洞穴滴水、石笋中元素及元素比值对气候环境变化响应的研究进展

滴水/石笋元素是除δ18O和δ13C,研究气候环境变化的又一重要代用指标。外界气候环境变化通过改变表层岩溶带和岩溶含水层中的水文环境,甚至洞穴环境,进而影响元素的溶解、运移和沉淀过程,从而使得滴水/石笋中元素表现一定的变化规律。本文通过分析影响洞穴滴水元素及元素比值变化的因素：元素来源、水—岩相互作用和滞留时间、差异性淋滤、先期碳酸盐沉淀及分配系数的基础上,从元素对岩溶区“二元结构”和极端天气/气候事件响应的角度,探讨了滴水/石笋中元素的气候环境指示意义。取得了以下认识：① 强降水带来的冲刷作用和溶解作用,促进土壤和基岩中元素、胶体和天然有机质（NOM：Natural Organic Matter）等物质在短时间内快速溶解和运移,使滴水中元素含量增加;但随着降水增多带来的稀释作用,使得滴水/石笋中Mg,Sr和Ba等元素含量降低,因此,单一元素的解译较为复杂;② 基岩/溶液中元素溶解和沉积的差异,导致元素相对含量的变化,使得元素X/Ca值对外界环境的响应具有一致性,尤其是Mg/Ca和Sr/Ca值：在干旱条件下,降水减少导致方解石先期沉积（PCP：Prior Calcite precipitation）作用增强,使Mg/Ca和Sr/Ca值增大。但目前存在着一些问题：① Mg/Ca和Sr/Ca值变化对强降水事件的响应并不明显,可能与新、老水混合及元素溶解过程中的溶解比例差别不大有关;② 多源、多期混合水源会导致洞穴滴水元素对极端事件响应减弱;③ Mg/Ca和Sr/Ca的变化为解释δ18O的“雨量效应”及“源效应”提供了见解,但元素变化能否反映季风强度的变化,仍有待进一步的研究。基于以上认识,笔者提出开展更加系统的大气—土壤—包气带—洞穴的监测;开展更高分辨率、更长时间尺度的洞穴监测;开展多区域、多洞穴系统对比研究来更加深入地开展洞穴石笋元素研究。     

基于Sentinel-1卫星数据的北极西北航道通航适宜性分析

北极西北航道对北极资源开发与世界贸易格局有重要影响。针对当前西北航道通航适宜性时空变化分析研究中时空分辨率低、时效性差等问题,利用2015—2019年每年9月及2019年8月1日至9月20日的Sentinel-1 SAR数据,基于k均值非监督分类方法反演了十米级高空间分辨率海冰密集度。通过长时序宏观跟踪和短时序精细分析西北航道全线通航窗口,并以70%的海冰密集度作为阈值,测算了西北航道经过重要海湾及海峡累计不可通航的次数。结果表明：西北航道的航情随冰情而变,通航能力尚不稳定。具体来说,西北航道的冰情呈现东轻西重、南轻北重的格局,不可通航节点个数东少西多、南少北多。2018年9月西北航道通航情况最差,高于可通航阈值的海冰覆盖面积占总航道面积的35.24%,共有10个不可通航节点。2016年和2019年9月的通航情况较好,阿蒙森湾—科罗内申湾—毛德皇后湾—维多利亚海峡—富兰克林海峡—皮尔海峡—巴罗海峡—兰开斯特海峡段航道（航道C）可实现全线通航。进一步通过小尺度时间窗口研究发现,西北航道的最佳通航窗口为8月下旬至9月上旬,期间共出现3条全线通航的航道;最佳通航路线为航道C,其连续通航时间长达30天。     

裂变径迹热年代学在珠江口盆地渐新统珠海组物源分析中的应用*

渐新统珠海组是南海北部珠江口盆地的主要储集层发育层位之一,但其物源区位置、沉积物搬运路径等关键问题仍存在争议。为此,选取珠江口盆地不同构造单元3口关键井珠海组上段砂岩样品开展锆石裂变径迹(ZFT)、磷灰石裂变径迹(AFT)热年代学研究,进而开展珠海组物源分析。盆地西部西江凹陷XJ28井与白云凹陷LW3井ZFT、AFT年龄组分相似,包含晚三叠世的ZFT年龄组分,且ZFT、AFT主要年龄组分分别为白垩纪、古新世;盆地东部陆丰凹陷的LF7井ZFT、AFT年龄组分明显比前2口井偏年轻,ZFT主要年龄组分为古新世。3口井的ZFT、AFT年龄组成表明其珠海组上段物源均主要来自珠江口盆地北侧的华南地块,但盆地西部与东部显示出明显的物源差异。盆地西部XJ28井以及LW3井物源特征总体一致,均由古珠江水系供源,其物源以珠江流域中生代花岗岩为主,还包括华南地块腹地的中生代沉积岩。盆地东部LF7井的物源主要为陆丰凹陷北侧的沿海中生代花岗岩,物源组成相对简单,沉积物搬运距离相对较短。     

