56亿吨;东海岛区域火山岩,理论矿化封存量虽然不大(1.5～35亿吨),但因其与周边工业排放源较近,具有较好的源汇匹配条件,具备CCS潜力。研究结果不仅对于优选封存CO₂火山岩储集区带提供重要依据,同时为未来开...     

安徽贵池地区岩浆岩演化特征及其与金银多金属矿的关系

安徽贵池地区铜、铁、金、银、钼、硫等矿产资源丰富,近年来成为新的找矿热点区域之一。文章通过梳理近年来贵池地区地质、岩浆岩与金银多金属矿床的成矿关系研究成果,并总结该区主要成矿岩体的地球化学属性及成矿规律,发现该区大多数铜金多金属矿床的成矿岩体以花岗闪长（斑/玢）岩为主,成岩年龄集中在135～145/150 Ma,高Sr、低Y,轻稀土元素富集,大多数岩体具有埃达克（质）岩的地球化学特征。该区总体为由早期的埃达克（质）岩浅成侵入演变为晚期的A型花岗岩侵入,埃达克（质）岩对该区金银多金属成矿具有一定的指示作用,上述认识对拓展该区找矿思路具有一定的参考意义。     

基于高光谱技术的黑土地微量金属元素探测方法及地学意义

在土壤中重金属含量较低的情况下,重金属的高光谱特征响应非常微弱,不易构建精确的高光谱直接反演模型.为了解决上述问题,依据土壤化学变量间的理化性质,将重金属富集特征转移到与之相关的化学主量元素上,使重金属微弱的信息得以间接定量反演.文中以海伦市黑土土壤为研究对象,通过主成分分析、 聚类分析确定了主量元素氧化铁(Fe2O3...     

塔里木盆地古城墟隆起西端奥陶系碳酸盐岩储层特征及预测

塔里木盆地古城墟隆起西端发现了多层奥陶系碳酸盐岩储层,深入分析其储层特征及形成机理,对油气勘探开发具有重要意义.为此利用该研究区内岩心和测井资料,对该区的奥陶系碳酸盐岩储层类型和特征进行了研究,发现该区存在多种储层类型.结合研究区的构造演化特征和岩溶系统的分析,并通过与塔河地区的储层进行对比认为储层的原生孔隙、裂缝是次生孔隙和形成的基础条件,而构造运动产生的裂缝是促进岩溶发育、控制储集体发育的关键因素,而古城墟隆起西端内幕岩溶型储层主要发育在6300 m以下.进一步应用振幅变化率、相干体分析等技术,有效预测了古城墟隆起西端的岩溶型碳酸盐岩储层发育区.     

内蒙古京格斯台晚石炭世碱性花岗岩年代学及地球化学特征——岩石成因及对构造演化的约束

京格斯台碱性花岗岩出露于内蒙古东乌旗西北部的中蒙边境一带,是准噶尔-南蒙古-内蒙古碱性花岗岩带的一部分,为一套含钠铁闪石碱性花岗岩类。锆石LA-MC-ICPMS U-Pb测年获得了301.3±1.5Ma(n=21,MSWD=1.3)的年龄,表明侵位时代为晚石炭世。全岩地球化学分析显示样品具有高SiO2(75.16%~76.96%)、高碱(K2O=4.61%~5.04%,Na2O=3.98%~4.24%)、贫CaO(0.08%~0.25%)、MgO(0.07%~0.1%),低FeOt(1.05%~2.05%),高的FeOt/MgO比值(12.85~29.66),属于弱过铝质系列;富集Rb、Th、U、K等大离子亲石元素及Zr、Hf等高场强元素,弱亏损Nb、Ta,强烈亏损Ba、Sr、P、Ti等;稀土元素总量较低[ΣREE范围为(70.19~193.93)×10~(-6),平均值为126.82×10~(-6)],轻稀土略富集,具有明显的Eu负异常(δEu=0.03~0.07),呈类似"海鸥"型稀土配分模式。岩石学及地球化学特征表明京格斯台碱性花岗岩属于碱质A型花岗岩。锆石原位Hf同位素和全岩Nd同位素分析显示其具有亏损的Hf-Nd同位素组成εHf(t)和εNd(t)均为正值,Hf地壳存留模式年龄范围为385~1605Ma,并且多数集中于600~900Ma,二阶段Nd模式年龄范围为582~650Ma,这表明源岩为幔源新生地壳物质,代表了新元古代一次地壳增生。综合岩石学、岩石地球化学和同位素地球化学数据,我们认为京格斯台碱性花岗岩是由新生地壳,在晚石炭世贺根山洋闭合后的后造山伸展阶段,在上涌软流圈的加热及减压作用下部分熔融形成的,形成于后造山构造环境。     

