5000 m新型能源勘探智能钻探装备与技术研究

结合我国地下新型能源勘探工作的重大需求,开展了“5000 m新型能源勘探智能钻探装备与技术”的研究,取得了5000 m多功能交流变频电动钻机、多参数孔底自动监测装置、高温环保泥浆及泥浆性能自动测量装置、取心和无心钻进不提钻互换钻具等系列成果,填补了国内空白,推动了新型能源深部钻探技术向智能化方向发展。     

深部地热能开发保温管技术研究现状及发展趋势

地热能是一种清洁的可再生能源,用地热能替代高碳能源是减少碳排放的有效途径之一。井下保温管技术是影响地热能开采效率的关键技术之一。本文从保温管的结构、材料、保温材料及制作工艺方面介绍了井下保温管的发展研究现状,指出纳米保温材料与真空油管的融合将是未来的发展趋势,真空纳米保温管是用于深部地热能开采的首选,同时也指出了真空纳米保温管的基础结构因素对保温性能的影响机制是研究的重点,为优化保温管的制作工艺、降本增效提供参考。     

缓倾角塔柱状危岩压裂损伤-突变失稳预测

陡高边坡灰岩地区缓倾角塔柱状危岩常具有底部压裂诱发整体失稳破坏模式,其损伤-突变失稳机制属于山地灾害关键科学问题之一。以重庆南川区甑子岩W12#危岩崩塌为例,建立了荷载、水致弱化效应耦合下的损伤突变地质力学模型,获得了基于应变等价原理的损伤本构方程及总损伤度演化方程,并将水致弱化函数改进为软化系数的一元三次函数。将地质力学模型概化为等效弹簧模型,通过能量平衡原理建立损伤-折叠突变模型,获得了塔柱状危岩系统压裂失稳判据及临界突变位移特征值表达式。计算表明：W12#危岩压裂失稳时,该系统的控制变量为–0.003 251,小于0,表示该系统进入不稳定状态;计算理论突变位移起始值148.70 mm比实测位移第一拐点值154.34 mm偏小,相对误差约3.65%,偏于安全;理论损伤本构曲线、理论损伤演化曲线与现有文献数值模拟结果趋于一致,所构建的理论预测模型具有较好的适用性。其研究成果可用于预判塔柱状危岩压裂失稳损伤演化过程及突发失稳特征位移值,为灰岩区陡高边坡危岩崩塌监测预警和防灾减灾提供理论依据。     

庐山变质核杂岩的变质变形及构造意义

庐山出露的变质核杂岩的构造层次具有典型的三层结构,即最上面的未变质沉积盖层、中间韧性流变层、核部的变质基底,其间分别以上剥离断层和拆离断层为分界线。上部沉积盖层以脆性变形为主,中间韧性流变层变形程度不一,但远离拆离带变质变形逐渐减弱,而核部的变质基底以强塑性变形为特征。对变质核杂岩南北两条地质剖面的分析,得到三个构造层次的岩石变质变形及岩性变化特征。区域动力学分析反映变质核杂岩东部原拆离带在五里正断层附近。拆离带中多硅白云母压力计得出的变质压力为0.6~1.1 GPa;锆石U-Pb年龄测试得到变质核杂岩的隆升时代为早白垩世。     

基于重磁场特征的松辽盆地基底岩性研究

盆地的基底埋藏深度、岩性和断裂分布与地热资源的形成、分布和开发利用密切相关。本文基于重磁方法的特点和松辽盆地的重磁场异常,利用最佳向上延拓的方法进行场源分离,提取了基底重磁异常信息;依据不同岩石物理属性(密度和磁性)和重磁异常对应分析的结果,对松辽盆地的基底岩性分布进行了划分,其结果对盆地地热资源远景评价和开发利用有重要参考价值。     

基于GMS鄱阳湖拟建枢纽对地下水影响探讨

针对拟建鄱阳湖水利枢纽工程对地下水影响问题,选择赣江三角洲为代表区,采用资料收集、野外调查、统计分析和数值模拟等方法进行研究。依据地质钻探资料、地下水与河流动态关系、区域数字高程模型,结合鄱阳湖历史形成与演化过程确定研究区边界条件,运用GMS模拟软件建立了研究区地下水三维运动模型。依据推荐的枢纽调度方案,利用数值模型计算枢纽运行后对地下水运动影响的时空变化规律。结果表明:枯水年份影响大,距离河流、坝址近的地方影响大,反之亦然。影响幅度范围0~2m,地下水径流交替因此减弱,丰水年份土壤潜育化面积增加9.3%。     

