环境与工程地球物理的发展趋势

2006年6月在武汉召开了第二届环境与工程地球物理国际会议.会议围绕近年来兴起的近地表探测问题展开,涉及方法原理、仪器采集、资料处理等各个环节,反映出国内外环境与工程探测领域的若干前沿热点和发展动态.结合本次会议,可以看出该学科主要趋势为：应用领域不断扩宽,方法技术灵活多样,重视基础理论研究,开发新型（特种）仪器,通过高精度测量、延时测量、先进的数据处理技术和信息技术等手段改善探测质量.我国对环境与工程地球物理有很大的需要,应根据我国实际情况,吸收国外先进经验,积极开展自主创新.     

青藏高原多期次隆升的环境效应

青藏高原隆升对中国西部环境变迁起着决定性影响。通过对柴达木、吐鲁番—哈密、塔里木盆地的演化及其与青藏高原隆升的耦合研究,以柴达木盆地为时空坐标,认为高原隆升可分为三大阶段:(1)古近纪期间青藏高原隆升仅限于冈底斯山一带。当时,受行星纬向气候带控制,中国西北地区为干旱亚热带草原和热带雨林环境,大面积准平原化、泛盆地化,在构造上处于伸展-夷平的拉张环境,与现今亚洲大陆东部相似;(2)青藏高原整体的初次隆升发生在中新世早—中期(23~11·7Ma)。因青藏高原和大兴安岭的阻隔,古近纪的纬向气候带逐渐转变为中亚季候风,古黄土(22Ma)、三趾马动物群的发育,说明高原北缘当时为干旱的荒漠草原环境。同时,这次隆升引起中—晚中新世中国西部广袤地域古地形-构造面貌的变化;(3)形成现今高原面貌的末次快速隆升发生在0·9~0·8Ma。早更新世晚期,印度洋快速扩张,印度板块向中亚大陆脉冲式(A型)陆内俯冲,使得高原快速挤压隆升。这次隆升不仅使高原本身的环境骤变,出现第四纪以来最大的冰川,形成世界上最大的高寒草原,而且引起了全球气候的变化,促使北极圈冰盖的形成。同时,高原隆升使高原内部和周边出现强烈的挤压构造变形,如柴达木、河西走廊、塔里木、吐鲁番—哈密、准噶尔等诸盆地内几万米厚度中—新生界的构造变形与昆仑山、祁连山、天山、阿尔泰山的挤出式双向推覆隆升,形成了中国西北的盆-山地貌。现今,随着青藏高原的持续隆升,高寒草原开始退化,造成中国西北地区大面积的荒漠化,成为制约我国西部生态环境的重要因素。     

塔里木盆地区域地下水环境同位素特征及其意义

以大量水环境同位素样品测试结果为依据,对塔里木盆地的区域水环境同位素特征进行了分析,得出了一些有意义的认识:(1)塔里木盆地不同14C年龄的地下水的δD、δ18O值差异不明显,反映了水资源形成区在最后冰期和冰后期气温相差不大,推测是由于新构造运动使山体隆升,同一位置因高程变化产生的气温变化弥合了气候的变化,这一特征使我们难以运用δD-δ18O关系区别古水(冰期)与现代水(冰后期)。(2)在δD-δ18O关系图上,沿大气降水线可把盆地内主要河流及其补给形成的地下水大致圈定在3个域内,这3个域的区别不是大气环流作用的结果,而是河流源区山脉高程效应的反映。(3)与西北内陆盆地其他大型河流比较,阿克苏河流域下游承压自流水的14C年龄小得多,这是由阿克苏河径流量大、下游为河槽洼地、不完全具备山前倾斜平原水文地质特征等决定的。阿克苏河下游承压水水循环交替迅速,开发潜力较大,在西北内流盆地中是一个特例。(4)塔克拉玛干沙漠第四系松散层地下水主要是从盆地南缘侧向补给的,在沙漠腹地由深部向浅部顶托排泄。盆地内深层油田水处于高度封闭的滞留状态,与上部松散沉积层地下水之间基本没有联系。     

