东海表层沉积物碎屑矿物组合分布特征及其物源环境指示

为进一步明确东海陆架区的沉积物物源及水动力环境,对研究区表层沉积物的碎屑矿物进行了鉴定分析。研究区共鉴定出49种重矿物、8种轻矿物。根据碎屑矿物的组合分布结合矿物形态特征,将东海陆架区划分为三个矿物区,内陆架矿物区、外陆架矿物区及虎皮礁矿物区。内陆架矿物区,动力分选是影响碎屑矿物分布的主要因素,物质来源相对单一,碎屑矿物主要来源于现代长江物质,闽浙沿岸近岸河流的输入,人类活动也对该区的矿物组成产生一定的影响;外陆架矿物区,重矿物分布的主控因素是长期的分选作用,主要是长江物质经后期改造形成,现代长江物质可从内陆架中北部扩散至124.5°E左右,此外外陆架东南部地形的变化也对碎屑矿物的分布起到一定控制作用;虎皮礁矿物区,有来自黄河、长江、火山物质的多重影响,且水动力环境相对复杂。     

Coupled Model of Two-phase Debris Flow, Sediment Transport and Morphological Evolution

The volume fraction of the solid and liquid phase of debris flows,which evolves simultaneously across terrains,largely determines the dynamic property of debris flows. The entrainment process significantly influences the amplitude of the volume fraction. In this paper,we present a depth-averaged two-phase debris-flow model describing the simultaneous evolution of the phase velocity and depth,the solid and fluid volume fractions and the bed morphological evolution. The model employs the Mohr–Coulomb plasticity for the solid stress,and the fluid stress is modeled as a Newtonian viscous stress. The interfacial momentum transfer includes viscous drag and buoyancy. A new extended entrainment rate formula that satisfies the boundary momentum jump condition(Iverson and Ouyang,2015) is presented. In this formula,the basal traction stress is a function of the solid volume fraction and can take advantage of both the Coulomb and velocity-dependent friction models. A finite volume method using Roe's Riemann approximation is suggested to solve the equations. Three computational cases are conducted and compared with experiments or previous results. The results show that the current computational model and framework are robust and suitable for capturing the characteristics of debris flows.     

阿根廷米纳毕戈塔地区水系沉积物采样粒度试验研究

中国地质调查局与阿根廷地质矿产调查局合作在阿根廷西北部米纳毕戈塔地区进行1︰25万水系沉积物测量,该区属于干旱-半干旱高寒山区,为突出找矿效果,消除或减少风积物干扰,需要确定适合于该区的水系沉积物采样粒度。为此,在该区选择一个有已知矿床的1︰5万图幅进行采样粒度试验,分别选择10~60目、-60目、60~80目、-80目4个粒度级进行粒度试验;根据我国区域地球化学勘查规范,每个粒度分析39种元素。结果表明,大部分元素在4种粒度水系沉积物中的分布形态基本一致,都能够较好地反映出区内已知矿床,说明采用的采样方法可以有效地避免风成砂干扰;金、银、铜、锡等成矿元素在4种粒度中的分布略有差异,10~60目的金、铜和锡异常对已知矿体的反应更清晰准确。因此,本区水系沉积物地球化学测量的最佳采样粒度是10~60目。根据本次试验结果,中-阿地调局在本区联合开展1︰25万水系沉积物地球化学测量时采用了10~60目水系沉积物作为采样介质,取得了很好的效果。这是本区第一次进行水系沉积粒度试验,对本区将来的地球化学调查和研究具有指导意义。     

