The carbon cycle and biogeochemical dynamics in lake sediments

The concentrations of organic carbon (OC) and CaCO3 in lake sediments are often inversely related. This relation occurs in surface sediments from different locations in the same lake, surface sediments from different lakes, and with depth in Holocene sediments. Where data on accumulation rates are available, the relation holds for organic carbon and CaCO3 accumulation rates as well. An increase of several percent OC is accompanied by a decrease of several tens of percent CaCO3 indicating that the inverse relation is not due to simple dilution of one component by another. It appears from core data that once the OC concentration in the sediments becomes greater than about 12%, the CO2 produced by decomposition of that OC and production of organic acids lowers the pH of anoxic pore waters enough to dissolve any CaCO3 that reaches the sediment-water interface. In a lake with a seasonally anoxic hypolimnion, processes in the water column also can produce an inverse relation between OC and CaCO3 over time. If productivity of the lake increases, the rain rate of OC from the epilimnion increases. Biogenic removal of CO2 and accompanying increase in pH also may increase the production of CaCO3. However, the decomposition of organic matter in the hypolimnion will decrease the pH of the hypolimnion causing greater dissolution of CaCO3 and therefore a decrease in the rain rate of CaCO3 to the sediment-water interface.     

岩溶地下水样品Ca2+、HCO3-野外测试值与实验室测试值对比研究

为了阐明岩溶区地下水中Ca2+、HCO3-质量浓度野外测试与实验室测试结果间的差异,于2011年至2013年先后在遵义、河池、娄底3个城市采集枯、丰水期地下水样品85组,通过比值法对3个地区干湿季节岩溶地下水样中Ca2+、HCO3-质量浓度野外与实验室测试结果进行对比。结果表明:85组样品中有88.2%的采样点存在Ca2+野外值（CaY）大于实验值（CaS）,64.7%的采样点存在HCO3-的野外值(HCO3Y)大于实验值（HCO3S); (CaY/ CaS)平均值为1.11,主要集中在1.0～1.2之间(占总数的70%);(HCO3Y/ HCO3S) 平均值为1.02,主要集中在0.95～1.1之间(占总数的75%)。野外滴定过程中的人为随机误差是造成两种离子质量浓度野外测试值普遍高于实验室测试值的主要原因。      

基于相干特征的岩石薄片序列图像边缘提取及颗粒分割

针对岩石颗粒边缘模糊、结构复杂的特点,为了更有效地识别颗粒边缘,在基于特征值的C3相干算法的基础上,融合多尺度和多角度的特征表达,提出了一种改进的C3相干算法。该算法综合考虑岩石薄片图像角度域光学特征、空间尺度信息和各向异性信息,能更有效地表征颗粒边缘特征,表现出对复杂矿物结构的适应能力。在采集的岩石薄片正交偏光图像上验证提出的算法,实验结果表明,与原生C3相干算法相比,改进后的C3相干算法在全局图像上的方差和灰度差分乘积分别提升了68.41%和22.91%,信息熵下降了21.61%。     

地下水硝酸盐污染的同位素研究进展

土壤原生氮、无机化肥和动物粪便等氮源中15N富集程度存在差异,使得利用稳定同位素N(δ15N/14N)能有效识别地下水中NO3-的来源。但N不是一个稳定的示踪剂,地下水中NO3-的δ15N是N源的初始δ15N值、后期进入含水层的迁移路径中和地下水流运动途径中不同形态的N之间相互转化过程,如矿化、吸附、硝化和反硝化作用,发生的同位素分馏作用后的综合反映。利用地下水中NO3-的δ15N确定其来源必须首先确定分馏作用是否发生及其反应程度。本文重点探讨了判断分馏作用是否发生及其反应程度的方法,总结了N同位素判别地下水NO3-污染源方法的发展历程,并指出未来研究工作应该以硝酸盐在包气带中的迁移转化规律为重点。     

关注三维交切构造——出露地表的大陆岩石圈构造解耦面

大陆内部弥散性的变形表明经典板块构造理论未能阐述大陆构造。矿物变形的实验室研究结果、岩石流变学性质随深度改变和地震测深剖面资料都提示大陆岩石圈具有三明治式的强度包络面。任纪舜、张国伟和钟大赉分别把岩石圈不同深度层次的三维交切构造称为立交桥式构造或多向层架构造。它们的出现提示岩石圈发生了构造解耦,新的变形体制在拆离面以上发展起来。前苏联地质学家把它称为岩石圈的构造成层作用。本文列举了喜马拉雅东、西构造结和秦岭造山带可能出露于地表的三维交切构造实例,呼吁重视这类代表大陆岩石圈不同深度层次的构造堆叠体,并把它作为揭示岩石圈构造变形的最佳切入点。     

