多年冻土活动层浅层包气带水-汽-热耦合运移规律

活动层水热状态直接影响多年冻土和寒区工程的稳定性。已有研究大多基于附面层理论研究冻土温度场变化,较少研究液态水和水汽运移过程及其对冻土温度场的影响。结合多年冻土活动层包气带水-热耦合迁移的物理过程和内在机制,以温度和含水率为基本变量,建立了考虑液态水和水汽相变、水分对流传热和水汽运移的土壤-地表-大气能量平衡及土壤内部水热变化的耦合模型,分析了真实野外气象条件下活动层液态水和水汽运移规律。计算结果表明:白天温度梯度水分向土壤内部运移,夜间温度梯度水分向土壤表层运移;暖季温度梯度水分以向土壤内部运移为主,冷季温度梯度水分以向地表运移为主;就全年而言,活动层各个深度处水汽运移作用大于15%,水势梯度水汽运移极小可以忽略不计,特别是浅层土壤在无降雨状态下,水分运移以温度梯度水汽运移为主;水势梯度液态水通量受降雨影响明显,在降雨事件期间和之后,液态水和水汽下渗占主导地位,降雨降低表层土壤温度、减小土壤热传导通量,有利于土壤热稳定性。     

围压和孔隙结构对不同粒级砂岩孔隙度渗透率的影响实验研究

孔隙度和渗透率是储层评价的两个重要参数.岩石毛管压力曲线和核磁共振T2谱图是描述储层微观结构特征的重要参数.通过测量不同压力条件下岩心样品的孔隙度和渗透率,得到了孔隙度和渗透率随压力的变化情况.实验结果表明：孔隙度和渗透率随着压力的增加而降低,并且与压力服从对数函数变化规律.不同孔隙度渗透率区间的砂岩样品,孔隙度和渗透率随着压力变化的趋势不同.通过测量不同粒级砂岩样品的毛管压力曲线和核磁共振T2谱图,证实了孔隙结构对孔隙度和渗透率的影响,微观孔隙结构是决定渗透性好坏的关键因素.     

西秦岭温泉—中川一带金属矿床的成矿规律及找矿预测

西秦岭温泉—中川一带实施的1:5万矿产地质调查项目,共圈定1:5万局部高磁异常33处,1:5万地球化学综合异常11处,发现矿点2处,矿化点5处,矿种有金、钼、铁、铜、铷等。通过分析研究区成矿地质条件、1:5万地球物理和地球化学综合异常特征、矿(化)点特征及分布规律等,阐明了该区成矿时空分布规律和矿产共生组合规律,划分成矿远景区9处,提交找矿靶区6处。对其中2处找矿靶区进行槽探验证的结果为: 关子镇幅玉杨观找矿靶区圈定了4条含铷矿化伟晶岩脉和多处铁矿化破碎蚀变带,具有形成伟晶岩型铷矿的潜力; 礼县幅李坝金矿床南侧百叶沟—河西沟找矿靶区圈定了14条蚀变破碎带,在矿化蚀变带内圈定了11条金矿(化)体,具有形成构造蚀变岩(微细粒浸染状)型金矿床的潜力。     

南阿尔金泥盆纪中基性杂岩体的成因及其地质意义研究

出露于南阿尔金西段的塔什萨依辉长岩和闪长岩及其内花岗质细脉是古生代多期岩浆活动的产物,它们构成了南阿尔金俯冲碰撞杂岩带的一部分,是深入探讨该地区构造演化过程的良好材料。本文通过对这些地质体野外地质特征、岩石学、地球化学特征、锆石U-Pb年代学和锆石Hf同位素特征的系统研究,以期确定其形成时代、源区性质和岩石成因,为深入探讨南阿尔金俯冲碰撞杂岩带的演化过程提供进一步约束。本文研究表明:辉长岩和闪长岩具相对较高的SiO_2含量(50.4%~53.5%)和Mg#(57~80),低的K_2O/Na_2O比值(0.17~0.67),为钙碱性系列岩石;辉长岩的∑REE偏低(36.9×10~(-6)~83.1×10~(-6)),Eu正异常(δEu=1.17~1.85);闪长岩∑REE稍高(182×10~(-6)~190×10~(-6)),Eu负异常(δEu=0.85~0.86);二者相对富集LREE和LILE,亏损HFSE。其主量元素特征、微量元素(高Nb、Zr含量,低Zr/Y比值)、锆石Hf同位素和Sr-Nd同位素组成表明二者应为大陆板内伸展背景下软流圈交代的岩石圈地幔部分熔融的产物,并在其岩浆演化过程中经历了地壳混染和分离结晶作用。花岗质细脉具高的Si O2含量(72.4%～75.5%)和K_2O/Na_2O比值(2.33～2.56),属于钾玄岩系列岩石;与闪长岩相比,两者微量元素蛛网图相似,但花岗质细脉轻重稀土分馏程度较大,Eu负异常(δEu=0.55～0.61)和P、Ti的亏损更加显著。锆石U-Pb定年结果显示,辉长岩形成时代约为400～420Ma;闪长岩和其内花岗质细脉的形成时代基本一致,约为400Ma,并具有相似的锆石Hf同位素组成和Sr-Nd同位素组成,结合地球化学特征及野外产状,推测花岗质细脉为闪长岩分异的产物。结合南阿尔金区域地质背景综合分析,塔什萨依辉长岩和闪长岩起源于造山后伸展背景下软流圈交代的岩石圈地幔的部分熔融,并经历了地壳混染和分离结晶作用;而闪长岩进一步分异形成花岗质细脉,并在其形成过程中可能伴随少量壳源熔融物质的加入。     

