南海北部珠江口盆地新生代伸展过程及其区域差异性定量研究

以珠江口盆地为研究对象,自西向东选取了能控制区域构造格局的5条区域性大剖面,运用2D Move软件分别对其进行平衡剖面恢复,并计算出各剖面不同时期的伸展量、伸展率和伸展速率,以此为基础对珠江口盆地的构造演化过程及其区域性差异进行了定量研究。研究结果显示:(1)珠江口盆地新生代以来一直处于一个持续伸展的过程,并于32-30 Ma期间出现一个伸展高峰期,但总体呈现伸展率和伸展速率逐渐降低的趋势;(2)珠江口盆地新生代主要伸展变形时期其伸展的过程具有明显的区域性差异,即自西向东伸展率和伸展速率明显逐步变大。     

三维地震勘探在滑动构造解释中的应用

滑动构造影响了煤层赋存特征,改变了煤层厚度和埋深,对煤矿开采不利。以河南某区滑动构造解释为实例,介绍了三维地震技术在精细刻画滑动构造中的解释应用,讨论了滑动面在时间剖面上和三维数据体上的识别特征。结果表明,三维地震勘探是一种有效的滑动构造探测手段。      

综采工作面周期来压步距受回采速率影响研究

为实现不同采煤速率条件下综采工作面周期来压步距的预测,保证来压时工作面稳定,以陕北某煤矿14204工作面为工程背景,通过对工作面支架压力实时监测得出矿压显现规律,并分别采用对数函数和双曲函数对周期来压步距受推采速率的影响进行回归分析。分析结果表明,14204工作面平均来压步距为13.3 m;经过对比分析,发现双曲函数能很好的拟合推采速率对周期来压步距的影响;随回采速率的提高周期来压步距有所增加,但是由于工作面两端及中间位置的顶板所处的边界条件、地质条件等不尽相同,所以周期来压步距增加的幅度有所差异。研究成果为陕北地区综采工作面矿压显现规律的预测及控制提供了有益的实践经验。      

基于旋转水槽试验的泥石流阻力坡降速率效应研究

使用自主研发的旋转水槽制作稳定循环流动的泥石流,通过实测泥石流阻力坡降和流动速度,探索泥石流阻力坡降的速率效应。在旋转水槽试验中,通过控制线速度v,制作出稳定循环运动的泥石流,其阻力坡降J等于槽底坡降tanθ,可以实测。试验再现了野外的泥石流运动特性,观察到“龙头”、颗粒弹跳、低阻力坡降、固液相分离、剪切速率效应等现象。试验结果表明,在一定的流动速度范围内（例如试验中1.88m·s-1≥v>0.47m·s-1）,泥石流的流动速度越高,阻力坡降越大;如果泥石流运动速率过低（例如试验中v<0.47m·s-1）,泥石流会出现固液两相分离现象,砾石（粒径>2mm）运动明显落后于液相运动。本项目的试验研究成果为泥石流制作和阻力坡降测量提供新途径,为泥石流阻力坡降的速率效应理论研究提供实验支持。     

胶州湾沉积物-海水界面硅的交换速率及其影响因素探讨

采用实验室培养法在原位温度和溶氧条件下测定了胶州湾沉积物-海水界面硅的交换速率,并探讨了相关环境因子对界面交换速率的影响机制。结果表明,胶州湾沉积物-海水界面硅的交换表现为从沉积物向水体释放,其交换速率在947~4 889 μmol/（m2·d）范围内,平均速率为1 819 μmol/（m2·d）。表层沉积物中叶绿素a（Chl a）和总有机碳（TOC）是影响胶州湾沉积物-海水界面硅交换速率的主要环境因子,同时表层沉积物的含水率（φ）、生源硅（BSi）和粘土含量以及间隙水中溶解硅酸盐（DSi）对沉积物-海水界面硅的交换也有重要影响。由此可推知,胶州湾沉积物-海水界面硅的交换速率主要受生物活动和溶解-扩散双重过程调控,而表层沉积物粒度与底层水体中DSi对胶州湾硅的释放影响较小。     

珠江口内伶仃洋海域近百年来沉积物粒度变化和重金属分布特征北大核心CSCD

对珠江口内伶仃洋不同海域3个柱状样沉积物进行的210 Pb测年和重金属分布特征垂向变化分析;研究了近百年来珠江口沉积速率时空变化;探讨了在自然作用和人类活动影响下重金属分布特点和累积因素。结果表明,珠江口内伶仃洋海域东西两岸的沉积物平均粒径4~7.5Φ,横门和深圳海域沉积物敏感组分呈现出显著双峰分布,粗细组分分界线为5.25Φ,淇澳岛沉积物敏感组分不明显,沉积环境较为稳定。基于210Pb测年的CIC模式,获得了各个岩心的现代沉积速率,横门海域沉积速率1.6cm/a,淇澳岛海域沉积速率4.08cm/a,0~70cm深度内深圳西海岸海域沉积速率2.58cm/a,70cm以深沉积速率为4.47cm/a。重金属含量分析表明,Cr、Ni、Cu、Zn和Pb含量从1923—1986年维持较高水平,但是变化不大;1967—1983年的深圳海域和1983—2004年的淇澳岛海域,各重金属元素含量快速上升;进入2000年以后,2003—2005年和2008—2012年,重金属含量呈现逐年减小趋势,2005—2008年则表现为逐年上升;这些变化与沿岸的社会经济发展、重金属入海量紧密相关。     