北京市城近郊区地下水的环境同位素研究

应用环境同位素方法,研究北京城近郊区地下水演化规律。沿北京市永定河冲洪积扇地下水流动方向取样15组(D、18O、T、14C及全分析),对所取水样进行D、18O、T、14C分析,并确定地下水同位素年龄。运用地下水14C和T含量在垂向和水平方向变化的结果,验证了地下水的流向并计算了地下水的流速变化范围为5·02~62·63m/a,从山前至平原浅层地下水径流速度逐渐变小,反映了地下水水平径流强度逐渐减弱,地下水交替逐渐变差;浅层孔隙水以垂向交替为主,深层孔隙水以水平径流为主。对地下水D、18O之间的关系进行分析,从而判断地下水的补给来源等。     

黄河水质地球化学

在对1958—2000年期间黄河水系100个站点水质监测资料进行统计分析的基础上,研究了黄河主要离子的地球化学。结果表明,黄河流域各区河水总溶解性固体(TDS)含量的差异达2~3个数量级,TDS的总平均值为452mg/L,是全球河流均值的4倍。Na+、K+、SO42-和Cl-的含量是世界河流均值的10~20倍。相比之下,河水TDS含量的季节差异却不大,远不及与此呈反比关系的流量的季节差异。黄河洪水期的水量通常是枯水期的4~5倍,但枯水期河水的TDS通常只是洪水期的2倍,完全不同于世界其他大河。黄河的离子化学主要受沉积岩(尤其是富含碳酸盐矿物的黄土)化学风化作用和在干旱气候影响下水中溶解盐的蒸发浓缩和结晶作用的控制。近半个世纪来黄河河道径流量有显著减少的趋势,这与新修建的众多水库的蓄水有关,与此相适应,近半个世纪来黄河水质表现出明显的盐渍化过程,这一过程主要由含盐量高的农田灌溉回水所引起。     

东北地区资源环境基础与区域发展政策

作为我国21世纪资源开发的重要场所,东北地区资源环境开发利用将对国家社会经济发展起到举足轻重的作用。文章分析了东北地区资源本底特征、人地关系演进状态以及发展趋势。在此基础上,对未来区域发展政策提出了建议。     

地震前兆台站环境监控功能的设计

分析台站环境进行监控的必要性基础上,提出台站环境监控的功能设计,包括供电电源的监控、环境温湿度的监控及仪器复位控制等功能的实现,并给出了具体的实施方案。文中所提出的设计思路,相信对台站改造的集成设计者和地震前兆台站维护管理人员有一定借鉴。     

预应力混凝土连续梁桥振动特性变异及舒适度评价

由于预应力损失、混凝土收缩徐变、超载等原因,预应力混凝土桥梁出现了较强的振动。本文通过对福建省福州市闽江三桥全桥环境振动试验和正常运营条件下24小时的监测,研究预应力混凝土连续梁桥的动力特性及其变异和振动舒适度,结果表明:在较为稳定的风和温湿度环境下,固有频率在一天内的最大变化为3.06%,模态阻尼比的最大变化为37.93%,舒适度的狄克曼指标降到“能忍受短时间振动”的区域。     

Mineralogical and Geochemical Constraints on Arsenic Mobility in a Philippine Geothermal Field

Arsenic is usually associated with sulphide minerals formed in the geothermal environment. However, sulphide minerals are prone to dissolution after contact with meteoric water under surface oxidizing conditions. Secondary precipitates that form from the dissolution of the primary sulfides exert a greater influence on arsenic mobility in the geothermal environment. Fe-hydroxides have very good affinity with dissolved arsenate and are stable under most surface oxidizing conditions. Both amorphous silica directly precipitated from geothermal fluids and possibly a kaolinite alteration can host a small significant amount of arsenic. These silicates are also more stable under a wide range of pH and redox conditions.     

地球会永远处于宜居带内吗?

什么是家居带?要解答这一问题,首先必须说明什么是宜居带。行星上存在生命应具备几个必要条件:有液态水、生命新陈代谢或复制所需的化学元素、可用的能源和生物体延续生存足够稳定的环境。其中,由于液态水是生命活动不可或缺的物质,液态水的存在也意味着有相当温和的气候环境,所以液态水是生命存在的一个最关键的必要条件。尽管地外生命可能与地球上的生命形式很不一样,但是,许多科学家仍然相信,液态水是整个宇宙中生命的基本成分。