面向应用的航天遥感科学论证研究

为适应中国民用航天遥感从科学试验向业务服务模式转变,更好地探索、了解与解决应用需求与航天遥感系统对接等方面遇到的技术问题,促进航天遥感统筹协调可持续发展,中国适时于2004年成立了国家航天局航天遥感论证中心。10余年来,论证中心以航天遥感系统为研究对象,系统开展了面向应用的航天遥感科学论证概念、理论方法、技术工程与应用研究。本文是论证中心团队长期从事航天遥感科学论证研究与实践的系统总结,介绍了遥感论证初步认知、遥感论证关注问题、遥感论证理论体系与模型方法集、遥感论证能力建设及遥感论证实践等方面内容,给出了遥感论证定义并详细分析了研究范围和内容,提出了由知识维、进程维和逻辑维所组成的遥感论证作用域3维空间结构,指出社会发展加快和信息化水平提高,带动整个航天遥感数据信息链向更大规模、更短响应时间周期、更综合数据集成、更高数据质量、更加智能化方向发展,航天遥感系统将进入新的"智慧遥感"发展阶段。得益于十余年来中国民用航天快速发展,我们经历了风云三号新型载荷校飞、多角度多光谱偏振遥感器论证、环境星应用工程论证等实践,取得了多方面理论方法的突破,并应用到2030民用航天发展规划、高分辨率对地观测系统、国家自然灾害空间信息基础设施、国家民用空间基础设施中长期发展、2030中国综合地球观测系统规划等论证当中。经过不断实践,快速迭代,形成了遥感论证理论体系及相应的十大模型方法,包括遥感信息流模型、遥感信息特征模型、遥感信息应用模型、遥感信息量分析模型、遥感数据工程模型、航天遥感系统结构模型、航天遥感系统状态描述模型、航天遥感系统质量模型、航天遥感系统发展动力模型及能力体系模型。这些模型方法全面反映了航天遥感系统特征、结构、状态、发展动力、条件等,可广泛用于对航天遥感系统进行顶层设计、规划、考察、分析、评价、预测,并开展实践探索。     

结合投影变换和相位相关的海冰运动监测

为提高对渤海海冰旋转和平移运动的监测精度,提出一种基于投影变换的相位相关跟踪方法。选取连续8景静止水色成像仪(GOCI)图像序列,根据特征图像窗口的投影变换构造辅助函数,通过寻求函数最优解得到旋转角度集合,选择修正相关系数确定最佳旋转角度,同时根据相位信息实现海冰样本间亚像素级别的平移跟踪,消除传统相位相关法中因忽略图像相频特性所造成的匹配误差。实验结果表明,以手动测量的旋转角度为基准,该方法和传统相位相关法的旋转监测均方根误差的最大值/平均值分别为0.59/0.50与1.41/0.94,跟踪速度提高了50.6%;海冰平移运动的速度矢量与辽东湾的现场实测数据及历史资料记录数据基本一致。该方法对渤海海冰旋转和平移运动具有较好的跟踪效果。     

不同遥感影像的城市热岛空间分布特征分析

针对传统的地面观测方式很难全面掌握城市地面热岛的空间分布情况的问题,该文将HJ-1B卫星热红外图像代表的亮温图和采用HJ-1B卫星反演的温度图像正规化,利用量化等级体系对同一地区的亮温分布图和温度分布图进行划分,提出并采用间隙度指数对不同影像的高温区进行空间分布进行评价。实验结果表明:基于热红外影像的城市热岛空间分布比基于热红外影像反演的温度图的热岛空间分布更为集中,为研究不同影像之间的城市热岛空间分布提供了一种评价方法。     