结合Ka和X波段双偏振雷达对北京一次锋面降雪过程雪带的观测分析

本文设计了中国科学院大气物理研究所位于同一观测站内的一部单发双收Ka波段双偏振雷达和一部双发双收X波段双偏振雷达高效结合观测的方法,并首次将Ka和X波段双偏振雷达结合应用在降雪过程的观测中,对2019年2月14日锋面气旋系统在北京地区降雪过程中雪带的形成、发展、消亡过程的宏微观结构进行了分析。结果表明,雪带的垂直结构符合以往对层状云垂直分层的物理认识,类似但不同于雨带由凝结增长层、丛集层、淞附层、融化层组成的四层结构,雪带只包含由上层“播种”至下层的冰晶形成的凝结增长层、丛集层和淞附层三层。由于各层水平风速不同,雪带的三层结构并非垂直排列。多个雪带不断生成发展维持降雪,直至冰晶凝结生长层变空,云从冰晶凝结生长层分裂为多层云后各自消散。证明了Ka和X波段双偏振雷达结合的必要性和高效性,丰富了对锋面气旋系统雪带的认识,补充了Ka波段和X波段雷达对降雪的观测研究。     

Ka/Ku双波段云雷达反演空气垂直运动速度和雨滴谱方法研究及初步应用

在Ka波段云雷达上升级改造建成的Ka/Ku（Ka和Ku波段波长分别为8.9 mm和2.2 cm）双波段云雷达2019年用于华南云降水垂直结构观测,以改进云内动力和微物理参数探测能力。为了利用该双波段云雷达研究华南降水微物理和动力结构,本文提出了基于双波段云雷达回波强度谱密度（S_Z）数据和最优估计技术的云内空气垂直运动速度（V_air）、雨滴谱（DSD）、含水量（LWC）、雨强（R）的反演方法（DWSZ）,雨区衰减的订正方法。利用2019年在广东龙门观测的一次降水过程数据,对比分析了云雷达反演的微物理参数与雨滴谱直接观测量,并检验了云雷达反演的低层空气垂直运动速度,利用反演结果分析了一次混合云过程的V_air与这些微物理参数的垂直结构和相互关系。结果表明:Ka/Ku双波段云雷达合理反演了微降水微物理和动力参数及其垂直分布,经过衰减订正的Ka和Ku波段回波强度偏差明显减小。该双波段云雷达数据可以用于分析0～30 dBZ回波强度的云降水垂直结构。本次过程为混合云降水,对流单体前部存在明显的上升气流,后部存在下沉气流;从平均垂直结构来看:V_air和粒子平均直径（D_m）在2 km高度层到达最大,粒子数密度（N_w）、LWC和R在2 km以下明显增强,粒子直径却减小,水汽凝结过程、雨滴碰并云滴是本次过程的主要机制。这一工作验证了Ka和Ku波段组合的双波段云雷达的可行性,为Ka/Ku波段云雷达技术的推广,单波段云雷达反演算法进一步改进,云降水精细结构分析等提供了基础。     

喜马拉雅东段库曲岩体锂、铍和铌钽稀有金属矿物研究及指示意义

稀有金属矿物记录了花岗伟晶岩成岩成矿的重要信息。喜马拉雅是全球著名的淡色花岗岩带,库曲岩体位于喜马拉雅东段的特提斯喜马拉雅岩系中。本文调查了库曲岩体的二云母花岗岩、白云母花岗岩、电气石花岗岩和花岗伟晶岩,其中,花岗伟晶岩涉及花岗岩的伟晶岩相和独立伟晶岩脉。库曲岩体产出的稀有金属矿物包括锂辉石、锂绿泥石、绿柱石、铌铁矿-钽铁矿、钇铀钽烧绿石和细晶石,它们主要赋存于似文象伟晶岩、石英-钠长石-白云母伟晶岩、块体长石-钠质细晶岩、块体长石-电气石钠质细晶岩、锂辉石-块体长石-细晶岩、白云母花岗岩的伟晶岩相以及电气石花岗岩内。显微镜观察、电子探针和LA-ICP-MS测试结果显示锂辉石具有四种产状,包括粗粒锂辉石自形-半自形晶、细粒锂辉石-石英镶嵌晶、中细粒锂辉石-钾长石-钠长石-云母镶嵌晶以及发育锂绿泥石的粗粒锂辉石,揭示了其形成时复杂的熔流体动荡结晶环境。绿柱石背散射电子图像（BSE）下呈均一结构和不均一结构（蚀变边、不规则分带和补丁分带）,元素替代机制包括通道-八面体替代、通道-四面体替代以及通道中碱金属阳离子间的置换。铌铁矿族矿物包括原生、蚀变边和不规则分带结构,部分被钇铀钽烧绿石和细晶石交代。与原生铌铁矿相比,蚀变边和不规则分带铌铁矿族矿物总体上富钽贫锰,显示了结晶分异、过冷却引起的过饱和以及流体作用。根据稀有金属矿物揭示的成因信息,独立伟晶岩脉（似文象伟晶岩）、白云母花岗岩的伟晶岩相和电气石花岗岩在岩浆分异程度、经历的演化过程、以及流体活动方面存在差异,很可能是不同期次岩浆活动的产物。库曲岩体绿柱石的Rb和Zn含量、以及铌铁矿族矿物的Sc₂O₃、SiO₂和PbO含量,与已有指示标志存在相关性,作为潜在指示标志仍需开展更多的研究工作。综合含锂辉石伟晶岩的产出、岩浆分异演化程度、多期花岗质岩浆活动、复杂的流体作用以及所属锂丰度高值区等因素,库曲岩体是喜马拉雅东段找锂的有利地段。     

