Surface water-groundwater exchange dynamics in buried-valley aquifer systems

Groundwater is a primary source of drinking water worldwide, but excess nutrients and emerging contaminants could compromise groundwater quality and limit its usage as a drinking water source. As such contaminants become increasingly prevalent in the biosphere, a fundamental understanding of their fate and transport in groundwater systems is necessary to implement successful remediation strategies. The dynamics of surface water-groundwater (hyporheic) exchange within a glacial, buried-valley aquifer system are examined in the context of their implications for the transport of nutrients and contaminants in riparian sediments. High conductivity facies act as preferential flow pathways which enhance nutrient and contaminant delivery, especially during storm events, but transport throughout the aquifer also depends on subsurface sedimentary architecture (e.g. interbedded high and low conductivity facies). Temperature and specific conductance measurements indicate extensive hyporheic mixing close to the river channel, but surface water influence was also observed far from the stream-aquifer interface. Measurements of river stage and hydraulic head indicate that significant flows during storms (i.e., hot moments) alter groundwater flow patterns, even between consecutive storm events, as riverbed conductivity and, more importantly, the hydraulic connectivity between the river and aquifer change. Given the similar mass transport characteristics among buried-valley aquifers, these findings are likely representative of glacial aquifer systems worldwide. Our results suggest that water resources management decisions based on average (base) flow conditions may inaccurately represent the system being evaluated, and could reduce the effectiveness of remediation strategies for nutrients and emerging contaminants.     

Anisotropy of heterogeneity scale lengths in the lower mantle from PKIKP precursors

The anisotropy of heterogeneity scale lengths in the lower mantle is investigated by modelling its effect on the high-frequency precursors of PKIKP scattered by the heterogeneities. Although models having either an isotropic or an anisotropic distribution of scale lengths can fit the observed coda shapes of short-period precursors, the frequency content of broad-band PKIKP precursors favours a dominantly isotropic distribution of scale lengths. Precursor coda shapes are consistent with 1 per cent fluctuations in P velocity in the wavenumber band 0.05–0.5  km⁻¹ extending to 1000  km above the core–mantle boundary, and with a D" region open to circulation throughout the lower mantle. The level of excitation of PKIKP precursors observed in the frequency band 0.02–2  Hz requires a power spectrum of heterogeneity that is nearly white or slowly increasing with wavenumber. Anisotropy of scale lengths may exist in a D" layer having larger horizontal than vertical scale lengths and produce little or no detectable effects on PKIKP precursors for P -velocity perturbations as high as 3 per cent when averaged over a vertical scale of several kilometres, and much higher when averaged over scales of hundreds of metres or less.     

利用地震波场参数探讨岩性非均质的分布

本文利用 Ｓ Ｔ Ｍ 地区二维地震资料中提取中油组的主振幅参数与岩性参数进行相关拟合,并依据岩性分析资料和调谐厚度将其划分为三个区带：低振幅带、正常振幅带和异常高振幅带。综合分析油气测试结果、岩性统计资料后认为,其中的异常高振幅带是结构疏松、孔隙发育、连通性好的均质储层分布区,并从合成记录和理论模型正演结果对上述结论进行了证实。结合沉积相分析成果,将该地区的岩性非均质划分为三种类型,后期在优质储层均质区块中钻探获得了高产工业油气流,从而证实了从地震角度划分岩性非均质分布,不仅是可行的,而且是准确的。该方法不仅拓宽了地震资料的应用范围,也为寻找有利油气富集区提供了一种行之有效的方法。     

辽宁复县金刚石的阴极发光特征及其意义

阴极发光图像揭示了辽宁复县金刚石的内部结构具有３种类型;（１）简单的生长环带结构;（２）多期生长的复杂环带结构;（３）稀少的似玛瑙状结构,这些内部结构特征反映金刚石的不均一性及生长具多期、多阶段特点、该特点与金刚石所处的流体－熔体的不同阶段相对应。玛瑙状结构除多生长中心聚集形成复杂种晶形态所致外,局部不均匀熔蚀、混合的生长机制的变化的结晶条件三者综合作用亦是原因之一,阴有发光图像还反映了金刚石晶体     

