西北内陆盆地浅层地下水温度场及动态类型:以酒泉东盆地为例

温度是地下水的固有属性,地下水温度场和动态特征是地下水流系统的外在表现。为揭示地下水开采等人类活动影响下西北内陆盆地浅层地下水温度场特征与地下水流系统的关系,基于多点位、长序列、高精度的地下水温度监测数据,在酒泉东盆地开展了地下水温度场及动态特征研究。结果表明：酒泉东盆地浅层地下水温度9.33～20.77℃不等,平均水温为13.54℃,自地下水补给区至排泄区,沿地下水径流方向,浅层地下水温度逐渐升高;循环深度相近的不同地下水流系统对比表明,浅层地下水温度与地下水动力条件呈负相关,地表水入渗补给大、水动力条件强的水流系统地下水平均温度低,入渗补给小、水动力条件弱的地下水平均温度高;浅层地下水温度动态受自然地下水循环和地下水开采等人类活动共同影响,从山前地下水补给区到中游绿洲区再到下游排泄区,浅部地下水温度动态可划分为4种基本类型,依次分别为河流补给型、水温稳定型、开采相关型、正弦波动型。     

大陆的起源

太阳系固体星球都有类似的核-幔-壳结构,但唯独人类居住的地球具有长英质组成的大陆壳。太古宙大陆克拉通主要由英云闪长岩(Tonalite)-奥长花岗岩(Trondhjemite)-花岗闪长岩(Granodiorite)为主的TTG深成侵入体变质而成的正片麻岩和由基性-超基性酸性火山岩及少量沉积岩变质的表壳岩(绿岩)组成。已有的资料显示这些太古宙大陆岩石组合起源于大洋壳的部分熔融。大洋壳分为大洋盆地、洋中脊、岛弧和洋底高原(大洋岛)。前两者地壳的平均厚度只有5～10km,不可能成为形成太古宙TTG深成侵入体的场所。因此,长英质大陆或起源于板块构造体制下的岛弧,或起源于地幔柱体制下的洋底高原。板块构造体制下的岛弧模式能够很好地解释太古宙克拉通TTG深成岩的成因,即俯冲大洋板片部分熔融所形成的埃达克岩相当于太古宙高压(高Al₂O₂)型TTG,而俯冲板片脱水导致地幔楔部分熔融形成的玄武质地壳再次熔融所形成的钙碱性花岗质岩石相当于太古宙低压(低Al₂O₂)型TTG。然而,板块构造体制下的岛弧模式不能令人满意地解...     

桂西北丹池成矿带He、Ar同位素特征及其矿床成因指示

桂西北丹池成矿带是我国南方重要的有色金属矿业基地。本文对成矿带内芒场矿田马鞍山Pb-Zn矿和大山Sn-Zn矿、大厂矿田铜坑Sn多金属矿、五圩矿田箭猪坡Pb-Zn多金属矿等4个主要矿床矿石黄铁矿流体包裹体He、Ar同位素进行了研究。结果表明,丹池成矿带内典型矿床成矿流体的³He/⁴He=0.79～5.32 Ra,介于地壳流体(0.01～0.05 Ra)与地幔流体(6～9 Ra)特征值之间,⁴⁰Ar/³⁶Ar=273～351,接近或略高于大气⁴⁰Ar/³⁶Ar特征值(295.5),不同矿床成矿流体中均有幔源组分的参与,地幔流体参与成矿作用是一个区域性事件。结合区内泥盆纪喷流沉积作用、燕山晚期花岗质岩体及构造特征等综合研究认为,参与成矿作用的地幔组分主要来自壳-幔相互作用过程中沿NW向深大断裂上升的深源地幔流体,丹池成矿带内成岩、成矿作用是燕山晚期同一构造-热事件产物,矿床成因属后生热液充填-交代成矿。     

西太平洋雅浦海沟区海底热流原位测量

为了解西太平洋雅浦海沟区俯冲带及岛弧两侧的海底热流分布情况,2015年1-3月期间的西太平洋海山航次中,"科学"号利用最新一代Lister型热流探针对该区域开展了海底热流原位测量工作。沿着横跨俯冲带的站位测线,本次进行了10个热流站位测量,共获得8个站位的有效数据。测量结果表明,该地区地温梯度的变化范围为0.011~0.137 Km-1,平均0.089 Km-1,热导率的变化范围为0.58~1.32 Wm-1K-1,热流值则在14.4~118.85 mWm-2之间,平均为68.02 mWm-2。热流值分布显示,雅浦岛弧附近具有较高的热流值,自雅浦岛弧向两侧热流值逐渐降低,低热流区主要分布在帕里西维拉海盆。由于该地区热流测量数据依然稀缺,深入的讨论有待进一步研究。     

青藏高原东部地壳物质流变模型及汶川地震机理探讨

利用GPS、大地电磁、P波层析成像等数据分析了青藏高原东部地壳运动情况和中下地壳物质流的分布及运动情况,提出了青藏高原东部地壳物质流变模型,认为在青藏高原东部存在两条巨大的、具有固定通道和边界的弱物质流,其他区域则有离散的、不均匀的弱物质流分布。巴颜喀拉块体内部的弱物质流在向东流至龙门山断裂带时,大部分弱物质沿断裂带向南北方向分流,小部分弱物质在断裂带附近沉积、上涌,造成通道堵塞,最终引发了汶川地震。     

