人工掏挖坡面侵蚀微地貌演化及其水力学特性分析

人工掏挖是黄土高原地区夏闲地翻耕时广为应用的耕作方式,为探明其坡面侵蚀过程,利用三维激光扫描仪及ArcGIS软件,阐明其在人工模拟间歇降雨下坡面微地貌、侵蚀产沙及水力学参数演变规律。结果表明:①坡面侵蚀历经溅蚀-片蚀、断续细沟、连续细沟3个阶段;降雨截止时细沟平面密度、平均沟深、最大沟长和最大沟深分别增至初始的1.42倍、2.24倍、15.5倍和2.43倍。②地表糙度随降雨历时推移从1.706呈近似线性趋势减小至1.488;累积降雨量达80 mm之前,径流量、含沙量随地表糙度的减小增加缓慢,但之后随地表糙度减小增加剧烈。③降雨过程中流速呈现波动增加趋势,水流由层流快速过渡至紊流,但始终保持为缓流,水流阻力呈波动下降,且形态阻力一直居于主导地位。人工掏挖耕作坡面在雨强1.5 mm/min、降雨量80 mm以内可起到蓄水保土作用,但在连续强降雨下也更易引起细沟侵蚀。     

基于热力学过程的渤海海冰生消模型

为了对渤海海冰生消问题进行模拟,基于三维自由水面垂向分层动网格的Euler-Lagrangian模式,采用VC（Vertex-Centered）方式的非结构化有限体积方法离散三维浅水方程组,模拟渤海的水流运动过程。以此水动力场为背景,引入热力学过程的影响,对渤海海域的冬季结冰过程进行模拟,建立了海冰生消模型。其中热力学参数主要包括大气温度、相对湿度、风场特征、太阳辐射、感热通量系数以及潜热通量系数。以渤海2011/2012年常冰年的结冰过程为例,将各个热力学参数对冰情影响的敏感性进行分析,对模型进行了验证。结果表明,感热与潜热系数是对冰情影响最敏感的一项,即当感热和潜热通量系数仅减小了0.000 2后,其海冰的最大厚度就减小了15 cm。最后,通过连续实测的水动力数据与2009/2010年冬季的典型海冰灾害过程再一次对模型进行了验证,充分说明了模型具有较高的精确性、稳定性与实用性。     

LA-ICP-MS Analysis of Magnetite and Application in Genesis of Mineral Deposit

Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (LA-ICP-MS) is well characterized by the in-situ, real time, lower limit of detection and high space resolution, etc. Therefore, it is more excellent in the analysis of trace element for varied minerals in comparison to other micro-zone analysis technologies. Magnetite as a common mineral from different deposits and rocks has been focused on chemical compositions by researchers worldwide. In fact, as the insignificant matrix effect for most elements in magnetite, analysis results could be calculated effectively against Fe-rich silicate glass as the reference material. Therefore, researches on trace element distribution of magnetite have been developed rapidly in recent years, and it has a wide application prospect in reflecting the condition of ore-forming, discriminating different deposit types and indicating prospecting exploration. Comparing varied previous discrimination diagrams about magnetite via collecting trace element data from available literatures based on 25 deposits, we found that there was an urgent need for further detailing and reexamining the boundary of fields representing different genetic types, and it was vital for interpreting the data through carefully petrographical observation before analysis. In addition, we discussed several complex physicochemical factors, which would influence the element concentration of magmatite in igneous and hydrothermal processes, such as melt/fluid composition, temperature, cooling rate, pressure, oxygen fugacity, sulfur fugacity and silica activity. In magma stage, Magnetite’s components are closely related to melts composition and differentiation, while fluid features would also significantly change magnetie's components. Furthermore, there is serious interference for discriminating the genesis of magnetite because of late stage fluids and equilibrium again in subsolidus condition. This paper reviewed the developments of trace elements analysis by LA-ICP-MS and important applications about magnetite in mineral deposit so that unique thoughts for the research on mineralization and ore-forming processes could be obtained.     