中国客运航空网络节点结构及其外部性因素的空间异质性研究

选择2018年中国民航旅客吞吐量排位前60的机场所在城市作为网络节点、节点间的航线联系作为边构建中国客运航空网络,追踪采集60个机场2018年11月12—18日一周内共计126 064条国内航班数据。运用复杂网络分析方法、多目标加权求和模型搭建了中国客运航空网络节点结构评估体系,运用探索性空间数据分析方法、地理加权回归模型对网络外部性因素的空间异质性进行测度。研究发现:中国客运航空网络小世界网络特征显著,节点度较高的城市在网络中重要程度突出。城市综合实力与客运航空网络节点等级具有呼应性,节点外部性因素指数分布呈现长尾状。经济总量、服务业、潜力系统3个外部性因素对航空运输系统的影响在不同城市空间上表现出集聚特征,主要在华北、华东地区热点集聚,在西部、东北地区冷点集聚。华北、华中等经济相对发达区域的外部性因素对航空运输系统的支持力度更为突出,而东北、中部、西南等地区则较为薄弱。研究将客运航空网络结构特征与支持和反映其结构的城市综合实力差异联系起来,研究网络外部性因素的航空网络连接机制,为网络的稳定和优化提出理论依据。     

单轴压缩下岩石材料尺寸效应的数值模拟

考虑到岩石材料的非均质性,应用岩石破裂过程分析系统RFPA2D,对端面有摩擦和无摩擦两种条件下同直径不同长度的岩样,进行了单轴压缩下的数值模拟研究,并对模拟结果寻求了试验验证。结果表明,岩石强度的长度效应是由于岩样端面摩擦效应所致,而并非根源于材料本身的非均质性。      

中国省域碳强度空间依赖格局及其影响因素的空间异质性研究

在估算各省域碳强度的基础上,利用探索性空间数据分析(ESDA)和时空跃迁测度方法以及地理加权回归(GWR)模型分析了1995~2015年中国省域（不包括西藏、港、澳、台地区）能源消费碳强度的空间依赖格局及其驱动因素的空间异质性。结果显示：① 中国省域碳强度存在显著的空间正相关性,表现为先下降后上升再到小幅波动的特征,碳强度相似的省域趋向于集聚,表明中国省域碳强度具有明显的空间依赖特征;②省域碳强度存在不均衡的发展格局,高-高集聚的省域主要分布在中国西北部,低-低集聚的省域多分布于中国东南部。③碳强度空间集聚总体呈优化态势,高-高集聚的省域在减少,低-低集聚的省域在不断增多,但不同省域在碳强度的空间集聚中所起的作用不同。④ 碳强度影响因素(解释变量)的回归系数均为正值,4个解释变量对碳强度的影响程度依次为：能源强度>能源结构>产业结构>人均GDP;且各因素对碳强度的影响在不同省域具有明显的空间异质性。     

弧后盆地玄武岩的成分变化及其成因

弧后盆地玄武岩(BABB)是弧后盆地扩张过程中岩浆作用的主要产物,其地球化学组成是认识弧后盆地演化的关键。现今弧后盆地主要集中在西太平洋地区。本文总结了该地区弧后盆地玄武岩的元素地球化学和同位素组成特征。总体而言,相对于开阔大洋洋中脊玄武岩(MORB),弧后盆地玄武岩的主量元素成分变化范围很大,在Al_2O_3-Mg O、Ti O_2-Mg O相关图上偏离了MORB的演化趋势,在Mg O相同的情况下表现出更高的Al_2O_3含量和更低的Ti O_2含量。弧后盆地玄武岩的微量元素特征一般介于MORB和弧玄武岩之间。一方面,它们与MORB一样在中、重稀土元素之间没有明显分馏;另一方面,与弧玄武岩一样富集大离子亲石元素Rb、Ba、Th、U、K,具有Pb的正异常和Nb、Ta的负异常等。其中,劳海盆、日本海海盆和冲绳海槽有部分样品具有Nb、Ta的正异常,表现出类似于E-MORB的微量元素特征。西太平洋地区弧后盆地玄武岩的Sr-Nd-Pb同位素组成变化范围较大,相对于MORB,其富集组分更常见,总体介于亏损地幔端元(DMM)、1型富集地幔(EM1)和2型富集地幔(EM2)三者之间。不同基底属性(大陆基底和大洋基底)和不同阶段的弧后盆地玄武岩的地球化学组成也有明显区别。弧后盆地玄武岩地球化学成分上的多样性主要受控于源区(地幔楔)的物质组成、熔融程度和岩浆上升过程中的变化等因素。地幔源区的不均一性主要体现在地幔楔自身的化学性质和俯冲板片的物质贡献差异。部分弧后盆地玄武岩具有异常高的地幔潜能温度、高的3He/4He比值以及E-MORB型的微量元素特征,说明其地幔源区还可能受到了地幔柱的影响。地幔潜能温度越高,俯冲流体贡献越多,地幔楔的熔融程度越大。此外,岩浆上升过程中发生的地壳混染、岩石圈中的熔体-岩石反应以及矿物的结晶分离都会改造岩浆的成分。