珠江口盆地珠三坳陷文昌组有机质碳同位素异常成因

部分中国近海湖盆和大西洋裂谷盆地发现了腐泥型有机质碳同位素偏重的现象,并伴随异常高总有机碳含量和生烃潜力。本文依据泥岩有机碳测试、孢粉分析、主微量元素、泥岩和原油碳同位素及饱和烃色质色谱资料,并结合现代湖泊盘星藻发育特征,从有机质来源、古环境条件和有机质保存改造三个方面探讨了珠江口盆地珠三坳陷古近系文昌组碳同位素正偏移的成因机制。珠三坳陷文昌组碳同位素异常与气候、古生产力、古水深和藻类勃发等古环境因素有关。然而,从三级层序尺度看,古水深可能是一个不可忽视的重要因素：指示水深的Rb/K比值随深度加深而增加,与碳同位素和TOC含量变化趋势一致。同时现代湖泊研究也证实了盘星藻分布于不同水深范围,因此“深水型盘星藻”的繁盛很可能是珠三坳陷文昌组二段烃源岩碳同位素偏重的根本原因。     

滇西普朗斑岩铜矿床中磷灰石的地球化学特征及其地质意义

滇西普朗斑岩铜矿床位于三江特提斯构造带义敦岛弧南端,是晚三叠世甘孜-理塘洋壳俯冲背景下的成矿作用产物。本文选取普朗矿床含矿石英闪长玢岩和石英二长斑岩中蚀变和未蚀变磷灰石进行研究,以探讨其对成岩、成矿作用的指示意义。结果显示,相比于未蚀变磷灰石,蚀变磷灰石的Na、S、Mn、Ca、Y及REE等元素含量均有不同程度的降低。总体而言,普朗矿床中磷灰石均具有高Sr、δEu,低Y的特征,指示了其母岩浆具似埃达克质特点。本次研究表明磷灰石的卤素、Sr和REE可以用来追踪成矿母岩浆成分、氧化状态和结晶演化过程。与三叠纪不成矿的休瓦促岩体相比,普朗矿床成矿岩体的磷灰石具高δEu、低Mn和δCe的特点,且δEu和δCe总体呈负相关趋势,表明普朗矿床成矿岩体氧逸度相对较高。此外,磷灰石中(La/Sm)_N、(La/Yb)_N和(Sm/Yb)_N比值降低可能是岩浆中独居石结晶或含Cl热液出溶的结果。与邻区的春都矿床、白垩纪休瓦促成矿岩体对比研究表明,普朗斑岩成矿岩浆具有高Cl/F特征,可能形成于典型的大洋俯冲环境。     

云南马关碧(钾)玄质火山角砾岩中矿物混晶包体特征及其地质意义

在云南马关碧(钾)玄质火山角砾岩中发现了一类特殊包体,呈红色与黑色两种。经X射线粉晶衍射鉴定,红色者为以锰铝榴石为主要结晶相的隐晶—非晶质混晶,黑色者为以绿辉石为主要结晶相的隐晶—非晶质混晶。两种矿物混晶包体在一定程度上类似于熔浆玻璃或熔体囊,它们具有同源演化的相似地球化学特征。文中通过对两种矿物混晶包体的显微特征与地球化学分析研究表明,它们是亏损地幔部分熔融的产物,并作为一种不混溶熔体成分被碱性玄武岩浆携带、运移上升。它们代表了石榴石相(榴辉岩相)地幔源区组分,暗示新生代时期软流圈上涌除释放小体积交代熔体交代上地幔使其富集之外,还造成岩石圈地幔拆沉,尖晶石相地幔组分向石榴石相地幔组分转变。另外,据两种混晶包体与其他类型包体和寄主岩岩浆的不同来源,推测马关地区深部岩石圈地幔经交代作用发生过两次转换。首先是由原始地幔向亏损地幔转化,并发生部分熔融,其后是由亏损地幔转化为富集地幔,形成富碱岩浆和与其互不混溶的进一步富集成矿元素的地幔流体。由此暗示滇西地区与富碱斑岩有关的多金属成矿作用即受制于这一深部地质过程与壳幔混染机制。