促进我国大洋矿产资源商业化开发的思考

自1991年以来,我国大洋矿产资源开发事业取得了长足进步,包括大洋资源调查、技术装备研发、国际事务方面等。然而,与西方发达国家相比,我国大洋矿产资源开发事业仍存在较大差距,调查装备质量、标准化和国产化水平均仍较低,深海采矿、冶炼技术较为落后,商业化开发步伐远落后于发达国家。在西方国家广泛开展深海矿产开发技术研发的情况下,我国应加强深海矿产商业化开采的顶层设计研究,深化深海调查采矿冶炼技术研发,推动技术设备通用化和标准化。     

关于矿产资源勘查开采过程中关键节点的探讨

随着采矿等矿业活动在全球范围内的大面积进行,人们对矿山及其周边环境问题的关注度持续增加。电感耦合多接收等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)的出现推动了同位素的地球化学研究,也使得同位素示踪技术被广泛应用于探究矿山环境中的各类问题。为强调同位素示踪技术在复杂矿山环境中应用的重要性及其能解决科学问题的多样性,本文调研和分析了截至2022年7月国内外学者公开发表的借助同位素示踪技术测试、分析矿山水文环境中的地球化学过程及污染物来源/影响等方面的论文及其数据,研究区涵盖二十多个国家、四十多个地区。通过总结发现：水体氢、氧同位素示踪技术是矿山水源解析、水力联系研究及酸性矿山废水(AMD)源识别的有效工具;硫酸盐硫、氧同位素示踪技术为研究矿山环境中的硫酸盐来源、AMD酸化过程及污染、细菌硫酸盐的还原作用与元素迁移转化等提供重要支持;重金属(铅、镉、锌、汞等)同位素示踪技术是探究矿山及附近环境中的金属污染来源及不同来源贡献率的有效手段。大量研究表明,虽然同位素技术在解析矿山环境污染物来源和特征污染物迁移转化机制以及揭示矿山水文地球化学过程等方面起到重要作用,但目前的大部分研究局限于应用单一/少数同位素对矿山环境介质进行短时间示踪研究。因此,未来需进一步发展多同位素示踪技术,并对矿山环境中存在的各类问题进行长期、持续地监测调查,提出有效的污染防治新方法。

     

内蒙古贺根山蛇纹岩化流体来源的H-O-B同位素地球化学制约

对内蒙古贺根山蛇绿岩带内3个采样点的蛇纹岩样品开展了主量、微量元素和H-O-B同位素分析,以揭示其构造属性、蛇纹石化温度和流体来源。贺根山蛇纹岩具有低Al_2O_3含量(0.2%~1.3%)、高Mg~#(89~92)特征,为难熔地幔残余。蛇纹岩的U型稀土元素配分模式、相对富集LILE和亏损HFSE的微量元素地球化学特点,反映其原岩为化学成分高度亏损的俯冲带型(SSZ)超基性岩。样品的dD值相对均一(dD=-120‰~-133‰);理论计算显示,这些蛇纹岩的H同位素组成可能是蛇绿岩剥露地表后与区域大气降水发生再平衡作用的结果。贺根山蛇纹岩的d~(18)O变化在4.3‰~9.8‰之间,反映不同地点蛇纹石化的温度存在差别:其中贺根山东样品具有相对较高的d~(18)O值(d~(18)O=7.7‰~9.8‰),蛇纹石化温度为90~130℃,同时部分样品中出现碳酸盐矿物,表明蛇纹石化作用发生在近海底环境;小坝梁样品具有最低的d~(18)O值(d~(18)O=4.3‰~5.0‰),其蛇纹石化温度在205~235℃之间;贺根山南样品的d~(18)O值变化范围较大(d~(18)O=6.0‰~9.7‰),其蛇纹石化温度在90~170℃之间。3个采样点蛇纹岩的d~(11)B值也显示出一定的变化(d~(11)B=9.1‰~14.7‰),指示蛇纹石化流体来源于脱水的蚀变洋壳和海底沉积物;理论模拟和计算结果显示,这些板片流体的d~(11)B值变化在15‰~25‰之间。     

下地壳流变与造山带同挤压期地壳伸展的动力学关系

应用不可压缩非牛顿粘性流体的本构关系,对造山带同挤压期下地壳流变及其与上地壳构造伸展的动力学关系进行了二维有限元数值模拟. 结果表明,在板块侧向挤压下,当造山带山根下陷和地表隆起达一定程度后,地壳不同层圈岩石将发生复杂的粘性流变. 流变的运动学方式和分布范围不仅与时间有关、同时还受地壳厚度转变带形态的制约. 在构造挤压和山体荷载达到弹性平衡状态后,地壳流变首先发生在造山带下地壳山根,但经一定的Maxwell时间后,流变将不断局限于造山带前缘的厚度转变带. 这一流变方式的变化是导致造山带浅部地壳动力学转变的主要原因. 它造成造山带内上地壳最小主应力从近水平挤压不断转化为近水平拉张,由此使造山带前陆发生挤压冲断的同时,山体的核部发生上地壳的拉张伸展. 最后,应用这一结果讨论了青藏高原南缘南北向地壳伸展的动力学性质.     

