浅基岩埋深条件下多年冻土的瞬变电磁法探测研究

瞬变电磁法（TEM）在青藏高原、东北等地区的多年冻土调查中取得了较好的应用效果,但局限于松散沉积层较厚情形,在基岩埋深较浅条件下探测多年冻土基本处于空白。兰州马衔山多年冻土具有分布范围小、温度高、基岩埋深浅的特点,是应用TEM探测浅基岩埋藏条件下多年冻土分布的理想地区。以马衔山多年冻土为主要研究对象,以季节冻土为对照研究了瞬变电磁响应特征,结合区域构造特征、地层露头、钻孔岩心、地温监测数据等信息,论证并探讨了TEM应用于浅基岩埋深时对多年冻土的探测效果。结果表明：马衔山多年冻土分布受构造断裂形成的低阻带控制,下部为负温岩层,实际分布面积为0.11 km²;TEM应用于浅基岩埋深的多年冻土勘探时更多的对地下岩层做出响应,可结合地质、地貌、水文、植被等信息,利用多年冻土的特点和电阻率的变化情况来判断多年冻土的分布范围;当基岩埋深特别浅时可以与探地雷达、钻孔等其他手段联合反演,从而准确地识别多年冻土与下伏基岩。     

祁连山天然气水合物地球化学勘查方法稳定性和异常重现性分析

根据祁连山木里地区已知天然气水合物上方不同期次近地表土壤地球化学勘查重复性试验,对土壤酸解烃、顶空气、荧光光谱、碳酸盐等指标方法的稳定性及异常重现性问题进行研究和探讨。结果表明,各项化探指标不同期次含量最大值等特征值虽然存在一定程度的差异,但是其数据波动特征和数据结构是相对一致的。顶空气甲烷、酸解烃、荧光光谱和碳酸盐方法指标前后两次测量结果均具有较高的相关性,配对T-检验显示顶空气轻烃、酸解烃和碳酸盐指标数据变化差异不显著,从统计学上看其指标数据具有较好的稳定性。顶空气甲烷、酸解烃、荧光光谱等指标地球化学异常在研究区已知天然气水合物矿区上方具有相似的空间分布特征,说明其化探指标异常空间上具有良好的稳定性和重现性;但是顶空气重烃异常模式、碳酸盐异常强度的变化,反映其具有重现性,但异常稳定性相对较差。这为地球化学勘查在陆域冻土区天然气水合物勘查中发挥作用提供了较好的基础。     

一种冻土区天然气水合物地球化学勘查新技术——惰性气体氦氖分析

开发不受沼泽微生物影响的地球化学勘查技术是提高中纬度冻土区天然气水合物探井预测成功率的重要课题之一。本文选择在祁连山聚乎更天然气水合物已知区进行惰性气体勘查技术实验,研究了氦氖的测试方法,实验区为高寒沼泽景观,面积150km~2,采样密度2点/km~2,采样深度60cm,采集土壤顶空气样品300件和DK-3井岩芯样品400件,应用色谱反吹技术对顶空气样品进行了惰性气体氦氖的分析。结合地质和地球化学勘查成果进行了综合解释,认为惰性气体异常与天然气水合物矿藏关系密切,与烃类异常浓度范围一致,为顶部异常模式。实验区天然气水合物矿藏11个水合物发现井有10个位于He、Ne异常内,1个井位于异常外。分析了天然气水合物岩芯顶空气轻烃和氦氖指标的垂向分布特征,提出了天然气水合物矿藏上方土壤惰性气体的地气迁移机理。研究区近地表氦氖异常源于深部水合物矿藏和断裂构造,不受沼泽微生物的影响,是冻土区天然气水合物勘查的一种有效技术。     

