亚、欧两大洲自然地理环境结构的整体性和差异性教学初探

地理环境的结构，是指地理环境各组成要素之间和各组成部分之间相互关系性质的组合，它包括既有联系、又有区别的两个方面，即地理环境结构的整体性和差异性。笔者在亚、欧两洲自然地理数年的教学实践中，从自然环境结构的整体性和差异性特征入手，得出分析、综合、概括归纳和对比研究等方法是学习世界区域地理的主要方法。     

基于YOLO算法的海洋中尺度涡三维结构构建

海洋中尺度涡是一种常见的中尺度海洋现象,研究海洋中尺度涡的分布及运动特性对航运、气候、军事等具有重要作用,海洋中尺度涡的识别是海洋学和计算机科学领域的一个热门研究课题。运用深度学习的方法和框架,对中尺度涡的二维识别和三维结构构建展开研究分析。首先,获取全球海洋再分析数据并进行流线可视化,构建涡旋流线数据集;其次,利用YOLO v5s卷积神经网络对涡旋流线数据集进行训练,并对南海区域中尺度涡进行有效检测。实验结果表明,YOLO v5s训练后得到最优模型经过测试,平均检测精度均值达到了86.10%;最后,根据涡旋检测结果,对检测出的同时刻不同深度的涡旋判断是否属于同一涡旋,确定后进行该涡旋的三维结构构建。     

长江漫滩区深大异形基坑施工对紧邻特大型桥梁影响及变形控制研究

随着地下空间资源的开发利用,越来越多深基坑呈现出开挖深、规模大、形状不规则等特点,其支护结构设计复杂,施工难度大,具有明显的空间效应。本文以南京地铁某基坑工程为例,分析基坑施工对邻近桥梁的影响。其场区位于长江下游漫滩相二元结构地层分布地段,上部软土层厚度大,下部承压含水层地下水位高、水量丰富,地质条件复杂,该基坑为典型的深大异形基坑,距离某大桥的双曲拱引桥仅为7. 2 m,由于之前桥梁已遭受其他地下工程施工产生的较大变形,所以后续工程对其影响变形控制要求极高。为此,该车站基坑支护结构设计基于地下空间实际功能采用设置分隔墙分区开挖及MJS超深工法墙综合变形控制方案。本文通过有限元数值模拟计算,开展复杂环境下基坑开挖引起的围护结构及桥梁桩基的变形预测分析,计算结果显示,该深大狭长异形基坑开挖对邻近桥梁沉降变形影响显著,通过设置分隔墙分区开挖及MJS工法墙进行变形控制,能够较好地控制基坑的空间效应,减少“长边效应”、“异形效应”等对桥梁沉降变形的影响。通过现场基坑开挖过程实际监测结果,验证这一综合变形控制方案的可行性。该研究成果对于类似复杂地质条件下深大狭长异形基坑的支护及施工设计具有很好的借鉴意义。     

松辽盆地古龙凹陷青山口组生排烃扩张微米孔/缝的发现及其意义

笔者等通过电子背散射、二次成像和能谱分析,结合薄片和反射显微镜观察,发现松辽盆地古龙凹陷青山口组页岩中发育了大量由生排烃扩张形成的微米孔和微米缝。生排烃高压扩张微米孔的特点有：①一般只发育在超高压的页岩油储层中;②一般只发育在黏土质长英页岩中,纯黏土岩少见;③多为近圆形或半圆形,直径多在0. 5 μm到数微米,一般1~2 μm,最大可达8 μm;④孔缘一般为以绿泥石为主的黏土,形成不连续的圈环;圈环上缘的黏土多呈弧形或眉状,绿泥石化明显,在背散射图像中呈亮色;⑤孔内多有自生的纳米级葡萄状或豆渣状黏土,是构成封存油气的物质基础;⑥生排烃高压扩张微米孔可以组合成4种类型：即垂向联结成垂直的排烃烟囱型、垂向联结成倾斜的排烃烟囱型、水平联结成顺层的排烃管型和竖面上联结成更大的片状大孔型。排烃烟囱直或微曲,直立或倾斜;宽1~3 μm,最宽可达200 μm;高十几到30 μm,最大可达1500 μm;顶部多与顺层微米缝（或毫米缝）联结,是排烃烟囱的最终泄压和泄油气的总库;生排烃扩张微米孔孔隙度变化大,面孔率一般在5%~6%,局部面孔率最高可达39. 66%。生排烃高压扩张微米缝的特点有：①一般只发育在超高压的页岩油储层中;②一般只发育在黏土质长英页岩中,纯黏土岩少见;③多以顺页理为主的微米缝为主;④略曲的张性缝,多呈锯齿状,绕过刚性矿物;⑤宽度多在0. 5 μm到数十微米;最宽可达150 μm;⑥多与黄铁矿、白云石、磷灰石等自生矿物伴生;⑦多与生排烃扩张微米孔和排烃烟囱相连。生排烃扩张微米孔缝的形成动力主要有两种：一种是烃类流体的高压扩张力;第二种是烃类流体的化学溶蚀力。笔者等计算了形成这种生排烃微米孔和微米缝的压力,形成生排烃扩张微米孔从1500 m的44. 74 MPa到2500 m深的74. 81 MPa;形成生排烃扩张微米缝的排烃压力稍大,在相同深度比形成生排烃扩张微米孔大3 MPa。生排烃扩张微米孔缝与其他孔缝相连构成了一个储运网络,使储层的储集能力和渗透性大幅增加,是可动用储量的主要贡献者,为古龙页岩油的开发创造了有利条件。生排烃扩张微米孔缝的发现对于古龙页岩油的勘探开发具有重要意义,同时对于页岩油储层的研究具有启发作用。     