加里曼丹岛南缘中中新世沉积特征及其主控因素探讨

加里曼丹岛地处东南亚区域中心位置,新生代以来其最显著的构造特征是伴随东南亚板块构造运动经历了逆时针旋转过程。重点针对中新世时期东南亚区域大规模构造事件,开展区域构造—沉积响应特征研究。基于加里曼丹岛东南部库泰盆地中新世三角洲沉积体系特征研究成果,结合加里曼丹岛南部东爪哇盆地中新世半深海斜坡—盆底沉积体系特征分析,综合探讨加里曼丹岛南缘中新世区域构造反转—沉积响应特征。中中新世时期15 Ma左右,形成了大规模马哈坎进积型三角洲沉积体系雏形;依据钻井与地震数据约束,推断东爪哇盆地中新世半深海斜坡—盆底沉积体系初始发育时间为16～15 Ma,2种沉积体系初始发育时间基本一致。推断东南亚区域中中新世时期大规模构造反转事件是加里曼丹岛南缘2种沉积体系发育的主要控制因素;而同时期库泰盆地开阔深水环境和东爪哇盆地东西向狭长延伸半深海环境,分别为库泰盆地大规模进积型三角洲沉积体系和东爪哇盆地半深海浊积体发育创造了充足的可容纳空间。     

海洋Re、Mo和U对氧化还原环境的指示作用

氧化还原敏感微量元素 Re、Mo 和 U 主要依靠扩散作用通过沉积物—水界面,在不同氧化还原条件下的沉积物中自生富集,Re在轻度还原的次氧化沉积环境中富集,Mo在还原性更强的硫化环境中富集,而 U 具有较宽的富集沉积深度区间。Re、Mo和 U 独特的地球化学行为使其可用于指示海洋环境的氧化还原状态,其在沉积物中的自生富集程度与沉积时所处的氧化还原条件具有良好的相关性：Re、Mo 和 U 在氧化沉积环境(Re/Al<1.3×10^-7,Mo/Al<0.4×10^-4)和季节性缺氧区覆盖的沉积环境中富集程度较小,在常年性缺氧区覆盖的沉积环境(U/Al>5×10^-4,Mo/Al>5×10^-4)和硫化沉积环境(Mo/Al>5×10^-4)中富集程度较大。除依据其地球化学行为特征和相对富集程度进行定性分析之外,还可以结合元素富集系数(TM_EF<1 表示亏损,TM_EF>1 表示富集,TM_EF     

Experimental research on macroscopic and mesoscopic evolution mechanism of land subsidence induced by groundwater exploitation

Natural Hazards - Land subsidence induced by groundwater exploitation is a typically multi-scale and multi-field coupling process. The adjustment process and action mechanism of soil mesostructure...     

Diurnal Variations of Carbon Dioxide, Methane, and Nitrous Oxide Vertical Fluxes in a Subtropical Estuarine Marsh on Neap and Spring Tide Days

Measuring fluxes of greenhouse gases (GHGs) is fundamental to estimating their impact on global warming. We examined diurnal variations of carbon dioxide (CO₂), methane (CH₄), and nitrous oxide (N₂O) vertical fluxes in a tidal marsh ecosystem. Measurements were recorded on neap and spring tide days in April and September 2010 in the Shanyutan wetland of the Min River estuary, southeast China. Here, we define a positive flux as directing into the atmosphere. CH₄ fluxes on the diurnal scale were positive throughout, and CH₄ emissions into the atmosphere on neap tide days were higher than on spring tide days. CH₄ releases from the marsh ecosystem on neap tide days were higher in the daytime; however, on spring tide days, daily variations of CH₄ emissions were more complex. The marsh ecosystem plays a twofold role in both releasing and assimilating CO₂ and N₂O gases on the diurnal scale. Average CO₂ fluxes were positive on the daily scale both on neap and spring days and were greater on the neap tide days than on spring tide days. Diurnal variations of N₂O fluxes fluctuated more. Over the diurnal period, soil temperature markedly controlled variations of CH₄ emissions compared to other soil factors, such as salinity and redox potential. Tidal water height was a key factor influencing GHGs fluxes at the water–air interface. Compared with N₂O, the diurnal course of CO₂ and CH₄ fluxes in the marsh ecosystem appeared to be directly controlled by marsh plants. These results have implications for sampling and scaling strategies for estimating GHGs fluxes in tidal marsh ecosystems.     

