渤、黄海颗粒有机碳空间分布及交换通量的季节性变化

海洋是地球上最大的碳库,对大气中的CO2起着调控作用,在减缓全球变暖过程中起着重要作用。渤、黄海是典型的封闭-半封闭型陆架海,深入探讨渤、黄海颗粒有机碳（POC）变化特征和输运通量,对区域碳循环和海洋碳通量研究具有重要意义。通过2010年春秋两季、2016年夏季和2012年冬季渤、黄海的大面积实测数据,结合MODIS卫星遥感影像反演的叶绿素a（Chl-a）,探讨了渤、黄海POC空间分布、影响因素、碳库及交换通量的季节性差异。结果表明：春季POC浓度最高,平均浓度0.34 mg/L;夏季次之,平均浓度0.30 mg/L;秋季平均浓度0.27 mg/L;冬季最低,平均浓度0.17 mg/L。不同季节POC空间分布基本一致,整体呈现“近岸高、离岸低,表层低、底层高”的特点,高值区主要位于黄河三角洲、山东半岛东侧和苏北浅滩-长江口北附近水域,低值区主要集中在南黄海中部深水区。不同季节影响POC分布的因素不同,春、秋两季受径流输入、沉积物再悬浮和浮游植物共同影响,夏季主要受控于浮游植物初级生产,沉积物再悬浮是影响冬季POC分布的主要原因。渤、黄海POC碳库呈明显的季节性变化,春季碳库最高,渤海与黄海分别为1.32×106 t和6.71×106 t;冬季碳库最低,渤海与黄海分别为7.21×105 t和3.39×106 t。约有6.55×105 t/a POC通过渤海海峡由渤海进入黄海,POC输运主要集中在夏季。     

气溶胶：并不是我们看到的那样简单

你无法用肉眼真正识别气溶胶颗粒,但你却时刻感到它的存在。气溶胶会对地球上的生命产生重要的影响,当你看见天上的一朵云,你知道是气溶胶在作怪。没有它,地球上大气层中的云不可能形成。同样的,气溶胶对植物授粉也起着重要的影响。微小的花粉颗粒会随着微风或被一些动物从一棵植物体上传播到另一个植物体上,形成气溶胶。     

高静水压力压实作用下疏松砂岩渗透特性演化及其机制

以江汉盆地水热型地热田疏松砂岩为研究对象,施加静水压力至实测地层应力(12.5MPa),待试样变形稳定后,在恒定渗透流量下研究了疏松砂岩在高静水压力压实作用下渗透特性演化及其机制,为水热型地热田现场尾水回灌过程设备参数的选择提供一些建议。研究结果表明:在高静水压力压实作用下渗透流量(0.5～3.0 mL/min)影响试样达到稳定渗透率的时间,但对最终的稳定渗透率不产生影响,趋于常数4.0×10-3mm²;试样两端压差呈非线性增加,且非线性程度随渗透流速的增加而逐渐增大,但最终趋于稳定。此外,疏松砂岩试样沿渗流方向形成管状潜蚀通道,延伸至试样的约2/3处;基于颗粒运移停止时间及管状潜蚀通道在渗流方向的扩展、延伸长度,定义了不同渗透流速下颗粒平均运移速度,发现颗粒运移速度随渗透流速的增加呈指数形式增大,而且单位时间内通过管状潜蚀通道运移的可移动微小颗粒(小于0.075mm)量随渗透流速的增加而逐渐增多;试样两端压差超过静水压力约1/2时,试样发生潜蚀破坏,上游出现径缩现象。     

含碳酸盐混合砂的三轴剪切试验研究

含碳酸盐混合砂作为一种特殊的岩土材料主要分布于热带沿海地区,独特的成因和组构使得其具有不同于陆源砂的岩土工程特性。针对取自我国南海的珊瑚砂与取自长江流域石英砂按不同质量百分比配制而成的混合砂,开展不同围压下的三轴固结排水剪切试验,研究不同碳酸钙含量混合砂的剪切特性。结果表明:(1)混合砂峰值强度随有效围压和碳酸钙含量的增加呈近似线性增长;(2)围压及碳酸含量是影响混合砂剪胀特性的主要参数,随着碳酸盐含量的增加,胀缩转换点及其对应的轴向应变量增大;(3)随着碳酸盐含量的增加,混合砂的黏聚力呈线性增加趋势,峰值内摩擦角?f缓慢增长;(4)混合砂的相对破碎率Br随碳酸钙含量及围压的增加而增加。     