近1800年以来内蒙古达里湖浮游植物群落演变及驱动因素

湖泊是地质历史上区域生态环境演变的重要载体,其沉积物中包含了丰富的环境演变信息。达里湖是典型的草原内陆封闭型湖泊,位于东亚夏季风的北部边缘,地理位置关键。本研究基于在达里湖采集的约238 cm沉积物岩芯 (GDL-1),通过²¹⁰Pb和¹³⁷Cs (岩芯上部20 cm)、AMS¹⁴C测年,以及沉积物样品中甾醇等生物标志物含量分析,重建了近1800年以来达里湖硅藻、蓝藻等典型藻类含量的演化历史,并结合总氮(TN)、总磷(TP)、盐度(Sr/Ba)和温度(T)等环境代用指标,分析藻类群落的主要影响因素。结果显示达里湖典型藻类总量平均为2.03 ng/g(最高6.69 ng/g,最小0.53 ng/g),其中蓝藻占比平均为60%,绿藻和硅藻占比平均为20%;环境因子对硅藻、蓝藻和典型藻类生物量的解释率分别为47.7%、55.20%和48.10%,T、TN和Sr/Ba是影响浮游植物群落的主要影响因素;硅藻占比与温度呈显著负相关,小冰期硅藻占比最高,中世纪暖期占比最低;在达里湖的高盐环境下,湖泊营养盐浓度对藻类的影响受到限制,成为藻类等生长的限制因素;Sr/Ba小于0.9时,硅藻含量与典型藻类总量随着Sr/Ba值的升高而增加,Sr/Ba大于0.9时,典型藻类总量与Sr/Ba值呈负相关关系,而硅藻则表现出对盐度具有一定的耐受性;整体上,近1800年以来,区域或全球性气候事件通过改变达里湖盐度、营养元素浓度和温度来影响典型藻类群落结构。在暖期阶段,蒸发作用增强等导致的湖泊盐度增加成为达里湖典型藻类群落结构演变的主要影响因素;在冷期,营养元素浓度和温度的降低成为湖泊水体浮游植物生物量的主要影响因素。     

江西赣县大埠钨多金属矿田成岩成矿时空结构与找矿预测

大埠矿田位于南岭成矿带东段,是于都-赣县钨多金属矿集区重要组成,区内已发现钨多金属矿床（点）五十余处,矿床类型包括石英脉型、矽卡岩型、云英岩型和细脉浸染型等,各类矿化主要围绕大埠复式花岗岩体产出。然而,大埠矿田岩浆作用具有明显的多期次、多阶段的特点,各期次成岩成矿时代尚缺乏系统研究,各类岩浆岩与矿化关系争议较大。文章在岩体地质和矿床地质调查基础上,通过LA-(MC)-ICP-MS锆石U-Pb定年、锆石微量元素和Hf同位素分析,精确厘定了大埠花岗岩的成岩时代,探讨了多期次岩浆活动对区内成矿作用的贡献。锆石U-Pb定年结果分别为(429.1±4.7)Ma、(430.0±5.8) Ma、(431.8±4.7) Ma和(158.3±4.1) Ma,结合岩体地质填图信息,笔者认为大埠复式花岗岩基由加里东期和燕山期两部分组成。两期花岗岩均属于高钾钙碱性、过铝质S型花岗岩系列,两者均出现Eu负异常,燕山早期Eu负异常更明显。两期岩体锆石的ε_Hf(t)值分别为-6.3~-1.3与-11.4~-7.1,对应二阶段模式年龄为1.49~1.82 Ga与1.66~1.93 Ga,指示其母岩浆为中元古代的地壳部分熔融形成。锆石微量元素特征显示,两期花岗岩均为陆壳源区、具有相近的结晶温度,燕山早期花岗岩相对于加里东期有更高的结晶分异程度,有更高的氟含量,与钨成矿具有更强的相关性。大埠矿田钨多金属成矿时代集中在159~155 Ma,紧随燕山早期花岗质岩浆侵位而形成。基于大埠矿田成岩成矿时代格架研究,结合花岗岩成矿专属性和成矿地质条件分析,构建了区内钨多金属矿勘查模型,指明了大埠矿田细脉浸染型、云英岩型、内带石英脉型钨矿的找矿方向,预测大埠岩体东北部的燕山早期隐伏岩体具有寻找“合龙式”石英大脉型和细脉-云英岩型钨矿的潜力。     