三角形网格下求解二维浅水方程的和谐Godunov格式

为保证计算格式的和谐性,通过特殊的底坡源项处理技术,在三角形网格上建立了求解二维浅水流动方程的具有空间二阶精度的Godunov格式。应用准确Riemann解求解法向数值通量,用改正的干底Riemann解处理动边界问题。经典型算例和钱塘江河口涌潮计算验证,表明模型健全,分辨率高,具有较大的推广应用价值。     

贺兰山西坡不同海拔梯度上土壤氮素矿化作用的研究

采用封顶埋管法对贺兰山西坡不同海拔梯度上土壤铵态氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)以及Ｎ净矿化速率进行了研究。结果表明：①在海拔1 370～2 940 m的范围内,土壤铵态氮和硝态氮含量随海拔高度的降低而降低。②土壤N净矿化速率随海拔高度的降低呈现出明显的“V”字型变化规律,在海拔2 940 m 处最高（平均为0.272 mg·kg-1·d-1）,在海拔2 100 m处最低（平均为0.001 mg·kg-1·d-1）,之后又随海拔高度的降低而上升,在海拔1 370 m处达到0.136 mg·kg-１·d-１的水平。③回归分析显示,土壤矿化氮含量（NH+4-N +NO-3-N）与土壤含水量、全氮、有机质、群落中植物密度、地上生物量呈极显著正相关,与土壤容重、pH值呈极显著负相关。但土壤N净矿化速率与土壤含水量、全氮、有机质、容重、pH值之间却没有相关性。     

Effects of N:P ratio of Artemisia ordosica on growth influenced by soil calcium carbonate

Soil calcium carbonate(CaCO_3) has a strong solid phosphorus effect, and high content of CaCO_3 can significantly reduce the effectiveness of soil phosphorus. To reveal the limiting effect of soil CaCO_3 on the growth of plants on sand land and its mechanism of plant physiology, we performed pot experiments with a two-factor randomized block design and a three-factor orthogonal design for different soil CaCO_3 content treatments using Artemisia ordosica seedlings. In the experiments, we surveyed plant height, aboveground biomass, root length and root weight and analyzed N, P concentrations and RNA content of the seedlings, and discussed the relationships between relative growth rate(RGR) of the seedlings and N:P ratio as well as RNA. Results show that, the RGRs of plant height and above-ground biomass of the seedlings decreased significantly with the increase of soil CaCO_3 content, and those for root length and root weight decreased. The RGRs of plant height and above-ground biomass of the seedlings were significantly negatively correlated with leaf N:P ratios, but significantly positively correlated with leaf RNA content and leaf P concentrations. It can be seen that soil CaCO_3 is a stress factor for the growth of A. ordosica seedlings, and the growth response of the seedlings under the influence of soil CaCO_3 is in line with the Growth Rate Hypothesis.     

基于与Jason-2数据比对的Jason-3卫星高度计全球数据质量评估

Jason-3卫星高度计于2016年1月17日成功发射,2016年2月12日进入预定轨道,与Jason-2高度计同轨进入编队飞行阶段,并落后Jason-2高度计约1分20秒,两者相距约560 km。2016年9月1日,Jason-2高度计变换轨道,编队飞行阶段结束,两高度计进入平行轨道,以增加卫星高度计对地观测的空间覆盖。本研究主要开展了Jason-3高度计的数据质量的评估与检验,包括Jason-3高度计数据可用性和有效性的验证,以及Jason-3高度计和校正辐射计各参数的数据质量监测。重点开展了Jason-2与Jason-3高度计各项参数的综合比较,利用Jason-2与Jason-3高度计编队飞行阶段的数据精确评估了两高度计参数的一致性,并从全球数据角度分析了Jason-3高度计获取各参数的能力以及稳定性;通过与Jason-2互交叉点比较分析评估Jason-3高度计海面高度数据质量情况,验证Jason-3高度计数据精度。结果表明,Jason-3高度计的数据质量满足高度计测高的要求,具有与Jason-1、Jason-2、T/P等高度计相同或更高的测高精度以监测全球海平面变化,此外,Ja...     

文昌B凹陷差异伸展-走滑机制及控藏作用研究

为查明文昌B凹陷油气富集差异性的原因,基于断裂展布和形成期次、构造样式组合、构造演化和断层活动的差异等标志,建立了差异伸展-走滑机制,识别出19洼为伸展-强走滑、14洼为伸展-中等走滑、30洼为伸展-弱走滑。差异伸展-走滑作用控制了优质烃源岩的展布和供烃方向,控制输导体系类型和运移动力,提供物源通道和改造储层,还控制了圈闭类型和力学性质。进一步深化了走滑增压理论,基于先存断裂形态、伸展应力场右旋演化和应变差异,建立了走滑增压圈闭识别方法,识别出S型增压、右行左阶增压、斜交型增压3种走滑增压构造。研究表明,文昌B凹陷的油气富集受伸展-走滑构造背景、源-运时空配置关系所控制,强—中等走滑变形、发育优质中深湖源岩的文昌19洼和14洼是油气富集区。该研究成果成功推动了文昌凹陷近期的多个勘探发现。