东非海岸坦桑尼亚和鲁伍马盆地天然气成藏机理

东非海岸盆地天然气资源丰富,是世界天然气勘探的热点地区.东非海岸重点盆地的天然气为腐泥型高温裂解气,主要来源于下侏罗统局限海相优质烃源岩.大型断裂控制了东非海岸重点盆地天然气的垂向运移,研究区主要发育大型伸展断裂和大型走滑断裂.大型走滑断裂是坦桑尼亚盆地南部天然气藏的主要运移通道,其主要活动时期为晚白垩世-古新世,控制了白垩系-古近系浊积砂岩气藏的油气运移成藏.大型伸展断裂是鲁伍马盆地天然气藏的主要运移通道,其主要活动时期为古新世、渐新世和新近纪,控制了古近系浊积砂岩气藏的油气运移成藏.砂体规模控制了深水区岩性或构造-岩性圈闭的大小,进而控制了天然气藏的规模.受天然气运移方式的控制,东非海岸盆地形成了大型走滑断裂控藏模式和大型伸展断裂控藏模式.      

扬子地块新元古代裂谷盆地莲沱组沉积分异及其物源分析

扬子地块莲沱组及相当地层单元的划分和对比,一直是我国南华系（即Cryogenian）研究关键难题之一.新元古代裂谷盆地开启早期,构造-沉积分异作用,同裂谷相变很大,使得盆地边缘区地层序列不完整.过分依赖岩石地层单元对比,历存分歧,典型的就是关于莲沱组与板溪群地层对比、时代归属以及莲沱组的沉积环境问题.本文通过对扬子地块东南缘莲沱组沉积古环境分析和锆石U-Pb精确定年,认为莲沱组沉积时限为790~720 Ma,相当于板溪群中上部,是华南新元古代裂谷盆地沉积充填序列的第Ⅱ旋回.莲沱组顶部U-Pb最小年龄约720 Ma,制约了扬子地块Sturtian冰期的启动年龄≤720 Ma.通过对中扬子地块从北向南展布的莲沱组陆相-海陆过渡相-海相不同的沉积单元岩相组合的沉积特征观察研究,分析沉积环境并建立了沉积模式;莲沱组及休宁组碎屑锆石记录了莲沱组沉积时该盆地在780~760 Ma经历了持续热隆升与地层剥蚀,揭示了中国南方扬子和华夏地块聚合与裂解事件的重要信息.      

半干旱地区地表-地下水系统水热运移与裸土蒸发研究

地表-地下水系统水、热迁移转化与裸土蒸发机理研究对于水量平衡以及地表能量转化具有重要意义。以鄂尔多斯盆地风沙滩地区为研究区,基于原位蒸渗仪长期观测,结合数值模拟,选择2种地下水位初始埋深分别为80 cm（浅埋深）和290 cm（深埋深）的情景,研究了变饱和带水热迁移转化的动力学过程以及对裸土蒸发的影响。结果表明:变饱和带土壤水的运动规律受水头梯度和温度梯度的共同驱动,且在不同水位埋深条件下呈现不同的运动方式;浅埋深条件下,受水头梯度的作用,土壤的毛细上升高度能够到达地表,蒸发条件下土壤水在毛细力驱动下向上运移,土壤内部不存在零通量面,温度对水分运动的影响较小,发现当地下水位埋深小于毛细上升高度时,地下水在毛细力作用下直接贡献土壤蒸发;深埋深条件下,水头和温度是土壤水运动过程的关键因素,位于地表以下18 cm以浅土壤内部出现孤立的零通量面,阻止了土壤水的向上运移,导致蒸发量减小。当地下水位埋深大于毛细上升高度的1.6倍时,地下水不再直接参与土壤蒸发,但会间接地影响包气带的水分转化;因此模拟期间浅埋深的裸土累积蒸发量约为深埋深累积蒸发量的4倍。