未来月球熔岩管科研工作站能源供给的数值模拟

在月球熔岩管内建立科研工作站可以避免很多自然灾害, 因此月球熔岩管长期被认为是人类探索月球建造科研基地的理想场所.Apollo 15和Apollo 17实测资料表明月表具有极低的导热系数, 所以月球风化层的温度在深度超过50 cm的区域保持在较低的恒定值(~250 K).因此, 在熔岩管内建立科研工作站需要考虑维持人类宜居温度的供热问题.在不考虑熔岩管轴向热量流失的情况下, 本文建立了二维瞬态热传导的有限元数值模型, 定量研究了位于赤道和极地地区的单位轴向长度(1 m)熔岩管加热到宜居温度的时间、维持在宜居温度所需要的供给功率以及利用太阳能给熔岩管供电等问题.结果表明, 对于直径为20 m的单位长度的管洞, 在Apollo测量点和极地地区分别采用6280 W及16328 W的加热功率一个月球日内就可以将其加热到宜居温度(~293.15 K).在维持宜居温度阶段, 熔岩管壁热量在向四周传递的同时热流也在逐渐减小.结果也表明, 为了节约能源, 月球科学研究站应建在赤道地区平均温度较高、深度较深、直径较大的熔岩管处.而且如果在熔岩管壁处增加0.5 m厚度的风化层作为绝热层可以进一步减小加热功率和热量损失.因此, 在加热阶段位于赤道地区直径为20 m且含绝热层的熔岩管在前三年需要20L~120L W(L(m)为实际熔岩管的轴向长度)的加热功率和0.06L~0.4L m²的太阳能电池板.3年后, 仅需15L W的功率和0.05L m²的太阳能电池板即可满足室温需求.我们的研究将为今后在月球熔岩管内建立科学研究基地提供科学指导.

     

空心块体水沙动力及泥沙淤积特性研究

空心块体具有良好的阻水和促淤功能,近年来被广泛用于生态修复工程。本文结合水槽试验及Flow-3D数值模拟,分析了开敞型和半封闭型空心块体的阻水效应和泥沙淤积特性。结果表明：空心块体的开孔率对内部水流流速、紊动强度起主导作用,开孔率较小的半开敞型空心块体减速、制紊效果更强;开敞型和半封闭型空心块体近底层悬沙浓度分别增大56%和75%,两者均有利于促进泥沙在块体内部淤积,近底层水流紊动越强,泥沙淤积形态差异越大;空心块体所营造的低流速、泥沙微淤、内外连通的水沙环境是大型底栖生物的生境需求,半封闭型空心块体内部的低紊动水流结构更有利于大型底栖生物的栖息、繁衍。     

Inundation and flow properties of a runoff-generated debris flow following successive high-severity wildfires in northern Arizona,USA

Burned slopes are susceptible to runoff-generated debris flows in the years following wildfire due to reductions in vegetation cover and soil infiltration capacity. Debris flows can pose serious threats to downstream communities, so quantifying variations in flow properties along debris-flow runout paths is needed to improve both conceptual and quantitative models of debris-flow behaviour to help anticipate and mitigate the risk associated with these events. Changes in flow properties along the runout paths of the runoff-generated debris flows that follow fire may be particularly dramatic, since they initiate when a water-dominated flow rapidly entrains sediment and later transition back to a water-dominated flow once they reach greater drainage areas and lower slopes. Here, we study the properties of a debris flow that initiated 1 month following the 2022 Pipeline Fire in northern Arizona, USA. We categorized flow type into two classes, granular debris flow and muddy debris flow, along the 7-km runout path and examined how flow properties varied between the phases. Changes in channel gradient and confinement likely facilitated the transition between the flow phases, which were characterized by significant differences in maximum clast size, but similar clay content and fine fractions. We also found that the volume and runout distance of the debris flow were 28 and six times greater, respectively, than that of a debris flow that initiated in the same watershed following a fire 12 years earlier. We attribute these differences to the combined effects of two high-severity fires, suggesting that consideration of recent fire history could improve post-fire debris-flow hazard assessments. Results of this study provide quantitative constraints on changes in post-fire debris-flow properties along a runout path. Data collected in this study add to a small number of debris-flow inundation datasets that can be used to test runout models in post-fire settings.     

流动单元研究在乌石A油田扇三角洲沉积体系复杂储层的应用

乌石A油田为近年来在南海西部盆地新发现的油田之一,主要发育近源扇三角洲沉积体系,通过评价井产能测试和测压取资料表现出研究区储层渗流特征复杂,产能与测井解释储层物性相关性差,常规方法无法准确表征储层渗流特征。针对海上油田资料较匮乏的特点,应用流动单元研究思路,以微观孔隙结构特征分类为基础划分流动单元,总结归纳各类流动单元的微观与宏观特点,提出以分选性、电性、孔隙度3参数在全区范围内划分流动单元以及评价其产能,评价结果与实测结果吻合度较高,目前来看此方法能准确评价此类复杂储层,有效指导该油田后期开发部署。     

对地质灾害隐患早期识别相关问题的认识与思考

泥石流物源识别与计算是科学评估泥石流规模、危害程度以及综合治理的基础,而传统的地面调查和光学遥感手段难以有效识别山区植被茂密覆盖下的泥石流物源。机载激光雷达（light detection and ranging,LiDAR）技术能有效去除植被获取真实的地表形态,为泥石流物源的识别提供了新的解决方案。以九寨沟震区的日则沟泥石流为例,基于高分辨率机载LiDAR数据结合震前卫星影像,开展泥石流物源识别研究,根据物源所处位置和在山体阴影图像上的色彩及纹理差异,将物源分为崩滑物源、坡面物源和沟道物源,并建立各类型物源的机载LiDAR识别标志与遥感解译方法。共解译出日则沟泥石流物源155处,总面积达1.06 km²,占流域总面积的31.56%,在此基础上分析了各类型物源的发育分布规律。为泥石流物源的精确计算提供理论参考和数据支撑,进一步服务于九寨沟震区泥石流的防治与风险评价。