湖北宜昌白果园陡山沱组层序地层及磷块岩成因研究

新元古代陡山沱期是扬子地台重要的成磷期,鄂西白果园磷块岩就形成于当时海侵不断扩大的过程中。白果园陡山沱组位于黄陵背斜西北部,磷矿赋存于陡山沱组下部。对白果园剖面进行层序地层学研究,将南沱冰期后沉积的陡山沱组和灯影组划为一个二级层序。含有磷块岩的陡山沱组,代表了南沱冰期后强烈的海侵活动的特点,将其划分为六个三级层序,磷块岩形成于第一个三级层序内。在层序1的海侵体系域上部与高位体系域下部所反映的潮下带,砂屑磷块岩品位很高。冰期时的物理风化和陡山沱期化学风化作用将地表含磷物输入海洋,海侵引发的上升洋流携带富磷海水涌入浅水区,为磷块岩在层序1内的形成提供了物源与动力条件。初次海侵对磷矿形成十分有利,高品位的含磷层对应于最大海侵阶段。采用地球化学方法对含磷岩系进一步研究后表明,生物有机质对白果园磷块岩的形成有重要作用。大冰期过后陡山沱期新的古海洋生态系统开始构建,使生物生产率迅速恢复,为生物有机质的成矿作用提供了机遇。其有机碳含量介于盆地型磷块岩与台地型磷块岩之间,显示了泥页岩—碳酸盐岩型含磷岩系Corg含量的“过渡性”特点。由于其含磷岩系形成的环境为半局限性滞留洼地,白果园磷块岩是弱还原—弱氧化环境的沉积产物。与邻区贵州瓮安的台地型磷块岩进行对比,台地型磷块岩由于更为氧化的环境而具有低Corg和高P2O5特点。通过与早寒武世云南昆阳磷矿的对比,发现能量较高并具有丰富藻类的潮下带为磷块岩形成的优势区带,但白果园不具备昆阳磷矿的藻滩成磷环境。所以,白果园磷块岩的形成是海侵作用和生物有机质的参与等因素共同作用的结果。     

基于HSIC核函数聚类的湖北省降雪气候区划

无资料地区雪灾防御参数常采用周边有资料的气象站参数替代,基于气候背景相似的降雪气候区划可以为代表站的选取提供科学依据。本文利用湖北省76个国家气象站1961—2020年的气象观测资料,选取了降雪初终日、雪日数、积雪日数、降雪量、最大积雪深度等12个多维时间序列指标,采用Hilbert-Schmidt Independence Criterion（HSIC）核函数的有偏估计公式计算12个指标的整体相似性,对湖北省降雪气候进行了聚类分析。结果表明：湖北省降雪气候可以划分为东南部、中部、西北部和西南部4个气候分区,分区的地带性分布特征与湖北省强降雪天气由北方冷空气南下产生的气候背景一致;初雪日从西北部向中部、西南部、东南部降雪区推迟,终雪日则正好相反,西北部的降雪日数和积雪日数最多;东南部代表站为黄石站,中部代表站有麻城、武汉、钟祥,西南部代表站有咸丰、巴东,西北部代表站郧西、老河口。HSIC核函数能很好处理较大年际波动的指标序列集之间的相似性,其聚类方法对湖北省降雪的气候区划较为合理,区划结果为湖北省精细化雪灾防御提供了技术依据。     

湖北省不同等级降水特征及与旱涝关系分析

基于湖北省1961—2020年71个国家站逐日降水数据，利用降水异常指数Z和线性分析等方法，分析不同地区降水特征及与旱涝关系，结果表明：（1）湖北省年均降水自北向南递增，山区冬夏季雨日相当，降水量鄂西山区>鄂东山区>江汉平原>汉江河谷；（2）雨日随等级减小，大等级降水多发生于鄂东南。鄂西北暴雨占比最小，鄂西南各等级降水相当，江汉平原及以东地区中雨及以上量级降水贡献率较大；（3）年均雨日呈衰减趋势，降水量相反，而山地平原夏季雨日贡献率增加。小等级降水比例减小，年代际变化中降水日数呈减少趋势，而降水量“中间偏多，两端偏少”；（4）雨日对降水量的贡献率远高于降水强度。暴雨的距平变化可基本反映旱涝年。     

基于氢氧稳定同位素的武汉北部新城地表水-地下水转换关系研究

【研究目的】揭示武汉北部新城地表水、地下水的氢氧稳定同位素特征及其相互作用。【研究方法】2019年，采集、测定了降水样7件、河水样6件、水库样14件、民井样98件、泉水样3件和钻孔样11件，并收集到武汉站1986—1998年的监测数据50件，以空间分析和流域分析为基础，氢氧稳定同位素分析为手段。【研究结果】（1）武汉降水氢氧同位素随季节变化，并表现出“降雨效应”明显、“温度效应”不明显的特点；（2）地表水在枯水期受到强烈的蒸散发，表现出一定的“地貌效应”与“干支流效应”的特征；（3）民井、泉和钻孔等地下水均源于大气降水，表现出“含水层埋深效应”与“山区平原效应”的特点；（4）枯水期，界河流域中界河获得了上游水库和地下水的补给，夏家寺水库流域中夏家寺水库得到了地下水补给。【结论】氢氧同位素能显著提高武汉北部新城地表水-地下水相互转换规律的认识。创新点：利用各类水体氢氧同位素组成及空间分布特征，揭示了武汉北部新城降水、地表水和地下水相互转换的规律