小冰期结束以来贡嘎山海螺沟冰川退缩区土壤化学风化与发育过程

选择海螺沟冰川退缩区,对冰川退缩年龄分别为0年、30年、40年、52年、80年、120年的样点按土壤发生层分层采集样品,通过分析样品的化学风化速率及理化性质变化,探讨小冰期结束以来土壤发育过程及影响因素,并评估不同阶段土壤质量。结果表明,退缩区前40年样点中主要以碳酸盐风化为主,80年后硅酸盐风化作用增强。土壤长期风化速率随土壤年龄呈现升高-降低-升高的趋势,52年样点长期风化速率最低,为48.06cmol/(m^2·a),矿物组成和气候是影响土壤风化速率的重要原因。土壤的粒度组成以砂粒为主,多数样点占比约为80%~90%。随着土壤年龄增加,容重值和pH减小,pH从8.54减小到5左右;土层厚度、土壤有机质(SOC)及总氮(TN)含量增加,这些土壤理化指标的快速变化表明冰川退缩区土壤发育迅速。适宜的温度、充足的降水以及快速的植被演替可能是退缩区土壤快速发育的原因。模糊数学法计算土壤质量的结果显示,除了0年样点,其余样点土壤质量指数(SQI)均大于0.4,说明退缩区土壤质量状况整体属于中等水平,土壤肥力状况较好。研究结果有助于揭示土壤矿物风化过程和土壤发育的影响因素,理解土壤发育机制。     

祁连山哈拉湖地区奥陶纪岛弧火山岩及其构造意义

通过1∶5万区域地质调查,对祁连山哈拉湖地区火山岩进行了野外地质、岩石学、锆石U-Pb同位素年龄、地球化学等研究。LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年结果显示,该火山岩年龄为466.3±2.4Ma(n=9,MSWD=1.4),形成于中奥陶世。岩石地球化学研究表明,哈拉湖地区火山岩为低钾拉斑玄武系列,绝大多数样品的亲石元素Rb、Th、U、Ce、Zr、Nd和稀土元素La、Sm富集明显;高场强元素(Sr、P、Ti)强烈亏损,Zr、Hf微弱富集,Ba明显亏损。总的特征显示,少数火山岩具有过渡型洋脊玄武岩的特征,大多数火山岩样品显示岛弧火山岩的特征。此外,哈拉湖地区的岛弧火山岩与晚奥陶世的岛弧花岗岩伴生在一起。这些特征表明,与俯冲有关的奥陶纪岛弧岩石可能与拉脊山地区古大洋的闭合有关。     

龙门山断层破裂的频率非平稳特性

为研究地震过程中的频率非平稳特性,对近年来龙门山断层发生的两次大地震:汶川大地震和芦山大地震的近断层地震记录进行频谱分析。结果表明:相对于芦山地震有较大走向滑动分量的汶川地震,大多数位于汶川地震断层滑动前方的台站接收到更高的频率成分,位于断层滑动后方的台站接收到的地震波频率较低;尽管芦山地震断层相对汶川地震有较小的走向滑动分量,但仍然可以得出与汶川地震相同的结论,不同的是虽然芦山地震沿断层面向上方向分量大,但是其同一台站东西、南北、竖直三方向分量记录幅值相当。把芦山地震三分量记录变换到走向和沿断层面向上方向,证实了沿断层面向上方向高频成分更丰富。在断层滑动前方接收到的地震波频率较高,在断层滑动后方接收到的频率较低,这正是多普勒效应影响的结果。由于多普勒效应的客观存在,其对频率非平稳特性的影响与震源、传播路径和场地效应一样具有普遍性;所以,工程场地接收到的地震波的频率不仅取决于震源、传播路径、场地效应,还取决于断层滑动速度(多普勒效应)。     

Stormflow threshold behaviour in a subtropical mountainous headwater catchment during forest recovery period

