湖泊沉积物-水界面氧气交换速率的测定及影响因素

水流启动-停止法可有效获取体积式氧气交换速率(O2(f)).且该速率与沉积物柱样培养法获得的总氧气交换速率(TOE)之间具显著相关性;与由一维溶解氧剖面计算获得的氧气在扩散界面层中的扩散速率和氧气在沉积物中的扩散速率相比,O2(t)与TOE不仅能代表氧气扩散速率,而且还包括沉积物中生物呼吸以及生物扰动引起的界面氧气交换速率信息.此外,通过比较太湖及南四湖多位点不同沉积物性质条件下界面氧气交换速率,结果表明界面氧气交换速率在空间尺度上的差异性,除与生物因素有关外,还与沉积物有机物质含量显著相关.     

基于震源机制解的鄂霍次克微板块东部俯冲带地区构造应力场反演

基于国际地震中心(ISC)提供的1970年1月～2016年12月期间的地震震源机制解,对鄂霍次克微板块东部俯冲带地区进行了应力张量反演,得到了日本海沟、千岛海沟和勘察加海沟3个俯冲带区域的构造应力场特征。研究结果显示:①海沟地区浅部区域(h100km)的水平主压应力轴与西北太平洋板块的俯冲方位一致,与海沟走向近似垂直,其洋壳一侧以拉张型应力状态为主,而陆壳一侧则以挤压型应力为主,且在弧后区域均存在拉张的应力状态;80～200km深度范围区域表现出双地震带"Ⅰ"型构造应力场特征。②日本海沟带由于俯冲角相对较小(相比于千岛海沟和勘察加海沟),水平方向沿NWW向延伸更远,大洋板块与上覆板块之间耦合更加强烈,逆冲型地震发生数量最多。③对于深部区域(h300km),千岛地区应力场表现出非均匀性特征,可能是由地幔阻力导致的;而勘察加地区应力场表现出拉张型,可能是因为俯冲板片的拉伸拖曳作用更强。     

鄱阳湖流域饶河龙口入湖段优势淡水鱼类对微塑料及重金属污染物的生物累积

水体生态环境中的微塑料与重金属污染问题正日益受到热切关注为探讨微塑料与重金属对水产品的复合生态效应,选择鄱阳湖饶河段优势淡水鱼为研究对象,对鱼体内微塑料及重金属Cu、Cd、Pb、Zn、Cr等元素的生物累积作用进行分析与评价结果表明:调查区域水环境中微塑料的丰度范围10～64 items/L,平均值38.56 items/L. 8种淡水鱼消化道微塑料丰度范围为1.21～9.11 items/g,平均丰度为5.40 items/g;鳃部丰度范围0.61～5.00 items/g,平均丰度为2.87 items/g;微塑料类型主要有碎片类、纤维类、薄膜类和颗粒类4种,其聚合物成分主要为聚乙烯(PE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS);颜色以透明及彩色为主;微塑料粒径范围为0.01～9.5 mm,粒径0.5 mm的微塑料所占比例为79.07%,鱼体内与其生存水环境中微塑料的丰度特征(形态、粒径、颜色和聚合物类型组分比例)具有一定相似性各鱼类对微塑料的累积系数(BAF)平均值为178.29,不同鱼类累积微塑料的能力大小次序为:乌鳢(Channa argus)、黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)鲦鱼(Hemicculter leuciclus)、草鱼(Ctenopharyngodon idellus)、鲶鱼(Silurus asotus)鲤鱼(Cyprinus carpio)、刀鱼(Coilia ectenes)、鲫鱼(Carassius auratus)鱼体肌肉组织内重金属Cu、Cd、Pb、Zn、Cr的平均含量分别为4.27、0.13、0.28、11.73、0.53 mg/kg,均符合无公害水产品的要求且低于人体消费卫生标准,属于安全食用范围;鱼类对5种不同重金属的累积能力大小次序为ZnCuCdPbCr,不同鱼类对不同重金属的累积能力具有差异性通过扫描电镜(SEM)与能谱分析(EDS)检测到各类型微塑料表面均有上述5种重金属元素,证实微塑料可能成为重金属的附着载体,相关性分析表明微塑料与Cu呈极显著相关,与Cd、Pb均呈显著相关;微塑料的存在一定程度上会增强Cu、Cd与Pb的累积效应,并可能产生复合污染效应.     

基于分组互相关成像条件的微震逆时成像定位方法

地面微地震记录的信噪比常常很低,微地震走时拾取困难,难以利用基于微震走时的方法进行震源定位,微震逆时成像作为有潜力的地面微震定位方法而成为研究热点.微震逆时成像的效果和效率与所使用的成像条件密切相关.本文通过对不同信噪比微地震记录的逆时成像实验,在分析现有的自相关和互相关成像条件优缺点的基础上,提出分组互相关成像条件,讨论了分组方式对成像结果的影响.结果表明:分组互相关成像兼顾了自相关和互相关成像的优势,避免了它们的缺点.通过采用合适的分组方式,可以在满足计算效率要求的情况下,获得空间分辨率很高的震源成像结果.分组互相关成像对低信噪比资料具有很强的适应性,是一种很有前景的地面微震定位方法.     