鄂尔多斯盆地东南缘上三叠统长8段砂岩储层 成岩作用与孔隙演化

鄂尔多斯盆地东南缘上三叠统延长组长8是该区油藏的主力储集层,主要为一套湖泊-三角洲相砂岩,储集岩主要为长石砂岩及长石岩屑砂岩.以岩心观察为基础,结合薄片鉴定、扫描电镜、压汞测试、X-衍射、包裹体测温、R.测定等方法认为,研究区延长组砂岩经历了压实、胶结、溶解、交代等成岩作用,成岩阶段已达中成岩阶段A期.成岩作用成为控制该区物性的一个关键因素,早期的机械压实和胶结作用使原生孔隙大量丧失,有机质分解形成的酸性流体使储集层中长石等易溶组分的溶蚀对储层物性起到重要的改善作用,成岩阶段后期以(含铁)碳酸盐胶结物为主的胶结又使砂岩致密化.成岩作用中的孔隙演化特征对鄂尔多斯盆地上三叠统延长组低渗透储集层的开发具有积极的意义.     

长江口沉积物-水界面砷的迁移转化机制与微生物调控分析

为探析长江口沉积物-水界面砷的迁移转化机制,本文分析了2019年夏季长江口4个站位上覆水和间隙水中总As浓度及形态的剖面变化特征,耦合氧化还原敏感元素(Fe、Mn和S)的剖面变化剖析了沉积物-水界面砷循环的Fe-Mn-S控制机制,同时结合砷相关功能基因探讨了沉积物-水界面砷迁移转化的微生物调控过程,估算了沉积物-水界面总As的扩散通量。结果表明,除A7-4站位外,长江口其他3个站位间隙水总As以As³⁺为主要存在形态,且总As浓度均在上覆水中为最低值(0.748~1.57 μg·L^-1),而在间隙水中随着深度增加而逐渐增加并在6~9 cm深度达到峰值(7.14~26.9 μg·L^-1)。间隙水总As及As³⁺浓度的剖面变化趋势与溶解态Fe²⁺、Mn²⁺相似,其均在中间层出现高值,说明沉积物Fe/Mn还原带砷的释放可能是随固相Fe(Ⅲ)或Mn(Ⅳ)的还原而转移到间隙水中的。氧化层和Fe/Mn还原带过渡区间隙水砷浓度与砷异化还原菌功能基因arrA和arsC丰度存在对应关系(除A1-3站外),说明砷异化还原菌将溶解As⁵⁺或固相As⁵⁺还原为溶解As³⁺可能是该过渡层砷迁移转化的另一重要过程。硫酸盐还原带的间隙水总As和As³⁺浓度降低,但由于间隙水的低S^2-浓度不利于砷硫化物生成,因此深层间隙水砷可能与铁硫矿物结合而被移除。底层环境氧化还原条件是影响沉积物-水界面砷迁移转化的重要因素,随底层水DO浓度的降低,砷迁移转化更倾向于微生物还原控制。长江口沉积物-水界面总As的扩散通量为1.18×10^-7~2.07×10^-7 μmol·cm^-2·s^-1,均表现为沉积物间隙水中总As向上覆水释放,即沉积物是研究区域水体总As的来源之一。     

基于三维矿化域模型的泥河铁矿床动态储量估算

基于泥河铁矿床矿体地质特征的详细研究,本文结合边界品位指标以及样条曲线方法对矿体边界进行简化平滑处理,并通过对各剖面的矿体解译边界进行圆滑渐变处理建立控制矿化边界的矿化域模型.基于矿化域模型,用于储量估算的样品分析数据具有更好的连续性和全面性,避免了双指标圈矿带来的矿体形态过度复杂和在三维空间内不可避免的空间占位现象.基于矿化域模型进行的储量估算,可以更快速、合理地获取矿体品位的空间分布特征,从而提高金属矿床储量估算结果的准确性和合理性.