华南大规模低温成矿的主要科学问题

大面积低温成矿是全球独特的重要成矿事件。华南地区扬子地块西南部面积约50万平方千米的广大范围,低温矿床广泛发育,包括卡林型金矿床、MVT型Pb-Zn矿床和脉型锑、汞、砷等矿床,构成华南低温成矿域。该成矿域由川滇黔接壤区的Pb-Zn、右江盆地Au-Sb-As-Hg和湘中盆地Sb-Au等三个矿集区组成。其中的矿床主要赋存于沉积岩中,受断裂构造控制,形成于100~250℃的低温条件下。以往的研究取得了重要进展,但成矿时代、成矿动力学背景、成矿物质基础和成矿过程等关键科学问题一直悬而未决。近年的研究表明,这些矿床可能形成于200~230Ma(印支期)和130~160Ma(燕山期)两个时期,除川滇黔Pb-Zn矿集区由盆地卤水演化成矿外,其余两个矿集区的形成可能均受印支期和燕山期的深部岩浆活动驱动,尽管成矿流体中的水主要是大气成因地下水。本专题报道了近年来这些方面的最新研究进展,包括20篇文章,主要涉及这些低温矿床的地质地球化学特征、成矿时代、矿床成因和成矿动力学背景等。     

Stability and capsizing analysis of nonlinear ship rolling in wind and stochastic beam seas

Considering the actual seaway condition, stability and capsizing of nonlinear ship rolling system in stochastic beam seas is of significant importance for voyage safety. Safe zone are defined in the phase space plan of the unperturbed Hamilton system to qualitatively distinguish ship motions as capsize and noncapsize. Capsize events are defined by solutions passing out of the safe zone. The probability of such an occurrence is studied by virtue of the random Melnikov function and the concept of phase space flux. In this paper, besides conventional wave excitation, the effect of wind load is also taken into account. The introduction of wind load will lead to asymmetry, in other words, it transforms the symmetric heteroclinic orbits into asymmetric homoclinic orbits. For asymmetric dynamical system, the orbital analytic solutions and its power spectrum are not readily available, and the technique of discrete time Fourier transformation (DTFT) is used. In the end, as verification of theoretical critical significant wave height, capsizing probability contour diagram is generated by means of numerical simulation. The contour diagram shows that these analytical methods provide reliable and predictive results about the likelihood of a vessel capsizing in a given seaway condition.     

青岛冷水团的消亡机理研究

本文基于多年月平均水温资料,分析了青岛冷水团的长消过程,并利用气候态月平均大气数据和数值模拟结果,探讨了青岛冷水团的消亡机理。结果表明,青岛冷水团3月出现,4月成型,5月最盛,6月减弱,7月消失;南黄海6-7月间偏南风的增强和温跃层以下反气旋涡的减弱是青岛冷水团消亡的动力机制,而海面净热通量的下传和水平热量的输入则是青岛冷水团消亡的热力机制。     

黑潮延伸体上游中尺度涡场的年代际振荡及其相关机制

黑潮延伸体上游区域的中尺度涡场的涡动能和涡特征尺度存在显著地年代际振荡,和黑潮延伸体路径的年代际变化有很好的相关性。当黑潮延伸体路径比较稳定时,其上游区域涡动能比较高,涡特征尺度比较大,反之相反。通过对黑潮延伸体上游区域的中尺度涡场进行集合分析发现:当黑潮延伸体处于稳定状态时,上游涡场几乎是各向均匀地,有轻微的径向伸长;而当黑潮延伸体处于不稳定状态时,上游的中尺度涡场有显著地纬向伸长。对与中尺度涡场的产生相关的线性斜压不稳定和正压不稳定进行了计算分析,结果显示,线性斜压不稳定不是控制中尺度涡场年代际变化的机制,而正压不稳定对中尺度涡场的年代际变化有积极的贡献。不稳定产生的中尺度涡之间存在非线性涡-涡相互作用。     

Foundations of petroleum prediction based on the activation of geochemical processes by direct current

Petroleum prediction in local objects and the applicability of geologic environment parameters in this regard are considered. The proposed guidelines for petroleum potential prediction are based on the analysis of the distribution of typomorphic epigenetic multivalent elements loosely fixed in rocks before and after electric current treatment. The advantage of geoelectrochemical methods providing data on the chemical composition of above-productive deposits is demonstrated.     

Origin of natural sulfur-metal chimney in the Tangyin hydrothermal field,Okinawa Trough: constraints from rare earth element and sulfur isotopic compositions

For the first time, we present the rare earth element (REE) and sulfur isotopic composition of hydrothermal precipitates recovered from the Tangyin hydrothermal field (THF), Okinawa Trough at a water depth of 1206 m. The natural sulfur samples exhibit the lowest ΣREE concentrations (ΣREE= 0.65×10^–6–4.580×10^–6) followed by metal sulfides (ΣREE=1.71×10^–6–11.63×10^–6). By contrast, the natural sulfur-sediment samples have maximum ΣREE concentrations (ΣREE=11.54×10^–6–33.06×10^–6), significantly lower than those of the volcanic and sediment samples. Nevertheless, the δEu, δCe, (La/Yb)_N, La/Sm, (Gd/Yb)_N and normalized patterns of the natural sulfur and metal sulfide show the most similarity to the sediment. Most hydrothermal precipitate samples are characterized by enrichments of LREE (LREE/HREE=10.09–24.53) and slightly negative Eu anomalies or no anomaly (δEu=0.48–0.99), which are different from the hydrothermal fluid from sediment-free mid-oceanic ridges and back-arc basins, but identical to the sulfides from the Jade hydrothermal field. The lower temperature and more oxidizing conditions produced by the mixing between seawater and hydrothermal fluids further attenuate the leaching ability of hydrothermal fluid, inducing lower REE concentrations for natural sulfur compared with metal sulfide; meanwhile, the negative Eu anomaly is also weakened or almost absent. The sulfur isotopic compositions of the natural sulfur (δ³⁴S=3.20‰–5.01‰, mean 4.23‰) and metal sulfide samples (δ³⁴S=0.82‰–0.89‰, mean 0.85‰) reveal that the sulfur of the chimney is sourced from magmatic degassing.     