电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定水系沉积物中的铌钽锆铪

建立电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定水系沉积物中铌、钽、锆、铪四种元素的分析方法。将样品与氢氧化钠、过氧化钠混合物放入高温炉中,熔融分解完全,用热水提取,过滤后弃去滤液,将滤纸及沉淀用酒石酸-盐酸溶液溶解,稀释至刻度测定。方法检出限(3s)为:LD(Nb)=0.08μg/g,LD(Ta)=0.04μg/g,LD(Zr)=0.5μg/g,LD(Hf)=0.04μg/g,精密度(RSD%,n=6)为:0.84%~4.21%。该测定方法具有灵敏度高、精密度好、分析速度快、线性范围宽、操作性强等优势。采用该方法对国家一级标准物质进行测定表明,其结果与标准值吻合。此方法已在实际地质调查样品分析中得到应用。     

陕北风沙区含砾石工程堆积体坡面产流产沙试验

采用室内人工模拟降雨方法,研究了陕北风沙区含砾石工程堆积体边坡的产流产沙过程。结果表明:①砾石存在改变了坡面入渗速率,径流系数受入渗速率的影响,随砾石含量的增加先线性递减后线性递增,并在10%砾石含量处存在阈值;径流系数随降雨强度的增加线性递增。②含砾石堆积体坡面流速较纯土堆积体降低,且随雨强增大,砾石延缓径流流动的作用越显著;雨强对径流流速的影响随砾石含量增加持续减弱。③土壤剥蚀率在产流24~33 min后显著增加,砾石主要对显著增加后的平均剥蚀率产生影响。④雨强1.0 mm/min时,砾石存在促进降雨侵蚀,产沙量增大;雨强大于1.0 mm/min时,砾石具有显著的减沙效应。     

水库群水沙调控的单-多目标调度模型及其应用

为缓解内蒙古河段"二级悬河"形势,以黄河上游沙漠宽谷河段为研究对象,以龙羊峡水库、刘家峡水库为调控主体,开展黄河上游水沙调控研究。建立了输沙量、发电量最大的单目标模型以及多目标模型;分别采用自迭代模拟算法、逐次逼近动态规划算法(DPSA)和改进的非支配排序遗传优化算法(NSGA-Ⅱ)求解模型;设置了初始、常规、优化和联合优化4种方案。通过实例计算,联合优化调度方案的区间总冲刷量达到了0.38亿t,梯级发电量148.22亿kW·h。该方案以较小的电量损失换来了输沙量的大幅度增加,水沙调控效果显著,推荐为最优方案。研究成果量化了水沙调控效果和各目标间的转化规律,为开展黄河上游水沙调控提供了决策依据,具有重要的应用价值和实际指导意义。     

利用两种指纹因子判别小流域泥沙来源

为精确识别黄土高原丘陵沟壑区典型小流域泥沙来源,分析了流域内“源-汇”地区土壤的理化性质及生物标志物（正构烷烃）作为潜在指纹识别因子,并建立了复合指纹模型。结果显示:单独的土壤理化指纹及正构烷烃均不能有效识别泥沙来源;土壤理化指纹和正构烷烃分别在林地、农地及沟道的辨别上显示出其局限性。多元化的复合指纹（碳优势指数CPI、Ca、TP、C₂₀、C₂₉、Fe）则能辨别90.5%的泥沙来源。模型结果显示沟道是该流域泥沙的主要来源,占60.8%,其次为农地占20.7%,林地占11.3%,草地占7.2%。研究表明,结合生物标志物的复合指纹法能更精确地反映泥沙来源,适用于各泥沙源头的地质条件差异较小的流域,对黄土高原小流域水土流失治理具有指导意义。     

