Advances and limitations in establishing a contiguous high-resolution atmospheric radiocarbon record derived from subfossil kauri tree rings for the interval 60–27 cal kyr BP

Radiocarbon dating is the most widely applied and reliable dating technique for providing chronological control during Marine Isotope Stage 3 (MIS3; ∼60–27 cal kyr BP). Past variations in the atmospheric concentration of radiocarbon mean a calibration curve is required. IntCal20 and SHCal20 calibration curves covering MIS3 are presently largely based on non-atmospheric records which, in combination with larger radiocarbon (¹⁴C) dating uncertainties, results in significant smoothing and reduced resolution in calibration curve structure. Floating tree ring radiocarbon chronologies that are wiggle-matched to other palaeo records (particularly to Hulu Cave speleothems) have the potential to provide detailed structure to the MIS3 portion of extant calibration curves. New Zealand subfossil kauri (Agathis australis) trees are long-lived and are useful for constructing temporally-floating MIS3 atmospheric radiocarbon datasets. This paper presents extant and emerging data from several important Northland subfossil kauri locations (Omaha, Babylon Coast, Bream Bay, Kai Iwi Lakes, Mangawhai). We show the span of seven floating MIS3 kauri sequences (individual trees and chronologies) from which sequential radiocarbon series covering a total of 7556 years is now in development (representing 23% of the period 60–27 cal kyr BP). We also report radiocarbon dates for an additional 34 ancient kauri from MIS3 that can provide additional coverage. After these floating subfossil wood sequences have been produced, close to 40% of MIS3 (12,420 years) will be covered by contiguous subfossil kauri radiocarbon measurements. Based on our findings, we discuss the prospects and limitations for obtaining a highly resolved and precise atmospheric radiocarbon calibration curve comprehensively covering MIS3 using subfossil kauri.     

A method to evaluate the degree of bleaching of IRSL signals in feldspar: The 3ET method

In addition to dating, IRSL luminescence signals can preserve information about erosional, transport, and depositional histories of a population of grains. Knowledge of the degree of bleaching can be useful in understanding the processes that occurred during previous depositional events, as certain transport conditions result in a well bleached signal, while others result in grains retaining an inherited signal from prior events. This information can be accessed by making single-grain IRSL measurements across successively increasing temperatures, thereby isolating signals from traps of different bleachabilities.A new approach offers a way to evaluate the completeness of bleaching of a grain by testing patterns of equivalent dose (D_E) values measured at three elevated temperatures (3ET), 50, 125, and 225 °C. Consistent D_E estimates across two or more temperatures suggest a single bleaching event of sufficient duration to fully depopulate the traps involved. Incompletely bleached grains with inconsistent D_E values across temperatures will lack a 3ET “plateau.” Modes in the distribution of D_E values for fully bleached grains can suggest depositional ages, subject to assessment of fading. We developed a Python code in a Jupyter Notebook environment for data analysis and visualization to expedite processing the large data sets produced by the 3ET protocol.The 3ET protocol was tested on a radiocarbon dated sequence of playa samples from California, USA and on a set of fluvial terraces in the Marlborough region of New Zealand as part of a larger project to reconstruct regional seismic history. Where standard pIRIR apparent ages can be inconsistent or ambiguous, 3ET age estimates produce generally consistent apparent ages. Modes of 3ET plateaus can be used to infer the most recent and prior events that resulted in a sub-population of grains being fully bleached. These initial results suggest that the 3ET method can be useful to characterize both the age and degree of bleaching of depositional events.     

基于3D-DIC的砂岩裂纹扩展及损伤监测试验研究

裂纹监测对岩石损伤演化的认识至关重要。为研究岩石裂纹扩展及损伤变形特性,开展了含不同倾角（0°～90°）预制裂隙的标准细黄砂岩样的单轴压缩试验。利用三维数字图像相关技术（3D-DIC）获取岩样三维空间坐标下的应变分布,并结合声发射从光学与声学的角度监测了裂纹的扩展演化。由此提出了一种裂纹主应变的计算方法,定量表征岩石劣化的损伤变量D值。最后,探讨了由声发射与损伤变量D值确定岩样特征强度的影响因素。结论如下：（1）裂纹主应变反映了岩样受荷过程中同源裂纹在时间上的变化速率与空间上的扩展趋势,能较好地表征岩石的开裂行为;（2）声发射适用于确定岩样的起裂应力,不适用于损伤应力的确定,损伤变量D值所确定的起裂应力滞后于声发射,但适用于损伤应力特征值的确定;（3）结合声发射与DIC技术确定的归一化起裂应力范围为0.63～0.94、归一化损伤应力的范围为0.83～0.99;（4）预有裂隙会影响岩石的材料力学性能。随着倾角的增加,岩石的起裂应力、损伤应力及峰值应力呈增长的趋势,由于难以形成局部应变场聚集,裂纹的萌生与起裂更加困难。结果表明,3D-DIC技术的利用可以提高对岩石开裂行为的理解,对岩石的损伤监测与判识更有重要的意义。     