黄河口清水沟河道的冲淤过程与模拟

为揭示黄河口清水沟河道长时段的冲淤演变规律并建立其冲淤计算方法,分析了清水沟1976—2015年的时空冲淤演变过程,采用河床演变的滞后响应模型,考虑河口来水来沙及河道延伸与蚀退的影响,建立了清水沟累计冲淤量的计算方法。结果表明:1976—1980年改道初期清水沟改道点上游先冲后淤,改道点下游淤滩塑槽,淤积量随着下游河道展宽而增加,1980年后改道点上、下游河道冲淤过程趋于一致;受水沙条件等因素影响,1980—1986年清水沟主槽冲刷展宽,之后主槽淤积萎缩;1996年清八改汊和2002年小浪底水库"调水调沙"原型试验以来,河道转淤为冲,2002年后河道冲刷速率随时间指数衰减;河床演变的滞后响应模型可计算清水沟长时段的冲淤过程,该方法可为预测未来清水沟冲淤演变趋势提供科学参考。     

波浪在珊瑚岸礁礁坪上传播变形的数值研究

波浪的传播变形对珊瑚岛礁附近的营养物质输送以及近岸珊瑚沙运动都起着关键的作用,同时也是礁盘顶部建筑物在设计和施工过程中需要重点考虑的因素,因此,对波浪在礁坪上的传播变形进行研究具有重要意义。利用FUNWAVE 2.0数值模型模拟了不规则波浪在不同形状岸礁上的传播变形过程,讨论了礁前斜坡坡度以及珊瑚底面粗糙程度对波浪在礁坪上传播变形的影响。结果显示,随着礁坡斜率增大,不对称度参数绝对值的增长趋势逐渐变缓,波浪在光滑礁坪上的不对称度绝对值要略大于粗糙底面上的值,而不同地形下计算得到的波浪偏度参数则基本相同。说明礁坡坡度对波浪的不对称度特征具有显著影响,礁坪粗糙度的影响则相对较小,而上述因素对波浪偏度的影响则完全可以忽略。给出了考虑这两个影响因素的礁坪区域内波浪偏度和不对称度经验公式。     

线性化物理过程对GRAPES 4DVAR同化的影响

线性化物理过程能够改善四维变分同化中极小化收敛的稳定性和增加极小化过程中对大气物理过程和动力更加精确的描述,它是四维变分同化中非常重要的一部分。通过在GRAPES全球模式中研究线性化物理过程,尤其是两个湿线性化物理过程,改善切线性模式预报精度,来提高GRAPES全球四维变分同化的分析和预报效果。线性化物理过程的开发首先需要简化原非线性化物理过程中的强非线性项,然后对线性化物理过程进行规约化,以抑制切线性扰动的异常增长。目前GRAEPS全球模式中的线性化物理过程主要包括次网格尺度地形参数化、垂直扩散、积云深对流和大尺度凝结。线性化物理过程预报精度的检验方法是通过选择合适大小的初始扰动（同化分析增量）,来比较非线性模式和切线性模式中的扰动演化的纬向平均误差。然后以绝热版本的切线性模式为基础,通过冬、夏两个个例试验来分别检验4个线性化物理过程的12 h预报效果。试验结果表明,通过添加次网格地形参数化和垂直扩散两个干线性化物理过程方案,可以有效抑制住绝热版本切线性模式低层扰动的异常增长,大幅度改善切线性模式预报效果。通过添加积云深对流和大尺度凝结两个湿线性化物理过程,可以在热带区域和中、高纬度地区提高切线性模式中湿变量和温度变量的近似精度,提高GRAPES全球四维变分同化的分析和预报效果。      

基于最优概率的中期延伸期过程累计降水量分级订正预报

采用ECMWF集合预报降水量资料和中国降水量观测资料,研发了基于最优概率的过程累计降水量分级订正预报(OPPF)技术,并在遵循总体技术思路的基础上设计出三种不同的OPPF计算方案(OPPF1、OPPF2、OPPF3),继而选用2015—2017年汛期(5—9月)中国91次区域性强降水过程进行回报试验和预报效果对比评估,结果表明:(1)在中期延伸期预报时效(96~360小时),对强降水和有无降水的预报效果,三种OPPF均明显优于集合平均(EMPF)和控制预报(CTPF);对中等以上或较强以上强度降水的预报效果,OPPF1和OPPF3明显优于CTPF、与EMPF基本接近。(2)三种OPPF相比,OPPF3的预报效果较OPPF1总体略胜一筹,两者均好于OPPF2。(3)预报效果存在明显的地域差异,南方地区强降水预报的TS评分明显大于北方地区,且OPPF3预报效果明显优于EMPF;在96~240小时预报时效,东北地区东部OPPF3强降水的预报效果也明显好于EMPF。