桂林会仙岩溶湿地土地利用方式对球囊霉素相关土壤蛋白分布的影响

土壤丛枝菌根真菌分泌的球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)是土壤碳库变化的重要指标, 为明确其在会仙岩溶湿地不同土地利用方式下的分布特征及影响因素, 以会仙岩溶沼泽, 并由其转变而来的水稻田、旱地、果园和弃耕地4种不同土地利用方式为研究对象, 采集0–10 cm、10–20 cm和20–40 cm这3个层次的土样, 对不同土地利用方式下球囊霉素相关土壤蛋白分布特征及其与土壤因子的关系进行了研究。结果表明, 不同土层总球囊霉素相关土壤蛋白(T-GRSP)含量为1.08～3.35 mg/g, 占土壤有机碳的12.33%～19.73%, 球囊霉素相关土壤蛋白是湿地土壤中的一个重要碳库。球囊霉素相关土壤蛋白在不同土地利用方式和土层之间均表现出显著差异, 随土层深度的增加表现出降低趋势。沼泽土壤中总球囊霉素相关土壤蛋白、易提取球囊霉素相关土壤蛋白(EE-GRSP)含量和有机碳(SOC)的含量均高于其它4种土地利用方式(水稻田、旱地、园土和弃耕地)。GRSP分别与蛋白酶、SOC和全氮(TN)呈极显著正相关(P＜0.01), 分别与速效氮(AN)、速效磷(AP)、粘粒和粉粒呈显著正相关(P＜0.05)。EE-GRSP与SOC和TN呈极显著正相关(P＜0.01), 分别与蛋白酶和粘粒呈显著正相关(P＜0.05)。主成分分析表明, 粉粒、SOC、AN和TN是影响球囊霉素相关蛋白分布特征和反映会仙岩溶湿地土壤营养状况的主要因子。会仙岩溶湿地土壤中的球囊霉素相关土壤蛋白对土壤碳封存有重要贡献。     

鄂尔多斯盆地东缘奥陶系马家沟组四段豹斑状云质灰岩特征及成因: 以关家崖剖面为例*

鄂尔多斯盆地东缘中奥陶统马家沟组发育豹斑状云质灰岩,因其分布广泛、成因复杂以及具有重要的油气储集意义而长期受到关注。文中以山西省兴县关家崖剖面马家沟组四段顶部为例,依据宏观、微观岩石学特征,结合碳氧稳定同位素、原位激光剥蚀的微量稀土元素等地球化学分析手段,分析了豹斑状云质灰岩的特征及其成因。研究表明,豹斑状云质灰岩的特征为: (1)常发育于(含颗粒)泥晶灰岩中,且向上白云石化程度增强,云质斑块内常伴有针状或板条状石膏假晶;(2)按产状可大致分为水平、斜交和不规则花斑3种类型,分别对应于向上变浅序列的下部、中部和上部,序列顶部多见近原地角砾化;(3)基质灰岩与云质斑块的δ¹³C、δ¹⁸O值较同期海水略显负偏,顶部不规则云质斑块负偏程度最大;(4)“豹斑”与基质灰岩均具有较低的Mn、Sr、Ba等含量和低Mn/Sr值;(5)“豹斑”的ΣREE含量较基质灰岩略低,且皆表现为轻稀土富集、重稀土亏损的稀土配分模式,δCe微弱负异常,δEu无异常。依据上述结果,推测关家崖剖面马四段豹斑状云质灰岩产状受到生物扰动和高频海平面驱动的早成岩期岩溶耦合控制,序列由下至上耦合改造由弱变强,形成下—中部以岩溶影响较小的水平和斜交虫迹为特征、上部叠合岩溶强改造形成不规则花斑的垂向序列组合;早成岩期的暴露岩溶不仅叠合改造生物潜穴,而且蒸发浓缩的有限重卤水沿叠合优势通道优先交代孔渗条件更好的区域,至埋藏时期白云石化作用进一步加强,从而形成了区内类型多样的豹斑状云质灰岩。研究结果还揭示出沉积期微地貌控制的早成岩期岩溶作用是马四段这类特殊的豹斑状云质灰岩或豹斑状云岩储集层形成的关键,且在很大程度上控制了这类储集层的分布,这一认识可为高频暴露驱动的早成岩期岩溶研究提供新的材料。     