应力幅值比对土-结构接触面非共轴特性影响研究

运用80 t大型三维多功能土工试验机（3DMAS）,进行了不同应力幅值比下粗粒土与结构接触面大型三维循环直剪试验,深入分析了应力控制往返椭圆剪切路径下接触面切向位移、非共轴角和剪切柔度等三维力学特性以及应力幅值比的影响规律。应力控制往返椭圆剪切路径下,接触面产生了明显的x向和y向位移、非共轴角和剪切柔度。x向和y向位移幅值、剪切柔度峰值均随循环剪切的进行逐渐减小而后趋于稳定,表现出演化特性。非共轴角受切向应力幅值及切向应力增量方向共同影响,其最值、稳定值随循环周次基本保持不变;正向剪切时非共轴角最大值（最小值）与反向剪切时最小值（最大值）基本出现在同一位置。接触面剪切柔度与非共轴角随旋转角度的变化趋势相反,剪切柔度的增加会抑制非共轴角的发展,反之亦然,两者对立统一。应力幅值比对接触面切向位移间椭圆关系及其时程变化形式、切向应力位移类椭圆关系等影响较小,主要影响切向位移幅值及其偏移程度、切向位移间椭圆关系的长短轴大小及方向、切向应力位移类椭圆关系的长短轴大小、非共轴角的数值及其随旋转角度的变化形式和最值出现位置、剪切柔度随旋转角度的变化形式和峰值及其产生位置等。应力幅值比越大,切向位移幅值越大、向负向偏移越大,剪切柔度峰值越大,随循环剪切的进行减小的速率越慢。应力幅值比ξ_τ=1和ξ_τ≠1时接触面非共轴角和剪切柔度随旋转角度的发展变化形式差别很大。     

城市地下空间开发利用地质适宜性三维评价指标体系研究——以杭州市为例

地下空间开发地质适宜性三维评价是合理进行地下空间立体化开发、降低开发地质风险的重要手段,也是当前研究热点。作为地质适宜性三维评价全过程的重要一环,科学合理地建立三维评价指标体系是其能否正确开展的前提基础。通过结合杭州城市地下空间开发面临的地质问题,在系统分析各评价指标对地下空间开发建设影响的特征基础上,以三维视角从地层三维结构等多个方面构建完成了一套具有多层次结构的三维评价指标体系,并采用层次分析方法对评价指标进行了目标权重的计算、一致性检验、排序和分析。该指标体系可划分为5个准则层21个指标层,相较于二维评价指标体系,通过融合三维地质模型和三维空间分析方法,使评价过程中能够考虑更多的评价因子,更好地描绘地下复杂的三维地质环境,丰富了三维评价结果的内涵。基于模糊综合评价方法的杭州钱江新城二期的三维评价应用成果表明,该指标体系为三维地质模型和三维空间分析方法之间的整合提供了有力的指导,为提升三维尺度下的地下空间开发地质适宜性评价精度和准确性提供了有力的支持。     

电感耦合等离子体发射光谱法测定硼硅酸盐玻璃中的硼等常见元素

硼硅酸盐玻璃中的硼、钙、镁、铝、铁、钛、硅等常见元素普遍采用各元素分别测定的方式进行分析,分析效率很低;而且硼的测定普遍采用容量法,当B2O3含量低于1%时,容量法测定误差较大。本文以KOH熔融的方式消解样品,采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)进行分析。通过实验研究了KOH用量和不同称样量对B2O3测定结果的影响。结果表明,KOH用量在3 g以上时有较好的熔样效率和熔样效果,称样量低于0.4 g对B2O3测定结果无明显影响,考虑到其他元素的测定,确定了KOH用量优选3 g,称样量优选0.1 g。在此条件下,测定B2O3等常见元素的精密度(RSD,n=6)≤2%,加标回收率在96.0%~105.6%之间,除Si O2测定误差较大外,其他元素的测定结果均令人满意。本方法确定的B2O3的定量限为0.067%,且对于B2O3最高含量达到16%的测定结果也令人满意,因此可测定B2O3含量的范围至少为0.067%~16%。当样品中的B2O3含量高于4%时,方法准确度和精密度与国家标准分析方法(容量法)相当;当B2O3含量低于1%时,方法准确度和精密度都优于容量法。与现有报道相比,本方法显著拓宽了B2O3的测定范围,并具有良好的准确度,而且在B2O3准确测定的同时,也实现了Ca、Mg、Al、Fe、Ti的定量分析和Si的半定量分析,大大提高了分析效率,可以实现硼硅酸盐玻璃中B2O3等常见元素的准确快速分析。     