地学博物馆展陈设计研究——以中国地质博物馆为例

随着地学博物馆数量逐年大幅增加,除自身的基本陈列外,专题展览活动也随之加重,具有专业性、科学性、趣味性、及时性和延续性等多种特点。在国家文化繁荣发展的时代背景下,大部分地学博物馆陈列展示使用的展览内容框架雷同、千篇一律,难以激发观众参观热情。中国地质博物馆作为地学博物馆的"领头羊"对博物馆展览陈列设计特点进行了一系列的研究。本文以该馆为例,总结了地学博物馆展览陈列的设计原则、流程和要素。在原则方面,设计师在进行艺术设计同时需掌握地学知识;在流程方面,先策划,确定展品数量梳理展览大纲,再进行总体规划和展览艺术形式设计,最后实现协作与优化。在要素方面,展览陈列设计需要特别注意空间布局、展品选择、艺术表现形式、光环境设计、色彩设计等七个方面的应用。展览陈列设计师要努力挖掘和彰显地学专业的特性,不断创造新的表现形式,从而促进我国地学博物馆的蓬勃发展,更好地为公共事业做贡献。     

夏季亚洲季风区对流层-平流层不可逆质量交换特征分析

基于2005年NCEP/GFS分析资料和拉格朗日粒子扩散模式的“Domain Filling”技术,以气块穿越对流层顶后的滞留时间为标准,诊断分析了夏季亚洲季风区对流层-平流层质量交换,重点讨论了对平流层大气成分收支具有实际意义的不可逆双向质量交换过程,并利用前向（后向）轨迹追踪方法,分析了其4天的“源（汇）”特征.研究结果表明：(1)对流层-平流层质量交换(Troposphere-Stratosphere mass Exchange,STE)的计算对滞留时间阈值的选择具有较强敏感性,大多数的气块在1～2天内可频繁地往返对流层顶.这些瞬时交换事件的考虑与否对穿越对流层顶的质量交换计算的准确性具有重要影响,尤其在中纬度的风暴轴区域.(2)从亚洲季风区对流层-平流层质量净交换纬向平均上看,45°N以南的区域为对流层向平流层的质量输送(Troposphere to Stratosphere mass Transport,TST),副热带地区为最强的上升支,而在45°N~55°N的中纬度地区是平流层向对流层质量输送（Stratosphere to Troposphere mass Transport,STT）.地理分布上,STT主要分布在青藏高原以北的东亚地区,与亚洲季风区夏季大尺度的槽区相对应.夏季整个亚洲季风区都是TST发生的区域,最大值位于青藏高原东南侧及其附近区域,该区域占亚洲季风区不可逆TST夏季平均总量的46%.(3)对流层-平流层质量交换的“源汇”特征分析表明,STT主要源于100°E以西、50°N以北的高纬地区,向下可以输送到中国东北部及朝鲜半岛北部等中纬度区域.而TST主要来源于中纬度和副热带地区的大气输送,向上穿越对流层顶高度以后,可分别向高纬的极地和热带地区输送,这意味着亚洲季风区夏季的TST水汽输送可能进入“热带管”中,进而可能对全球平流层水汽平衡产生重要影响.     

2010年4月14日青海玉树地震破裂过程快速反演

基于远震资料的破裂过程反演方法,通过反演2010年4月14日玉树地震的全球宽频带地震垂直向P波波形记录,先后4次反演得到了玉树地震的破裂过程,并比较和讨论了这4次结果.结果表明,玉树地震的破裂过程具有如下基本特征:①地震主要由两次子事件组成,分别对应于震中附近以及震中东南方向上的两块滑动量集中的破裂区域,其中与第2次子事件对应的震中东南方向上滑动集中的区域破裂贯穿至地表;②最大滑动量和最大滑动速率分别为2.1m和1.1m/s,断层滑动速率较大;③玉树地震总体上是一次单侧破裂事件,破裂从初始破裂点(即仪器测定的震源位置)开始,主要向震中东南方向扩展,由"地震多普勒效应"导致在震中东南方向上产生强烈能量聚焦,是玉树城区遭受严重破坏在震源方面的主要原因.     