扬子西缘乡城-丽江结合带燕山期斑岩Mo多金属矿床成矿系统

位于扬子陆块西缘与西南三江造山带结合部位的乡城-丽江地区,北起四川乡城经云南格咱南至丽江地区,在印支期斑岩铜矿带上新发现叠加了燕山期斑岩Mo多金属成矿作用,形成乡城-丽江斑岩Mo矿带。受印支期古特提斯洋盆闭合后地壳缩短与加厚的影响,燕山晚期下地壳发生拆沉作用,导致后碰撞型花岗质岩浆侵位,发育了Mo多金属成矿作用,并构成斑岩成矿系统。岩石地球化学特征表明,燕山晚期含矿斑岩具高硅(SiO_2=66.29%~79.36%)、高碱(K_2O+Na_2O=5.07%~9.24%)、富钾(K_2O/Na_2O=0.71~2.13)的特点,属于高钾钙碱性岩石系列。岩石富集轻稀土元素(LREE),具有负δEu异常;微量元素具富集大离子亲石元素K、U、Th、Rb,亏损高场强元素Nb、Ta、P、Ti的特征;大离子亲石元素的富集和Nb、Ta等高场强元素的亏损,表明形成这些岩体的岩浆主要来自地壳,具有造山带花岗岩的地球化学特征。区内代表性含矿斑岩相似的地球化学组成及分布特征表明,乡城-丽江结合带燕山晚期的成矿斑岩是由同源岩浆分异演化而来。成矿系统的分析表明,燕山晚期主要含矿斑岩成矿物质以壳源为主,但具有少量地幔物质的加入,成岩成矿物质来源具有相似或一致的源区特征。在成矿元素的组合上,由成矿斑岩体向外带表现出W、Mo→W、Mo、Cu→Pb、Zn、Ag的演化趋势。研究表明,本区燕山晚期花岗岩浆的侵入及Mo多金属成矿作用并不是独立或个别的成矿事件,而是纵跨义敦岛弧、甘孜-理塘结合带及扬子西缘的带状成矿活动,属于区内与燕山晚期岩浆侵入作用相关的统一斑岩成矿系统。     

长江河口北槽河道悬沙絮团特性及其影响因素研究

利用多种先进室内外测量仪器进行河口现场观测和室内电镜扫描获得相关资料,对长江河口北槽河道细颗粒泥沙絮凝的水沙环境、絮团的微观形态结构、絮团的粒径组成及其主要影响因素进行了综合分析和讨论。结果表明,北槽河道具有非常适宜细颗粒泥沙絮凝的潮流、盐度、含沙量和悬沙颗粒粒径等基本环境条件。北槽河道悬沙絮团形态多样,主要包括松散状絮团、蜂窝状絮团和密实状絮团。絮团主要由细粉砂和黏土类细颗粒泥沙组成,表面多粗糙不平,结构或密或疏。絮团粒径变化与潮周期动力过程密切相关,具有周期性变化特征。涨、落憩时絮团粒径较大,涨、落急时絮团粒径较小。絮团粒径涨憩大于落憩,小潮大于大潮。垂向上,絮团粒径由表层至底层逐渐增大。周期性潮流流速对北槽河道悬沙絮团粒径变化起到了控制作用。北槽细颗粒泥沙絮凝作用,是导致疏浚航道发生回淤的主要原因之一。     

附着基粗糙度等因素与海藻密度的相关性研究

海藻附着基表面粗糙度与孢子附着密度有密切的相关性;已经由许多研究证实。但是海藻苗的密度是否仍然受到附着基粗糙度的影响;还缺乏明确的结论。本文以尼龙和亚克力两种材料作为海藻附着基;悬挂于自然海区中使海藻孢子附着并萌发生长;用以研究附着基表面粗糙度对4种海藻密度的影响。结果显示;多管藻、尾孢藻、点叶藻、硬毛藻这4种海藻;在不具沟槽的光滑面;密度显著低于任何有沟槽的粗糙面;但粗糙度不同的附着基之间比较;对海藻密度的影响并不显著。室内培育的海带苗;在尼龙上的密度与粗糙度成正相关;但是将海带苗移至海上培育后;不再与粗糙度有相关性;可能与其假根状固着器下海后的发育有关。本文还试验了海泥、灭活海泥和低栖硅藻3种沉积物与附着基粗糙度对海藻密度的影响;结果表明;沉积物和附着基粗糙度;以及它们的交互作用对海藻密度的影响;因附着基的材料和海藻种类而有差别。