渤海湾西岸全新世海面变化

在讨论海面标志点基本定义的基础上,从渤海湾西岸534个原始数据中获得了136个指示高水位、潮间带或低水位的海面变化标志点,并重建了它们的相对海平面时空分布,进而获得了渤海湾西岸全新世相对海平面变化带.约10cal.ka B.P.时,相对海平面变化带达到-25m,以约6m/1000a(即约6mm/a)的平均速率上升,在6cal.ka B.P.前后达到现代海面的高度;6cal.ka B.P.至今,变化带的高度介于+1m～-2m之间,未发现中全新世相对高海面.再搬运海相贝类和陆相泥炭类样品的14C年龄,分别存在约600年和660年的驻留时间.经过驻留时间校正的新海面变化年代学序列,将渤海湾相对海平面达到现代高度的时间点确定为约6cal.ka B.P.,从而与全球海面变化的对比更为准确.渤海湾盆地的长期稳定下沉和沉积自重压实的共同作用,可能抵消了冰川均衡调整(GIA)引起的中全新世数米高的相对高海面.     

大河三角洲全新世海平面研究中的若干重要问题——以长江、尼罗河和密西西比河三角洲为例

本文回顾和总结了不同纬度带大河三角洲全新世相对海平面曲线的特征及影响因素.以相近纬度带的长江、尼罗河与密西西比河三角洲为例,剖析了全新世中期无“高于现代平均海平面”的“壅水”现象,认为直布罗陀海峡、加勒比海岛屿和白令海峡对北极圈南下融水进入地中海、墨西哥湾和西太平洋起到了限制作用.大量的研究还表明,距今约7ka时尼罗河三角洲相对海平面低于现今约14m,而此时密西西比河三角洲相对海平面约为-10m,长江三角洲仅约为-5m;随后,它们的差距逐渐减小,反映了沉降作用对相对海平面变化的影响.论文提出一种利用全新世三角洲沉积层序、结合相对海平面曲线来判断区域沉降差异的方法;总结了三角洲古地形对海平面上升的响应模式,以及利用三角洲新石器遗址“最低居住面”重塑全新世相对海平面变化的路径.这些均为三角洲地区全新世海平面变化与地貌环境演化的相关研究提供了新的前景.     

The Energy Relationship between Ions and Soil Particles based on Wien Effect and Its Application in Soil Science

The interaction between ions and soil particles plays an important role in the mobilization and bioavailability of ions in soils, which is one of the main research areas of soil chemistry. The new method based on suspension Wien effect has been developed recently to determine the binding energy and adsorption energy between ions and soil particles. Compared with other methods on the basis of adsorption isotherm or ions activity, Wien effect method has more advantages including convenience and direct measurement. The term suspension Wien effect refers to the increase of electrical conductivity of suspension with increasing applied electrical field. In this review paper, we introduced the fundamentals of suspension Wien effect, the apparatus about the Wien effect measurement, and along with demonstrating their application to quantifying the particles-ions interactions for several systems of soils. Our studies indicated that divalent cations have larger binding energies and adsorption energies on soil particles than monovalent because of the electrostatic interaction. However, few studies about the interaction between Cr³⁺ and La³⁺ on soil particles showed that the binding energy and adsorption energy of trivalent cations are lower than those of divalent cations because of hydrolysis. Soil properties such as soil organic matter, soil pH, and iron oxides significantly affected the binding energy and adsorption energy of ions. Our results deepened our understanding about the non specific adsorption of ions in soil chemistry, and enlarged the research area of soil chemistry in fundamental and methodology.     

基于生态工程的海岸带全球变化适应性防护策略

在全球变化导致的海平面上升和灾害性气候等压力下,我国海岸带风暴潮、海岸侵蚀、地面沉降等灾害发生频率和强度正在增加,对海岸防护体系的需求日益提高。传统海岸防护工程维护成本高,更新困难,而且可能造成地面沉降、水质恶化、生态退化、渔业资源衰退等后果。基于生态工程的海岸防护提供了抵御海岸带灾害的新理念。修复和重建沙滩、红树林、沼泽湿地、珊瑚礁等海岸带生态系统,可以起到消浪、蓄积泥沙、抬升地面的作用,有效应对全球变化引发的灾害风险,形成更可持续的海岸防护体系。通过分析不同海岸防护技术的优势和限制,认为以生态工程为核心理念构建和管理我国海岸防护体系,才能起到保障社会经济发展和维持生态健康的最佳效果。