基于并行模拟退火算法的微地震速度模型校正方法研究

在水力压裂微地震监测中,速度模型的误差对微震定位结果的偏差影响尤为显著,因此如何获得较为准确的速度模型是微震监测过程中的重要一步.一般使用测井数据和射孔监测数据来反演计算微地震速度模型.该计算过程耗时较长,这不利于微震监测的实时化.针对这个问题,本文从模拟退火法入手,提出采用多马尔科夫链的并行方案,将其与速度模型的校正过程相结合.通过拆分马尔科夫链并分别在多线程中并行计算,可以大大缩短单条线程中的计算时间以达到提升速度模型校正效率的目的.经过合成数据及实际监测数据的验证,证明了本文方法相对串行模拟退火法,能有效提升速度模型校正的效率,并且精度上也能得到保证,能充分满足野外实时监测的需求.     

基于电火花震源的微测井技术在复杂沙漠地区的应用研究

塔克拉玛干沙漠西缘MX地区属于复杂沙漠地表区域之一,以往地震勘探中表层调查采用雷管激发的微测井方法,在西部地区注重社会维稳和反恐形势的前提下,该作业方式存在一定的安全风险.目前,一种基于电火花震源的微测井方法在我国东部复杂水网地区的表层调查中取得了较好的效果,因此我们首次把电火花震源技术应用于西部复杂沙漠地区的表层调查中.在MX地区经过电火花震源与雷管震源的微测井对比试验,发现电火花震源技术能够满足微测井的技术要求,并采用电火花震源技术在该地区进行微测井数据采集,处理解释成果符合该地区表层特征.微测井成果数据经过基于初至反演的沙丘曲线算法计算后得出静校正量,并应用到该地区地震勘探资料的现场处理中,得到了较好的效果.     

远场地震在台湾南部的触发非火山型微震颤

选取2011—2016年发生的38次震中距大于1 000 km的M_W≥7.5地震震后3小时的连续波形资料,利用人工检视方法对这38次地震是否触发了我国台湾地区的非火山型微震颤进行了调查。分析结果显示:这38次地震中有4次远震触发了非火山型微震颤,事件持续300—500 s不等。利用网格搜寻方法对此4次微震颤事件进行了定位,确定震中位于台湾中央山脉南段,震源深度为21—53 km。结合研究区内地球物理观测资料,分析认为是由于远震产生的面波改变了研究区内的瞬时应力,进而导致断层蠕滑触发了微震颤事件。      

秀丽白虾(Exopalaemon modestus)对亚热带湖库春夏季水体营养水平和浮游生物群落的影响——基于微宇宙模拟实验

秀丽白虾(Exopalaemon modestus)是我国大型淡水湖库的重要经济渔获对象,也是水体中浮游动物的捕食者之一.以往的研究从渔业的角度揭示了秀丽白虾的生物学特征与食性,但少有研究探讨秀丽白虾这一无脊椎动物捕食者对春、夏季浮游生物群落的影响.本研究设计了一个单因素户外微宇宙实验,比较了春季—初夏(4-6月)时期,有无秀丽白虾条件下水体氮、磷浓度以及浮游生物生物量和群落结构的变化.结果 表明:1)秀丽白虾的存在显著降低了春季水体总氮(TN)浓度,增加了水体总磷(TP)浓度,降低了水体TN∶TP比值;2)秀丽白虾的捕食减少了大型枝角类Daphnia pulex和浮游动物总生物量,D.pulex在浮游动物群落中的优势度被轮虫取代,浮游动物群落趋于小型化;3)秀丽白虾显著增加了春季水体叶绿素a浓度,但对浮游植物群落结构的影响不明显.研究表明在大型湖库中,秀丽白虾等无脊椎动物捕食者可能是影响浮游生物群落变化的因素之一,在春季浮游生物研究中应予以关注.     

一种改进的基于网格搜索的微地震震源定位方法

震源定位是微地震监测技术要解决的主要问题.目前,井下微地震监测多采用走时拟合法计算震源位置.常规方法受到环境噪声、初至拾取误差、速度模型误差等因素的影响,定位结果存在一定误差.为了提高定位精度,本文提出了一种改进的基于网格搜索的微地震震源定位方法.本文方法根据P波的偏振特征参数计算概率密度函数求取震源方位角,并采用改进的目标函数和搜索算法计算震源的径向距离和深度.模型数据和实际资料的处理结果表明,本文方法具有较强的抗噪性,计算得到的震源方位角更加接近真实值;与常规目标函数相比,本文方法采用的目标函数具有更好的收敛性,其定位结果受初至拾取误差和速度模型误差的影响更小;本文提出的搜索算法能够消除由于错误拾取造成的观测到时中的异常值对定位结果的影响.     

水力压裂微地震井地联合监测系统及仪器

水力压裂技术是油气田增产和低渗透油田开发的有效技术手段,通过监测油层裂缝延展过程中产生的微地震事件,能够有效地判断裂缝走向.现有的井中监测方法存在成本较高、施工难度大的问题;地面监测存在信号信噪比低、垂向分辨能力差等问题.本文采用井地联合微地震监测的方法,在地面布置采集仪器的同时,选择邻近的单口监测井放置井中仪器,对微地震事件进行联合监测定位.采用联合监测的方法,在水平方向和垂直方向上都能够获得较好的监测视角,对比单一监测方法提高了微地震事件的定位精度.在此方法的基础上研制的井地联合微地震监测仪器系统,解决了现有仪器系统在进行联合监测时通讯链路不通的问题,实现了在压裂施工现场对微地震联合监测数据的实时回收、处理及结果呈现.应用本系统在大庆油田进行现场监测,获取的微地震事件对压裂裂缝进行了有效评价;通过对已知射孔点进行反演定位,采用井地联合监测将定位误差由地面监测的32 m降低至14 m,验证了本文技术的有效性.