华北克拉通东部鲁西早白垩纪基性岩墙成因:来自锆石年龄、地球化学和Sr-Nd-Hf同位素的证据

中生代基性辉绿岩墙广泛分布于华北克拉通东部山东地区。本研究给出代表性岩墙的U-Pb锆石年龄、地球化学和Sr-Nd-Hf同位素证据,4个代表性锆石的LA-ICP-MS年龄范围处于121.9±0.6Ma和124.3±0.5Ma之间(早白垩纪)。岩石的主量元素组成变化较小,岩石富集轻稀土元素和大离子亲石元素(如,Rb、Ba、U、K和Pb),以及亏损高场强元素(如,Nb、Ta和Ti)。另外,基性岩墙具有相对一致的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i比值(~0.7098),负的ε_Nd(t)值(-14.7~-14.5)、ε_Hf(t)值(-31.4~-26.7)和高的Hf模式年龄(t_DM1=1817~2024Ma)。研究显示基性岩墙来自富集岩石圈地幔的部分熔融作用,并在上升侵位过程中经历了一定程度的地壳混染作用影响。总体研究表明,基性岩墙的成因机制与扬子克拉通与华北克拉通的碰撞有关,岩浆源区为晚中生代前受俯冲扬子地壳沉积物交代后的富集岩石圈地幔。     

Status of Stratigraphy Research in China

Scientific research and productive practice for earth history are inseparable from the accurate stratigraphic framework and time framework. Establishing the globally unified, precise and reliable chronostratigraphic series and geological time series is the major goal of the International Commission on Stratigraphy(ICS). Under the leadership of the ICS, the countries around the world have carried out research on the Global Standard Stratotype-section and Points(GSSPs) for the boundaries of chronostratigraphic systems. In the current International Chronostratigraphic Chart(ICC), 65 GSSPs have been erected in the Phanerozoic Eonothem, and one has yet been erected in the Precambrian Eonothem. Based on the progress of research on stratigraphy especially that from its subcommissions, the ICS is constantly revising the ICC, and will publish a new International Stratigraphic Guide in 2020. After continual efforts and broad international cooperation of Chinese stratigraphers, 10 GSSPs within the Phanerozoic Eonothem have been approved and ratified to erect in China by the ICS and IUGS. To establish the standards for stratigraphic division and correlation of China, with the support from the Ministry of Science and Technology, the National Natural Science Foundation of China and the China Geological Survey, Chinese stratigraphers have carried out research on the establishment of Stages in China. A total of 102 stages have been defined in the "Regional Chronostratigraphic Chart of China(geologic time)", in which 59 stages were studied in depth. In 2014, the "Stratigraphic Chart of China" was compiled, with the essential contents as follows: the correlation between international chronostratigraphy and regional chronostratigraphy of China(geologic time), the distributive status of lithostratigraphy, the characteristics of geological ages, the biostratigraphic sequence, the magnetostratigraphy, the geological events and eustatic sea-level change during every geological stage. The "Stratigraphical Guide of China and its Explanation(2014)" was also published. Chinese stratigraphers have paid much attention to stratigraphic research in south China, northeast China, north China and northwest China and they have made great achievements in special research on stratigraphy, based on the 1:1000000, 1:250000, 1:200000 and 1:50000 regional geological survey projects. Manifold new stratigraphic units were discovered and established by the regional geological surveys, which are helpful to improve the regional chronostratigraphic series of China. On the strength of the investigation in coastal and offshore areas, the status of marine strata in China has been expounded. According to the developing situation of international stratigraphy and the characteristics of Chinese stratigraphic work, the contrast relation between regional stratigraphic units of China and GSSPs will be established in the future, which will improve the application value of GSSPs and the standard of regional stratigraphic division and correlation. In addition, the study of stratigraphy of the Precambrian, terrestrial basins and orogenic belts will be strengthened, the Stratigraphic Chart of China will be improved, the typical stratigraphic sections in China will be protected and the applied study of stratigraphy in the fields of oil and gas, solid minerals, etc. will be promoted. On the ground of these actions, stratigraphic research will continue to play a great role in the social and economic development of China.     

低电压偶极地电提取装置在广西昭平古袍金矿区试验效果

通过在广西昭平古袍金矿区已知矿体上方进行的低电压偶极地电提取装置地电提取试验研究,显示阴极提取和阳极提取在已知矿体上方都获取到了清晰的地电提取异常。在矿头位置,阳极提取量比阴极提取量要大,而在矿体隐伏端,阴极的异常特别明显。阳极与阴极提取量之间几乎没有相关性。将阴离子与阳离子累加能更加清晰地指示出矿体的位置。说明地电提取测量法在广西大瑶山古袍金矿区寻找隐伏金矿是可行的,并且用偶极地电提取装置寻找隐伏金矿效果会更好。     