高光谱遥感卫星技术及其地质应用

在收集国内外高光谱技术发展、地质应用与研究实例资料的基础上,主要介绍了国内外高光谱地质应用的现状及其主要进展,并简要介绍了高光谱地质应用的主要技术。结合地质应用成功的实例,分析了高光谱遥感卫星技术在矿物识别与填图、岩性填图、矿产资源勘探、矿业环境监测、油气渗漏监测等地学方面的应用优势与前景,同时指出了目前高光谱遥感卫星技术地质应用存在的主要问题与发展趋势。     

护桩在强风化软岩CFG桩复合地基中的应用

通过对CFG桩复合地基性能分析发现,CFG桩-筏复合地基在边桩外侧约一倍桩距的区域形成了一条塑性变形带,是导致复合地基的整体失稳的主要原因。在塑性变形带增加一排护桩,并对加桩前后复合地基的应力变化、地基沉降等特征进行对比分析,发现加桩后地基性能得到明显改变,在相同条件下,地基沉降量明显减少,地基稳定性明显提高。     

初值及物理过程对\

利用国防科技大学全球中期数值天气预报模式（YinHe Global Spetral model,YHGS）产品驱动WRF对2018年7月4日华中地区暴雨过程进行模拟,并与ERA-interim资料作初始场模拟结果对比,评估YHGS模式产品在此次暴雨过程预报中的应用能力。结果表明：（1）WRF-YHGS对2018年7月4日华中地区暴雨过程有一定的预报能力,其模拟的大尺度环流形势、水汽收支量变化趋势与WRF-ERA有着很好的一致性,YHGS模式产品驱动中尺度数值预报是可行的。（2）WRF-YHGS模拟效果较WRF-ERA差,但大雨量级WRF-ERA湿偏差较大,两组试验各物理量模拟结果存在一定差距,且随着积分时间的增加差异逐渐增大。（3）WRF-YHGS、WRF-ERA模拟结果的差异主要来自YHGS与ERA初始场中差异较大的次天气尺度运动和YHGS全球模式预报场误差两个方面。

     

琼东南盆地中央峡谷上新统块体搬运沉积体系地震特征及其分布

根据琼东南盆地深水区高分辨率2D/3D地震资料精细解释,和基于三维地震资料的相干分析,在琼东南盆地中央峡谷区发现了多期次的块体搬运沉积体系(MTDs)。研究表明,该区域块体搬运沉积体系包括3个主要的结构单元,即头部拉张区、体部滑移区和趾部挤压区,不同位置地震特征不同。大规模的块体搬运沉积体系构成了琼东南盆地中央峡谷区新近系以来地层中的重要沉积单元,并对深海沉积物的空间展布有重要的控制作用。上新世发育的一期块体搬运沉积体系,分布面积达300 km2,厚度达240 m,平面展布形态似扇形。高沉积物供给速率和不断的构造活动可能是该区域MTDs发育的主要原因。此外,地震活动、海平面变化也间接影响了MTDs的发育。     

基于离散元方法的落石碰撞破碎研究

落石是山区公路边坡常见的地质灾害。落石撞击破碎是落石灾害中常见的现象,落石破碎致使运动轨迹改变往往会增大落石的危害性,但其通常未被考虑到落石的防护设计中。因此,落石破碎机理的研究对落石防护措施设计有重要的指导意义。本文运用离散元方法（离散元开源软件Esys-Particle）模拟落石铅直撞击地面的过程。在模型中,落石由大量的颗粒组成,并且相邻的颗粒由可断裂的黏结材料黏接;地面由一层固定的颗粒组成,从而模拟地面的摩擦、弹性变形性质。模型模拟出落石反弹、破碎和粉碎等过程,分析黏结材料的杨氏模量、颗粒间凝聚力和内摩擦角对落石撞击地面过程的影响,得出落石撞击过程中破坏率和动能的变化过程。研究发现：当杨氏模量和凝聚力的比值较小时,落石将会发生反弹;当杨氏模量和凝聚力的比值增大到一定程度时,落石将会破碎成不同大小的块体;当杨氏模量和凝聚力的比值超过一定限度时,落石将会破碎成非常细小的块体;内摩擦角的变化对撞击过程影响非常小。