2009年9月29日萨摩亚群岛地区地震破裂过程快速反演

运用地震破裂过程快速反演方法,在2009年9月29日萨摩亚群岛地区地震发生后,采用全球地震台网(GSN)的宽频带地震资料,快速反演了这次地震的破裂过程,并于震后3.5小时内得出了这次地震破裂过程的反演结果.结果表明,这次萨摩亚群岛地区地震的破裂过程具有如下基本特征:①矩震级约为MW8.0;②地震主要破裂持续时间约为138s;③滑动量在断层面上的分布比较复杂,整个地震破裂包含至少2个滑动量较大的区域;④这次地震基本上是一次单侧破裂事件,破裂主要朝向西北方向.     

矿区生态系统健康的可拓评价

建立了多层次多指标的矿区生态系统健康综合评价体系,并给出矿区生态系统健康等级标准以及相应评价指标的量值。应用物元概念和可拓集合关联函数,并采用层次分析法确定各评价指标的权重,构建矿区生态系统健康的可拓评价模型。将该模型应用于大同矿区的生态系统健康评价。通过关联度计算,得出该矿区生态系统健康的综合关联度为-0.023,健康等级为Ⅲ级,属于合格水平。该可拓学评价方法能够准确、科学地区分矿区生态系统健康的等级,为矿区生态系统保护措施的制定提供依据,具有实用性。      

沙尘暴危险度的定量评估研究

目前对于沙尘暴风险管理的系统性和实用性有待完善,在沙尘暴危险度研究中缺乏对于气象因子的实时定量评估方法,使得气象服务工作也只能为沙尘暴提供实时卫星监测结果,尚不能细致提供沙尘暴危险度的实时定量评估结果,不同程度地影响了沙尘暴防灾减灾工作的高效实施。系统化沙尘暴风险分类,将沙尘暴灾害应对分为防灾过程和减灾过程,明确了沙尘暴危险度在这两种过程中的主要构成,结合沙尘暴危害特点提出了实时数量化的沙尘暴危险度诊断表达式,对表达式各组成部分进行了初步讨论。使用层次分析法结合聚类分析,分析甘肃民勤地区2001年6月1日—2010年11月15日的地面气象观测资料,得出该地沙尘暴危险度具体表达形式并进行计算,给出了在此期间民勤地区沙尘暴危险度的定量评估结果。结果表明,在民勤地区该时间段内,沙尘暴危险度范围为0.45～4.49,平均危险度为1.99,超过平均危险度的沙尘暴时次有25次,其中最危险的沙尘暴发生于2010年4月24日,完全符合历史事实。由此说明,沙尘暴危险度表达式能够客观地给出沙尘暴危险度实时诊断结果,且其结构清楚,计算简单,便于气象服务业务工作的使用与推广。     

利用水合硅酸钠钙渣回收碱并用于制备硅灰石纳米粉体的实验研究

从高硅含铝原料霓辉正长岩中提取氧化铝时,硅以水合硅酸钠钙的形式排出。实验研究了水合硅酸钠钙渣的高效利用技术。利用水合硅酸钠钙自身的水解作用和在NaOH溶液中使之分解两种方法来回收其中的Na2O,所得NaOH溶液经蒸发浓缩后可循环利用。回收碱后剩余的固体渣用来制备硅灰石粉体。实验得出回收碱的优化条件为温度180 ℃,起始溶液的Na2O浓度为20 g/L,液固比为4∶1,洗涤6~7次。在此条件下,碱回收率可达90%以上。对回收碱后所得固体渣进行差热-热重分析,确定制备硅灰石粉体的煅烧温度。在820 ℃下煅烧2 h,制得颗粒尺寸为50~100 nm的α-CaSiO3纳米粉体,对其反应机理进行了初步的探讨。