强降雨诱发缓倾堆积层边坡失稳离心模型试验研究

2011年9月16日,南江县普降大暴雨,引发了大量沿基覆界面滑动的堆积层滑坡。为研究强降雨诱发沿基覆界面滑动的浅表层堆积层滑坡形成机制,利用自主研制的离心场降雨模拟设备,通过大型离心模型试验,再现了强降雨引起红层地区堆积层边坡滑动失稳的全过程,获得了边坡变形破裂的特征参量,阐明了边坡的滑动失稳机制。研究表明:(1)在0~50 g加载过程中,土压力和孔隙水压力随加速度的增加而逐渐增大,坡体的含水率缓慢降低,滑带土的含水率缓慢升高;(2)在第1次降雨过程中,SP1、SP2土压力计测值继续增大,SP3、SP4土压力计测值变化不大,说明滑体前缘及中部已承受来自滑体后部的推力。4个孔隙水压力计测值逐渐增大至最大,停雨后,4个孔隙水压力计测值均减小,说明在降雨过程中,孔隙水向基覆界面逐渐汇聚,雨停后,基覆界面的孔隙水逐渐消散。滑体中MC3含水率传感器测值逐渐变大,过20 s后,滑带中MC2含水率传感器测值也逐渐增大。(3)在第2次降雨90 s时,4个土压力计、4个孔隙水压力计测值变化大,两个含水率传感器测值迅速降低,说明此时边坡呈现整体滑动。之后,SP1、SP2和SP3土压力计测值缓慢增大到最大。SP4土压力计测值一直下降;4个孔隙水压力计测值缓慢增大至最大,第2次雨停后,4个土压力计、4个孔隙水压力计和2个含水率传感器测值逐渐减小。(4)最后,通过模型和原型的综合对比分析,该边坡的滑动失稳机制为推移式蠕滑-拉裂-整体滑动。     

海州露天矿北帮边坡滑动成因机制及其稳定性分析

以海州露天矿地质背景条件为基础,从边坡滑动形成的影响因素分析出发,研究北帮边坡滑动成因机制,确定边坡的滑动破坏模式。同时,以该边坡的典型工程地质剖面为基础,构建稳定性计算的地质模型,并采用极限平衡法——简布法、摩根斯坦-普利斯法、推力系数法等进行边坡稳定性分析,用以说明北帮边坡的整体稳定性,为滑坡治理提供科学合理的设计依据。     

2011年初冬南极普里兹湾冰间湖区上层水体结构演化研究

利用5头活动于南极普里兹湾的象海豹携带的CTD观测获得的2011年3—6月埃默里冰架前缘冰间湖区域海水温盐剖面数据, 研究了该海域上层水体结构在初冬的演化过程。结果显示, 可将该演化过程分为三个阶段：第一阶段海水温度从层化到均匀, 3月下旬次表层仍维持暖水特征, 随着表层海水冷却作用, 次表层暖水逐渐消失, 上下水体温度趋于均匀并接近冰点, 温度剖面从“逆温型”演变到“均匀型”; 第二阶段海水盐度从层化到上下均匀, 也就是从“均匀型”演变到“渐变型”, 海水结冰析盐过程使上层海水盐度增加, 增强垂直对流混合, 上下层盐度达到均匀; 第三阶段冷却结冰持续, 海水盐度继续增大, 形成盐度随深度减小, 温度随深度增大的“渐变型”结构。根据温盐剖面数据计算三个阶段的海-气之间的热通量分别是－90.93、－82.20和－43.44 Wm^-2。考虑海水盐分的增加主要源于海冰形成, 由此推算三个阶段内平均的海冰形成速率分别是5.4、4.9和2.5 cm d^-1。在南极初冬时期, 随着海水上层低温高盐化演变持续, 海水向大气释放的热通量逐渐减少, 海冰形成速率也呈减少趋势。     

中国喀斯特关键带岩石风化碳汇评估及其生态服务功能

喀斯特地区的岩石风化固碳被认为是全球遗漏碳汇之一,中国喀斯特地区的分布面积达344万km²,目前对其岩溶碳汇缺乏精确、系统的评估,对碳汇产生的机制仍存在争议。本文通过对喀斯特地区碳汇研究的回顾,详细介绍了适用于喀斯特地区固碳速率的估算方法,并对喀斯特地区的岩石风化碳汇进行再评估,然后将地球关键带科学概念引入喀斯特生态系统,阐述喀斯特关键带碳汇研究对生态系统服务和功能的意义。研究结果表明,中国喀斯特地区每年因岩溶作用产生的碳汇为4.74 Tg C yr^-1,未来中国需要加强岩石—土壤—水体—生物—大气复杂交互系统的基础数据收集,以明确各界面碳通量,对喀斯特关键带碳汇进行多尺度、多方法、全方位联合评估,在改善喀斯特生态系统功能、科学管理区域和国家碳收支及全球变化研究等方面为政府和学者提供参考。