多尺度内聚颗粒模型破碎过程研究

岩石破碎过程涉及到多个变量(应力、应变和孔隙率等)变化和裂纹的产生、拓展和聚集,是研究岩石破碎机制的重要途径。为了克服现有研究中岩石颗粒模型未考虑岩石内部特征问题,针对岩石内部颗粒非均匀分布、聚集的特点,开展了岩石轴压破碎试验和岩石岩相分析试验,并在此基础上,构建符合真实岩石内部特征的多尺度内聚颗粒模型。根据离散元的颗粒黏结模型(BPM)理论,求解了多尺度内聚颗粒模型不同粒级颗粒间黏结键的力学关系,发现与二级颗粒形成的黏结键断裂判据为?₂≥2 GPa,三级颗粒之间形成的黏结键断裂判据为?₃≥6 GPa,并基于该判据建立了用于模拟颗粒模型破碎的演化模型。通过模拟轴压破碎试验,破碎演化模型可以从细观角度得到颗粒模型各颗粒间黏结键承受力的实时变化和岩石破碎过程中黏结键从外而内的断裂顺序;从宏观角度得到岩石内部裂纹呈V形从上表面两端延伸并相交于岩石中部。通过与岩石轴压破碎试验结果对比发现,模拟试验得到的岩石裂纹特征与岩石轴压破碎试验结果相似,验证模型的可靠性,实现了从细观和宏观角度分析岩石破碎过程。     

非饱和土微观结构与粒间吸力的研究进展

吸力是非饱和土研究的重点也是其难点。重点在于自然界中诸多物理现象可以用吸力去解释,难点在于非饱和土吸力的量化测试技术现在还不成熟。非饱和土作为地球表层广泛存在的三相组合材料,其力学性质远远比饱和土复杂,归根结底在于土中水气界面形成的弯液面收缩膜,导致了土体孔隙产生吸力。非饱和土体的强度变形特征就是其内部吸力不断变化的宏观表现形式,其宏观物理力学性质与吸力之间存在一个桥梁——微观结构。对非饱和土微观结构和吸力理论、试验研究的整体把握是完善土力学的一个重要方法。开展对非饱和土液桥动态结构演化及吸力力链分布特性的研究,是全面了解非饱和土力学性能的重要基础之一,也是深入把握和量化非饱和土吸力的重要手段。     

含石量和颗粒破碎对土石混合料强度的影响研究

采用室内大型直剪试验、颗粒标记观察试验和颗粒筛分试验分别从宏、细观角度对6种含石量的土石混合料在6种法向压力条件下的颗粒破碎特征和剪切强度特性展开研究,并建立宏观剪切强度特性与细观颗粒破碎特征之间的联系,从而更深入地揭示含石量和颗粒破碎对土石混合料剪切强度特性的影响机制。结果表明:(1)颗粒破碎主要发生在剪切面附近,破坏形态可分为表面研磨、局部破裂、完全破裂和完全破碎4种,是颗粒间不均匀的接触力作用产生应力集中的结果;(2)颗粒破碎造成细粒组含量升高、粗粒组含量降低和中间粒组含量波动变化;(3)颗粒相对破碎率B_r随着法向压力σ_n或含石量P₅的增大而增大,且符合一定的二元函数关系式;(4)随着法向压力σ_n的增大,抗剪强度τ呈非线性增长规律,满足修正的M-C强度准则;(5)当含石量P₅增大时,土石混合料的黏聚力c₀减小、内摩擦角φ₀增大、非线性参数Δφ增大;(6)颗粒破碎是造成土石混合料强度非线性特征的直接原因。     

碎屑颗粒圆度的分形描述

碎屑颗粒圆度是指碎屑颗粒的原始棱角被磨圆的程度,用来表征碎屑沉积物的结构成熟度。目前普遍的做法是采用Powers 1953年作的一组图,表示从尖棱角状至滚圆状各级圆度的特征,这一做法属于定性描述。本文借助分形几何学理论,利用盒维数法实现了计算机对颗粒维数的自动统计计算,结果表明碎屑颗粒维数可以作为刻画碎屑颗粒圆度的定量指标。     

昌黎海岸风成沙丘砂组构特征及其与海滩砂的比较

对昌黎海岸沙丘砂进行薄片统计,重砂矿物分析,电镜扫描,粒度分析及与海滩砂的对比研究发现,沙丘砂在物质组成、颗粒形态、石英砂表面结构特征和粒度特征方面均继承了海滩砂特征,不过,海滩砂中也有沙丘砂的某些特征,反映了两者沉积的混合。这是由于向岸风和离岸风共同作用的结果。     

第五部分应用第四纪研究火山灰年代学的新进展

火山灰年代学涉及火山灰在地层学中的应用,简单说来,即用火山灰层进行测年和地层对比。这样的研究,如果做得好可以建立可靠的地层划分框架,这是许多地质学研究的先决条件。近年来,新技术的发展推动了火山灰的鉴别和年代测定。激光消融电感耦合等离子质谱计（LA-ICPMS）可在单颗粒上做快速、全面的痕量元素分析。用40Ar-39Ar激光消