东北印度洋源汇过程及古环境与古季风演化

东北印度洋地理位置独特,其沉积物记录了青藏高原隆升及孟加拉扇的“源-汇”过程、印度季风与东亚季风的“海-气”交互作用、印-太暖池热传输的演变与高纬气候之间的相位关系等关键信息,是喜马拉雅地区“构造-气候-沉积”耦合演化的良好记录载体,是探讨多圈层相互作用、探索古气候与古环境演化的理想“窗口”。本文系统总结了近年来有关东北印度洋季风与表层环流特征、沉积物组成及物源、气候环境演化以及环境磁学记录等方面的研究进展。分析表明,东北印度洋为典型的季风风场,表层环流受季风影响强烈,夏季和冬季环流差异明显。沉积物类型丰富,包括河流输运而来的陆源碎屑、钙质和硅质为主的生物沉积以及火山物质等。但目前对于该区域的沉积物的具体组成、“源-汇”过程、迁移历史、季风演化与青藏高原隆升、高纬气候变化之间相互关系等方面的认识尚存在较大的分歧。同时,受样品获取难度大、磁学信号稀释严重等因素的限制,环境磁学作为一种在示踪沉积物物质来源、恢复古气候和古环境等方面被普遍认可的技术手段,在东北印度洋区并没有得到充分的发挥与应用。因此,未来需要在前人研究的基础上,将目光向东北印度洋更南、更深处延伸,对其“源-汇”过程进行全面分析。在研究方法上进一步拓展,采用更高精度的技术手段提取磁学信号,加大环境磁学的应用,寻找有效的替代性指标,解决该地区季风演化、古海洋环境变化等气候环境问题,为该地区环境气候研究提供新认识。并尝试开展地磁场长期变化(paleosecular variation, PSV)研究,建立东北印度洋的PSV记录,辅助修正全球地磁场模型,探究地球深部动力过程。     

河北保定岩溶地热结垢过程模拟及防垢对策

我国的地热发电以及部分供暖工程出现了比较严重的结垢现象,阻碍了地热能的大规模开发利用,目前地热市场急需成熟的防垢理论和工艺。地热工程的结垢现象尤以碳酸钙结垢最为普遍,为解决碳酸钙结垢问题,本文以华北保定岩溶地热井结垢为研究对象,通过理论和实验相结合的手段研究分析了垢质成分,成垢机理,结垢位置和过程以及防垢措施。研究结果表明:(1)系统降压造成的闪蒸是碳酸钙结垢的主因,液相二氧化碳逸出到气相是碳酸钙结垢的主要驱动力;(2)根据井口参数,结合质量、动量和能量守恒以及两相流压降理论,可以模拟结垢过程,确定结垢位置以及不同深度处的压力、温度、干度和二氧化碳分压等参数;(3)闪蒸造成的碳酸钙结垢,确定了闪蒸位置和闪蒸压力后,可以通过加压和加注阻垢剂的方式进行阻垢。通过模拟计算,确定了加压防垢系统所需的最低压力,通过控制系统压力可防止闪蒸,抑制二氧化碳逸出造成的结垢。设计了阻垢工艺,研制了阻垢剂加注设备,开展了井下化学阻垢实验并评价了阻垢效果,通过加注阻垢剂可有效阻止90%以上的垢生成,论证了通过加注化学阻垢剂可以有效解决碳酸钙结垢。通过上述研究,积累了从结垢原因分析,结垢位置确定,结垢过程模拟,防垢工艺和设备研发,防垢实践到阻垢效果现场评价一整套经验,可为其他地热井碳酸钙结垢问题的解决提供参考依据。     

Variations in the sensitivity of the optically stimulated luminescence from quartz in the Xifeng section: A spatiotemporal comparison across the Chinese Loess Plateau since the last interglaciation

