中国南北过渡带研究的十大科学问题

秦岭-淮河一线在60 a前被科学地确定为中国南北分界线。此后中国地学科学家一直在探索分界线的具体位置和划分指标改进问题;随着数据的积累和认识的加深,还发现了一些新的科学问题。2017年启动的国家科技基础资源调查专项“中国南北过渡带综合科学考察”将秦岭-大巴山定义为中国南北过渡带的主体,拟全面系统地调查和研究其自然地理要素与资源问题,从而实现中国南北分界线研究的全面深化和突破。秦岭-大巴山具有多维地带性结构,表现出高度的过渡性、复杂性、多样性和敏感性。目前面临和需要研究的主要科学问题包括：① 南北分界线与南北过渡带的关系?② 暖温带与亚热带划分指标如何改进?③ 植被-土壤在南北方向上的渐变序列及其形成机理?④ 全球变化与地区关键生物气候指标空间变动的关系?⑤ 秦巴山地的多维地带性结构如何分解与综合?⑥ 秦巴山区生物多样性、特有性的格局与机理?⑦ 秦巴山地东西向廊道效应?⑧ 秦巴山地的区域环境效应及对国家生态安全的意义?⑨ 秦巴山地在中国历史发展中的特殊意义?⑩ 西秦岭的地理结构与华夏文明起源的关系?这些问题既是过去研究工作和认识的总结,也是未来一段时间内需要关注和研究的重点。希望这样的归纳和梳理对于中国南北过渡带和南北分界线的科学研究具有一定的启发和促进作用,为中国自然地理学理论发展、生物多样性和生态安全研究,甚至为华夏文明起源的研究提供新的视角和框架。     

班公湖-怒江带、羌塘地块特提斯演化与成矿地质背景

早古生代—泥盆纪,研究区沉积环境以陆棚碎屑岩相和碳酸盐台地相为主,代表冈瓦纳大陆北缘和特提斯南侧的被动大陆边缘。石炭纪—二叠纪,本区进入特提斯南、北缘弧盆系统演化阶段,龙木错-双湖带北部、金沙江带南部和冈底斯带分别在石炭纪、二叠纪形成岩浆弧。中生代是特提斯南缘弧盆演化阶段,SSZ型蛇绿岩形成岩浆熔离型铬、镍、铂族金属矿床和热液型金矿。班公湖-怒江带特提斯在中侏罗世至早白垩世向南、北两侧俯冲并形成岩浆弧,该岩浆弧是重要的成矿带,形成斑岩铜矿、矽卡岩型磁铁矿和热液型多金属矿床。北羌塘东段侏罗纪弧后前陆盆地有利于形成沉积型、沉积-热液改造型和热液型铁、铜、锑、金矿床。晚白垩世碰撞作用主要与热液型矿床有关,分布范围较大,也可能存在晚白垩世至新生代碰撞阶段的斑岩铜矿。     

浅议我国北方地区的沙漠化问题

本文根据作者在我国沙漠地区的多年研究工作,对沙漠化的概念含义、我国沙漠化的成因和沙漠化现状等问题提出了看法。     

Monitoring over‐winter soil water dynamics in a freezing and snow‐covered environment using a thermally insulated tensiometer

Water potential below a frozen soil layer was continuously monitored over an entire winter period (using thermally insulated tensiometers sheltered in a heated chamber) along with other soil, snow and atmospheric variables. In early winter, the freezing front advanced under a thin snow cover, inducing upward soil water flow in the underlying unfrozen soil. The freezing front started to retreat when the snow cover became thick enough to insulate the soil, resulting in the reversal of the flow direction in the unfrozen zone. These data provide a clear illustration of soil water dynamics, which have rarely been monitored with a tensiometer. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

冷冻固定化优势菌群处理含甲醛苯酚废水

包气带土壤中氨氮污染迁移规律已成为近年来国内外学者研究的重点,目前在氨氮污染迁移规律研究中采用柱实验模拟以及软件模拟的方法较多,土壤生物技术则广泛应用于污染物降解领域,而在污染物迁移规律研究中应用较少。本文采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术、16S rRNA序列分析技术以及典范对应分析相结合,对华北平原3个典型氨氮污染区土壤表层至包气带剖面微环境的细菌垂直分布特征及群落结构进行研究。结合污染区土壤理化性质分析,认为包气带土壤剖面的细菌群落中存在着与氮循环、硫酸盐代谢等过程偶联的优势细菌类群,说明土壤微环境中细菌群落分布明显受氨态氮、硝态氮、亚硝态氮和硫酸盐的分布影响,进一步表明污染土壤优势菌群的群落结构信息是描述包气带土壤环境氨氮污染物迁移规律的重要参数。     