电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定水系沉积物中的铌钽锆铪

建立电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定水系沉积物中铌、钽、锆、铪四种元素的分析方法。将样品与氢氧化钠、过氧化钠混合物放入高温炉中,熔融分解完全,用热水提取,过滤后弃去滤液,将滤纸及沉淀用酒石酸-盐酸溶液溶解,稀释至刻度测定。方法检出限(3s)为:LD(Nb)=0.08μg/g,LD(Ta)=0.04μg/g,LD(Zr)=0.5μg/g,LD(Hf)=0.04μg/g,精密度(RSD%,n=6)为:0.84%~4.21%。该测定方法具有灵敏度高、精密度好、分析速度快、线性范围宽、操作性强等优势。采用该方法对国家一级标准物质进行测定表明,其结果与标准值吻合。此方法已在实际地质调查样品分析中得到应用。     

不同近岸河床组成情况下岸坡崩塌试验

在弯道水槽中开展6组试验,分别用非黏性土及黏性土填筑河床,研究相同水力作用下近岸河床组成对黏性岸坡崩塌的影响规律。研究发现,在试验给定的岸坡及河床组成情况下,非黏性河床凹冲凸淤且总体表现为淤积,近岸河床及凹岸岸坡冲刷强度大,凸岸附近床面上泥沙掺混较明显;黏性河床及凹岸岸坡均被冲刷,河床主流区冲刷强度比近岸河床及凹岸岸坡大。相较于黏性河床,非黏性河床近凹岸处较易冲刷,水流结构重新调整,凹岸坡脚处水流流速及紊动能可增至2倍左右,环流强度可增至11倍,加速了岸坡崩塌及崩塌体的分解输移;非黏性河床近凹岸坡脚处变形以及凹岸岸坡崩塌量均相对较大,岸坡崩塌强度为河床淤积强度的2~4倍,崩塌物质可充分补给河床的泥沙来源;经水力冲刷后非黏性河床组成情况下形成的河道滩槽高差相对较小,河道横断面相对宽浅。     

北京平原区晚中生代安山岩锆石U-Pb年代学及其地质意义

本文对北京平原区Jr173井和Jr176井安山岩进行了SHRIMP和LA-LCP-MS锆石U-Pb定年,用以精确限定北京平原区火山岩时代、盆地形成与地貌转变之间的关系。2个安山岩中的锆石多晶型良好,具有典型的生长环带和较高的Th/U比值,显示其为岩浆锆石。Jr173井底部安山岩14颗锆石的206Pb/238U年龄可分为两组,其加权平均年龄分别为122.6Ma和138.4Ma;Jr176底部安山岩53颗锆石的206Pb/238U加权平均年龄为122.63Ma,表明该期火山岩的形成时代为早白垩世晚期,与前人认为的侏罗纪有较大区别。结合前人资料,北京地区沿着黄庄-高丽营断裂一线形成断陷盆地,西部隆升为山脉,东部下降为平原,就其安山岩喷发时代、空间展布和盆地发育特征而言,可视为中国东部晚中生代构造演化的一个缩影。     

华南大规模低温成矿的主要科学问题

大面积低温成矿是全球独特的重要成矿事件。华南地区扬子地块西南部面积约50万平方千米的广大范围,低温矿床广泛发育,包括卡林型金矿床、MVT型Pb-Zn矿床和脉型锑、汞、砷等矿床,构成华南低温成矿域。该成矿域由川滇黔接壤区的Pb-Zn、右江盆地Au-Sb-As-Hg和湘中盆地Sb-Au等三个矿集区组成。其中的矿床主要赋存于沉积岩中,受断裂构造控制,形成于100~250℃的低温条件下。以往的研究取得了重要进展,但成矿时代、成矿动力学背景、成矿物质基础和成矿过程等关键科学问题一直悬而未决。近年的研究表明,这些矿床可能形成于200~230Ma(印支期)和130~160Ma(燕山期)两个时期,除川滇黔Pb-Zn矿集区由盆地卤水演化成矿外,其余两个矿集区的形成可能均受印支期和燕山期的深部岩浆活动驱动,尽管成矿流体中的水主要是大气成因地下水。本专题报道了近年来这些方面的最新研究进展,包括20篇文章,主要涉及这些低温矿床的地质地球化学特征、成矿时代、矿床成因和成矿动力学背景等。