新疆拉伊克勒克斑岩铜矿3D电性结构与找矿指示

拉伊克勒克铜矿是最近在新疆东准噶尔地区发现的斑岩型铜多金属矿床,矿区地表为较厚的第四系覆盖,矿体主要赋存在隐伏英云闪长岩中,确定岩体的范围和三维形态是寻找矿体的关键环节。为了查明拉伊克勒克深部隐伏岩体的空间特征,为下一步勘探工作提供参考依据,在矿区进行了AMT探测,经过数据处理及反演得到了9条电阻率拟二维断面图。反演结果表明,拉伊克勒克深部隐伏岩体与上覆地层电阻率差异明显,呈现高阻特征;岩体外层的中阻层为找矿有利位置。通过对电阻率值进行3D克里金插值及可视化显示,建立了云英闪长岩体的3D电阻率模型,刻画了岩体的顶界面位置,揭示了岩体在深部的展布形态,为矿区下一步的找矿工作提供了参考依据。     

使用纳米碳酸钙降低低孔低渗煤层气储层伤害

传统暂堵剂难以封堵低孔低渗煤层气储层中的大量纳米级别孔隙.通过煤岩显微观测、钻井液基本性能测试、泥饼清除实验、煤岩孔隙分布实验和气体渗透率实验,探讨了纳米碳酸钙降低低孔低渗煤层气储层伤害的效果.结果表明:纳米碳酸钙材料只有在水溶液中保持纳米级的分散状态,才可能对低渗煤岩起到暂堵作用;基于纳米碳酸钙的可降解钻井液既能封堵低孔低渗煤岩中微米级别孔隙,也能封堵其中的纳米级别孔隙;经过生物酶和稀盐酸双重解堵后,煤岩渗透率恢复值达77.17%~97.98%,储层保护效果好;煤岩孔隙分布实验可以在纳米尺度上研究纳米材料对低孔低渗储层的暂堵效果.研究成果可为纳米碳酸钙在低孔低渗煤层和页岩钻完井过程中的应用奠定良好技术基础.      

红格铁矿三维反演与地质建模

四川红格钒钛磁铁矿是我国重要的岩浆岩型铁矿石产出基地。在过去几十年中,对红格地区进行了不同程度的勘探,积累了大量地质、物化探资料。但是,这些工作比较分散,不同单位不同时期用多种方法开展了多种比例尺的地质、物化探工作,资料零散的分布于不同单位,没有进行过系统的梳理及研究。本文对红格矿区进行有地质约束的三维磁异常反演,建立了三维地质模型,并实现了三维可视化。分析所建三维地质模型,从宏观上推测了红格铁矿的成矿控矿规律及岩浆运移通道,微观上预测了红格矿区矿体空间位置、形态及控矿、容矿、含矿地质体的分布规律。另外,结合地质模型还进行了找矿潜力评价,分析了矿区外围和深部的找矿前景。     

涠西南凹陷涠洲10-3油田及围区流三段沉积相研究

为了促进涠西南凹陷涠洲10-3油田及围区流三段油藏的滚动勘探开发,开展了油区沉积相精细研究。利用岩芯、录井、测井和地震等资料,在识别不同级别层序界面和湖泛面的基础上,将涠洲10-3油田及围区流三段划分为2个长期基准面旋回和8个中期基准面旋回,建立了高分辨率层序地层对比格架。在岩芯描述基础上,进行单井沉积相、连井沉积相、平面沉积相分析,认为研究区流三段发育冲积扇、扇三角洲和湖泊3种沉积相,并系统划分了沉积微相类型。探讨了碎屑流沉积的相带归属,将发育在河道中的碎屑流沉积划分为河道型碎屑流沉积,将单独产出的碎屑流沉积根据沉积环境不同划分为水上非河道化碎屑流沉积和水下非河道化碎屑流沉积。最后对各中期基准面旋回的沉积相展布特征和演化规律进行了探讨,并建立了符合研究区的沉积相模式。