Forest ecohydrological feedbacks complicate the threshold behaviour of stormflow response to precipitation or wetting conditions on a long-term scale (e.g. several years). In this study, the threshold behaviours in an evergreen-deciduous mixed forested headwater catchment in southern China were examined during 2009–2015, when damaged vegetation was recovering after the great 2008 Chinese ice and snowstorm. The non-uniqueness of the thresholds and the slow and rapid responses of stormflow at the outlet of the catchment in different hydro-climate datasets with different maximum values of gross precipitation (P) and sums of precipitation and antecedent soil moisture index (P + ASI) were assessed. The thresholds of P and P + ASI required to trigger stormflows (i.e. ‘generation thresholds’) and the transition from slow to rapid responses of stormflow (i.e. ‘rise thresholds’) were compared both seasonally and annually. The results indicated significant differences in the analysed datasets, highlighting the need to compare thresholds with care to avoid misinterpretation. Seasonal variations in threshold behaviours in the catchment suggested that vegetation canopy interception contributed to higher rise thresholds, and wetter conditions resulted in higher runoff sensitivity to precipitation during the growing and rainy seasons. Furthermore, the generation thresholds were higher in the dormant season, possibly due to drier soil moisture conditions in the near-channel areas. During the vegetation recovery period, the annual generation thresholds increased, however the rise thresholds did not exhibit a similar trend. The rapid stormflow response above the threshold decreased, possibly due to transpiration and interception of the recovered vegetation. However, the slow stormflow response to small rainfall events below the thresholds was higher in wetter years but lower in drier years, suggesting that the total water input dominated the stormflow response during small rainfall events. In conclusion, the seasonal and annual variations in threshold behaviours highlight that vegetation recovery and hydro-climatic conditions had a notable impact on the stormflow response.     

黄山北麓青弋江发育原因及其与长江贯通的关系

基于前期研究工作成果和外部环境变化因素分析,探讨了青弋江发育原因及其与长江贯通的关系。研究表明：① 昆黄运动可能在长江中下游地区产生了区域构造响应,导致研究区断层被激活而发生了较大幅度的断块抬升运动,进而为青弋江发育提供了下切驱动力,驱动了青弋江发育;② 东亚夏季风在约1.3 Ma和约0.9 Ma发生的2次显著阶段性减弱事件,引起区域降水量显著增加,进而为青弋江发育提供了下切媒介和持续水流,控制了青弋江发育年代;③ 青弋江发育与长江贯通可能都是昆黄运动区域构造响应与东亚夏季风强度阶段性减弱共同作用的结果,并且长江贯通后所形成的新局部侵蚀基准面也可能促进了青弋江发育,因此青弋江发育年代在一定程度上能反映长江贯通年代。     

贵州乌蒙山区人口-经济-农业生态环境耦合协调关系研究

山区人地矛盾突出,其人口、经济与生态环境可持续发展存在矛盾,解决三者之间的协调发展问题,是山区生态文明建设和资源环境建设中的重点。文章选取贵州乌蒙山区人口、经济、农业生态环境相关数据,采用熵值法、耦合度、协调度等方法测度人口、经济与农业生态环境发展趋势,并进一步探究其耦合度与协调度发展特征。研究得出以下结论：①2005—2015年贵州乌蒙山区人口、经济发展总体向好,农业生态环境发展较为滞后,期间I_pop、I_eco分别提升0.259、0.487,I_agr下降0.398。②2005—2015年贵州乌蒙山区人口、经济、农业生态环境关系日益密切,协调性总体不断增强,但系统协调度明显低于耦合度,系统是一种不均衡的发展趋势。③2005—2015年贵州乌蒙山区人口、经济、农业生态环境协调性具有空间差异,大致呈东高西低,七星关、赤水和习水等县区协调度较高。④2005—2015年贵州乌蒙山区县域耦合度提升到高级耦合阶段,但多数县区仍处于初级协调阶段。     

黄山地区短时强降雨的地形增幅机制

应用黄山地区191个地面自动观测站资料,统计分析了201 5年发生在黄山地区短时强降雨时空分布。统计发现:发生短时强降雨过程次数在午后及傍晚(14和18时)时段中明显增多;黄山山脉及其附近是短时强降雨多发生的中心地带,发生短时强降雨次数分布与山脉形态一致、和地形高度相关,短时强降雨与地形关系密切。分别利用三个典型个例分析了山脉地形动力阻拦和热力对短时强降雨的增幅作用,结果表明:(1)山脉地形迎风坡处因地形抬升速度与地面辐合线相配合降雨增强,水汽收支方法诊断计算降雨增量可达6成;(2)锋面过境山脉时垂直扰动增强水平位温梯度增大锋生,在背风坡处地面涡度、上升运动增强,导致降水增幅;(3)山脉西南区域因地面感热通量差异形成热低压,在该区域增暖增湿,大气不稳定增强,受冷平流影响形成强对流天气,导致山区降水增幅。