雄安新区牛东断裂带碳酸盐岩热储探测及其对地热勘探的启示

雄安新区在暂不考虑开采砂岩热储地热资源的前提下,探明碳酸盐岩热储东部边界断裂牛东断裂带的分布位置与地热资源品质,对新区地热资源开发利用规划的编制与整体能源利用布局均有着重要意义。以雄安新区高铁片区第一口碳酸盐岩热储勘探井D09孔的探测数据为依据,结合地震剖面解释成果,分析了牛东断裂带内碳酸盐岩热储的空间展布特征、储集层物理性质与单井产能参数,并简述其对地热勘探的指导意义。探测结果表明,牛东断裂带的碳酸盐岩热储主要为蓟县系雾迷山组含硅质的白云岩,分布在断裂西侧基岩宽缓背斜顶部,层状稳定,厚约2000m,顶板埋深1000~1200m,井口水温约70℃,单井水量约102m3/h。D09孔揭示,在距风化壳顶部678m的地层内共发育122个裂隙带,累计厚度达251.20m,裂隙发育率37%,平均孔隙度9.26%,裂隙发育率与平均孔隙度明显比断裂带外地热井高出50%。D09孔与牛东断裂带周缘地热井的地层地温梯度、地热水水化学特征、储集层导水系数等对比分析表明,垂直断距达7000m的牛东断裂带是一条导水导热的盆内隐伏型深断裂,其限定了雄安新区碳酸盐岩热储含水系统的东部边界,构成了西侧牛驼镇凸起的导水通道与东侧霸县凹陷油气运移的阻隔屏障,控制了牛驼镇凸起面积达1000km2的整装地热田的形成。     

东南亚巽他群岛埃达克岩的分布及斑岩型铜(金)矿成矿预测的地质准则

东南亚巽他群岛是新生代埃达克岩、类埃达克岩极其发育的地区。这些中酸性岩浆岩广泛见于几内亚岛上的中央山脉、巴布亚新几内亚的欧文-斯坦利推覆带、俾斯麦岛弧、布干维尔岛-所罗门岛弧、印度尼西亚苏拉威西、加里曼丹中部、班达岛弧,零星见于苏门答腊、爪哇等地。根据微量元素特征及REE曲线类型的特点,本区埃达克岩可以明显地划分为2种类型：第一种埃达克岩类型属于拉斑/钙-碱性系列,具有大洋岛弧的REE曲线特征（相当于O型埃达克岩）;第二种埃达克岩属于高钾钙-碱性系列,归于大陆埃达克岩（相当于C型埃达克岩）,形成于弧-陆碰撞带或碰撞后造山带。埃达克岩与浅成热液金属矿床和斑岩矿床的成矿作用有密切的关系,是世界级浅成热液和斑岩铜-金矿的容矿岩石。     

有限元强度折减法在边坡稳定性分析中的有效性及结果检验方法

有限元强度折减法的有效性及结果评价决定该方法是否能在工程上得到认可及推广的关键。本文基于有理论解的地基承载力问题和澳大利亚计算机应用协会（ACADS）边坡稳定性典型考题,通过计算值与理论解的对比以及塑性贯通区结果,对有限元强度折减法用于边坡稳定分析的有效性、失稳判据以及结果评价等问题进行了系统研究,提出了以塑性带宽度与长度之比检验计算结果的方法。结果发现,在足够且合理的网格密度下,有限元强度折减法分析边坡稳定性是有效的,不同类型的临界状态判据差异不大,而塑性区贯通判据最为客观;临界状态时塑性带的宽度与长度之比与安全系数的计算精度有很高的相关性,其值越小,精度越高,当塑性区相对宽度b/L小于0.05时,安全系数相对误差一般小于5%;对于强度折减法计算结果的精度评价,只要所得的等效塑性应变分布能确定滑动机制和大致的滑动面位置,其安全系数计算结果与更细密的网格的结果差异一般也在5%以内,精度就是足够的。     

高硫酸盐矿山废水的处理方法研究进展

高硫煤矿闭坑后成为埋藏在地表以下深部的产酸污染场,对相邻含水层和周边环境造成了潜在危害,且因采动效应影响和矿井空间分布复杂导致相邻含水层的污染过程与污染程度评价困难。以某闭坑矿区为研究对象,选取SO₄ ²⁻作为特征污染物,考虑多煤层采动裂隙对含水层结构的破坏影响,运用数值模拟技术对闭坑矿区酸性矿井水中SO₄ ²⁻污染迁移特征进行研究,并分析流体扩散系数对含水层污染物运移的影响。结果表明：SO₄ ²⁻在二叠系童子岩组砂岩含水层中水平迁移面积随时间增大而增大,增大速率逐渐减小,垂向渗透系数扩大10倍,空间变异性增强;闭坑5、10、15 a后,最大水平迁移距离分别为215、414、612 m,最大垂向迁移距离分别达到50、65、70 m;而扩散系数越大,产酸时间越长,SO₄ ²⁻迁移距离和污染范围将随之增大,相较于水平方向,垂向上SO₄ ²⁻浓度变化对扩散系数的敏感度更高。基于模拟结果,结合闭坑矿区实际条件,针对性提出了“源头减量−过程阻断−末端治理”的综合防控与治理方案。研究结果将为该闭坑煤矿酸性矿井水污染治理与防控提供理论基础,也为其他同类矿井提供科学借鉴。

     

两种地幔对流模式下俯冲带的热结构

根据准动力学计算方案,通过采用等效热源和等效热传导系数的方法,用有限元法计算了不同俯冲角度,而俯冲速度为８ｃｍ／ａ、年龄为１００Ｍａ的俯冲带在稳定俯冲状态的热结构．计算结果表明俯冲带在接近６７０ｋｍ间断面的最低温度可达到１１００℃．全地幔对流模式热结构的计算结果表明６７０ｋｍ间断面以下可存在最低温度达１０００℃的低温区,相应于有０．７％—３．０％的Ｐ波低速异常存在．双层地幔对流模式表明,在６７０ｋｍ间断面以上可有与周围地幔相差约４００℃的水平舌状低温区存在,相应于０．５％—１．４％的Ｐ波低速异常．