基于高精度航空重磁数据的盆地结构与多种资源潜力研究（英文）

本文以松辽盆地西斜坡及周边为例,结合航空重磁异常及其位场转换数据,总结了反映断裂构造和岩浆岩体的航空重磁标志,综合推断了研究区的断裂和岩浆岩分布特征。依托最新采集的高精度航空重磁数据和岩石样本物性测量数据,在井震资料的约束下,采用小波分析、帕克迭代法、导数切线法等多种地球物理方法组合,反演了研究区不同构造层的界面深度和厚度。结果表明：上古生界新层系厚度0-8000m,主要分布于东部和北部;中生界厚度和埋藏深度总体表现为东部较厚且埋藏较深、中部与北西部局部较薄且埋藏较浅。北东-北北东向断裂是全区主体断裂,北西向断裂与北东北北东向断裂共同控制着二级构造单元的形态。断裂构造明显控制了全区的岩浆活动,是岩浆岩上涌的重要通道。研究区具有良好的常规油气、页岩油、干热岩与铀矿等资源的成藏（成矿）地质背景,有利于开展深部新层系油气勘探和能源资源协同勘探。     

基于Sentinel-2数据的农作物空间种植结构提取研究

以Sentinel-2数据为影像数据源,以全国30 m土地利用类型遥感监测数据中的耕地作为农作物空间种植结构提取的基础数据,以县域为尺度,采用多尺度分割结合面向对象的分类方法,对桦南县主要农作物(玉米、大豆、水稻)进行空间种植结构提取研究。结果表明：桦南县2020年玉米种植1.31万hm²,大豆种植0.72万hm²,水稻种植0.64万hm²,主要农作物的总体分类精度为95.22%,Kappa系数为0.89。该方法可以为县域农作物种植结构监测及调整提供技术支撑。     

胶州湾海水淡化浓海水排放对大型底栖动物群落的影响

根据 2022 年 3 月在胶州湾海水淡化浓海水排放邻近海域开展的 8 个站位大型底栖动物调查资料,分析该海域大型底栖动物的群落结构特征,探讨海水淡化浓海水排放对大型底栖动物群落的影响。结果显示：共采集到大型底栖动物 4 大类 52 种,其中多毛类 23 种,节肢动物和软体动物各 14 种,纽形动物 1 种,分别占种数的 44.3%、26.9%、26.9%和 1.9%。调查海域相对重要性指数 （Index of Relative Importance,IRI） 值不小于 500 的大型底栖动物有 5 种,分别为寡鳃齿吻沙蚕 （Nephtys oligobranchia）、膜质伪才女虫 （Pseudopolydora kempi）、凸壳肌蛤（Musculus senhousia）、砂海螂 （Mya arenaria） 和日本大眼蟹 （Macrophthalmus japonicus）。大型底栖动物平均栖息密度和生物量分别为 1 194 ind/m2和 24.07 g/m2。Shannon 多样性指数、Margalef 丰富度指数和 Pielou 均匀度指数的均值分别为 2.35、1.65 和 0.59。与历史资料对比,本次调查大型底栖动物类群相似,但平均生物量、栖息密度及优势种都有明显变化。本文可为科学评估海水淡化浓海水排放生态影响评价提供参考依据。     

基于高频雷达回波谱多特征融合的浪高反演算法

高频地波雷达海洋回波谱的 Bragg 峰和二次谐波峰中,均蕴含着浪高信息,因此发展出了基于 Bragg 峰功率 （Power of Bragg Peak,PB）、二次谐波峰与 Bragg 功率比 （Power Ratio of Second Harmonic Peak to Bragg Peak,RSB）、双频 Bragg 峰功率比 （Power Ratio of Dual Frequency Bragg Peak,RDB） 等浪高反演算法。然而,三种算法均无法实现不同海况、不同距离下浪高的精确反演。本文研究发现,PB 算法适用于低海况,RSB 算法在近距离高海况下表现良好,而 RDB 算法适用于远距离测量,即三种算法高性能测量区间存在强互补性。在此基础上,本文提出了一种基于多特征 （PB、RSB 和 RDB） 融合的浪高反演算法,其中采用反向传播（Back Propagation,BP） 神经网络作为特征融合器。实验表明：本文算法在测量精度、波高适应范围、距离适应范围上均优于现有波高反演算法。