The sensitivity of the optically stimulated luminescence (OSL) from quartz is thought to be mainly influenced by source rock (crystallization temperature and quartz defect types) and depositional history (irradiation/bleaching cycles). In this study, the OSL sensitivity of quartz of different grain sizes from loess (L1) and paleosol (S1) layers at the Xifeng section of the Chinese Loess Plateau was analyzed. The OSL sensitivity of the samples from the Xifeng section shows a distinct difference between glacial and interglacial cycles, which is consistent with the patterns observed from magnetic susceptibility (MS) and grain sizes. The highest OSL sensitivity is observed in S1, which is twelve times the lowest sensitivity observed in L1. Moreover, the contribution of the fast component of quartz OSL from the paleosol accounts for more than 90% of the total OSL signal. In contrast, the middle and slow components contribute more in loess, and a significant variation among different aliquots was observed.Comparison of the data obtained from loess sections from different regions, including Xifeng, Luochuan, Jingyuan and Shimao, show significant differences in the magnitudes of OSL sensitivity but a similar pattern between glacial and interglacial periods. The results of this study suggest that, except for the wildfire model proposed to interpret the high OSL sensitivity in paleosol (Zhang, 2018), the shift of wind pattern of westerly wind (i.e., transporting “dim” source from North Tibetan Plateau and northwesterly wind (i.e., transporting “bright” source from Alxa Arid Lands and the subsequent mixture from the different sources may partially contribute to the different OSL sensitivities observed for Xifeng and Luochuan. In contrast, the OSL sensitivity of Shimao samples from L1 was affected by the input from the Mu Us Desert, and those of Jingyuan may affected by the contribution from the Yellow River.     

First high-resolution luminescence dating of loess in Western Siberia

The south of Western Siberia is an important part of the Eurasian loess belt, containing an extensive record of Quaternary landscape and climate evolution in up to 100 m thick loess deposits with as many as 10 pedocomplexes. However, this important Quaternary archive lacks a reliable absolute chronology, and this has prevented the linking of the widely accepted regional chronostratigraphic correlations with those of other parts of the Eurasian loess belt. Here we present the first results of detailed luminescence dating of the Late Pleistocene loess-palaeosol sequence at the Western Siberian stratotype section of Lozhok. According to the classical regional chronostratigraphic scheme, this sequence records the main stages of the environmental evolution of the region, including three palaeosols correlated with the warming stages of MIS 5e, MIS 5c and MIS 3. Our absolute chronology is based on 38 new luminescence ages (OSL, IR₅₀, pIRIR₂₉₀). Good agreement between the OSL and pIRIR₂₉₀ ages suggests sufficient bleaching before deposition. The resulting chronology reveals that, rather than being only Upper Pleistocene in age, the loess-palaeosol sequence at Lozhok actually formed in the Middle and Upper Pleistocene. The ages of individual horizons do not correspond to the previously accepted stratigraphic units and morphological features of pedocomplexes. Our Bayesian chronological model reveals remarkable variation in dust accumulation and preservation at the site. The new results unambiguously identify the presence of an erosional boundary with a hiatus lasting ∼90 ka. The upper pedocomplex, immediately below this discontinuity, formed in sediment deposited between 131 ± 9 ka and 122 ± 11 ka and clearly corresponds to MIS 5. The lower pedocomplex is found in sediment deposited between 240 ± 12 and 199 ± 9 ka, and correlates closely with MIS 7. These new findings demonstrate the urgent need for a wider programme to date the main stratotypes of loess-palaeosol sections in Western Siberia. Only then can the global implications of the regional climate record in this important continental-scale archive be correctly interpreted.     

南方岩溶区地下水资源特征与水资源保障对策

【研究目的】中国南方岩溶地区干旱缺水等问题异常突出,岩溶地下水赋存和分布的复杂,开发利用率低,基于多年调查研究工作为基础,系统总结南方岩溶区地下水资源特征,研讨水资源保障对策。【研究方法】基于南方岩溶区地下水资源特点、地下水系统类型、地下水系统空间结构的叠置性和时空分布不均性分析,提出南方岩溶区水资源保障对策。【研究结果】南方岩溶区可从以下三方面充分发挥地下水资源安全保障作用,一是掌握地下水赋存分布规律,发挥分散供水和应急供水作用;二是加强调蓄工程建设,解决水资源时空分布不均问题;三是建立与生态重建和经济发展相结合的地下水资源可持续利用模式。【结论】南方岩溶区地下水赋存条件复杂,具有表层带岩溶水系统、岩溶地下河与管道流系统、岩溶大泉系统以及分散排泄地下水系统多种类型,规模大小不一,开发利用形式多样;在垂向上具有叠置性,水空分布严重不均;开发利用潜力较大。在地球科学系统论的指导下,查明岩溶水资源赋存分布规律,科学评价地下水资源量,因地制宜制定水资源开发利用和保护方案,为脱贫攻坚、生态文明建设和乡村振兴提供技术支撑。创新点：以系统水文地质环境地质综合调查和地下水开发利用示范工作为基础,系统总结南方岩溶区地下水资源特点;针对岩溶区水资源安全保障问题,分析其主要原因,提出了水资源保障对策。     

济南四大泉群水化学特征及其成因分析

为明晰济南四大泉群水化学动态变化特征及成因,利用离子比例系数、PHREEQC模拟以及氢氧同位素反演等方法分析各泉群水化学成分特征及其形成过程。研究表明：（1）四大泉群阳离子Ca2+为优势离子,阴离子HCO3-为优势离子;（2）潭西泉和珍珠泉水化学类型稳定,而趵突泉和黑虎泉由HCO3—Ca型变为HCO3·SO4—Ca型;（3）四大泉群受地表水、寒武系凤山组-奥陶系岩溶水以及寒武系张夏组岩溶水混合补给,其中趵突泉、黑虎泉接受寒武系凤山组-奥陶系岩溶水补给占比略大,而潭西泉、珍珠泉接受寒武系张夏组岩溶水补给占比略大;黑虎泉滞留时间最短,循环交替强烈;（4）水岩相互作用强弱程度导致泉群水化学成分差异,溶解沉淀作用强度整体大于阳离子交换作用。趵突泉阳离子交换作用强度最弱,黑虎泉伴随有去白云化作用,潭西泉和珍珠泉水化学作用及强度类似,进一步印证潭西泉和珍珠泉有相同的补给来源及运移机制。该研究成果对水资源合理利用和岩溶大泉的保护具有重要意义。     

环境同位素在北京平谷盆地山前侧向补给研究中的应用

利用地下水水化学和同位素测试分析成果,结合区域地质、水文地质条件研究了平谷北山山区侧向补给情况和中桥水源地地区第四系松散孔隙水和下伏岩溶水关系。结果表明：研究区第四系松散孔隙水和基岩岩溶地下水均来源于大气降水,地下水化学类型均为HCO-3-Ca2+?Mg2+ 型;平谷北山山前基岩岩溶水侧向补给平原区第四系松散孔隙水和下伏岩溶地下水;通过D值估算得到中桥水源地第四系浅层地下水的山区岩溶水侧向补给和垂向降水入渗补给比例为57：43;中桥水源地基岩岩溶水接受山区岩溶水侧向补给和第四系孔隙水垂向越流补给比例为87：13。研究成果为平谷地区地下水资源量评价和地下水动力场数值模型的建设提供了关键参数,为区域地下水的合理开采和有序回补涵养提供了科学依据。     

地表水渗漏对娘子关岩溶泉泉水水质的影响

娘子关泉水作为阳泉市主要的供水水源,受特定地质结构与人为污染等因素的影响,水质呈现逐年恶化的趋势,部分组分含量目前已处于超标或临界超标状态。在分析泉域岩溶水系统地质结构基础上,通过泉域内各主要河流渗漏量实测与水化学测定,采用物理混合方法评价河流渗漏途径对娘子关泉水水质的污染影响程度。