地壳均衡理论及其在构造地貌研究中的应用

地壳均衡是地球科学的一个基本概念,其理论基础为“轻地壳（密度较小）漂浮在重地幔（较稠密）之上”。均衡理论（如冲压假说、弹性板理论等）和模型（如Airy模型、Pratt模型及弹性板模型等）的产生及发展对研究岩石圈流变学性质、圈层相互作用及造山作用等地球动力学过程有着重要意义。本文总结了相关均衡理论、模型及计算方法,并结合其在不同空间尺度构造地貌现象研究中的运用,包括：① 冰川均衡调整研究中不同模型的优化及其对全球海平面变化的指示意义、② 阐明海山洋岛发育过程及其制约因素、③ 利用弹性板模型重建山脉隆升和盆地挠曲沉降史并进一步探讨二者之间的相互作用、④ 通过研究变形湖滨线有效地约束地球的相关物理参数、⑤ 建立河流三角洲发育特征模型并服务于现代社会经济、⑥ 揭示水库蓄水导致的地壳挠曲变形与浅部地质灾害发育的关系及 ⑦ 同震滑坡对局部地貌改造的影响,讨论并展望了未来地壳均衡在构造地貌学领域的发展方向,即结合高精度大地测量技术与地质年代学方法,定量地解决构造地貌研究中的关键问题,更全面、系统地了解地表过程、地球深部过程与动力学和地球圈层之间的相互作用。     

沿海地区气溶胶硅的组成、来源及其生态效应研究进展

作为地壳中第二大元素,硅对土壤形成、陆生高等植物和水生浮游植物生长发育以及碳循环有着重要的影响。在气候变化加剧的背景下,硅生物地球化学循环研究变得格外重要。近年来关于陆地和海洋系统的硅循环研究相对成熟,而大气系统中的硅研究明显缺乏。气溶胶是大气中的活跃组分和元素地球化学循环的重要载体。目前关于气溶胶中硅的组成、来源以及部分地区硅沉降负荷的重要程度的认识还不够,制约了对表层地球系统中硅循环的认知。基于当前国内外的研究成果,总结了气溶胶硅的组成及其与其他元素间的耦合关系,综述了新兴的硅同位素在大气颗粒物溯源方面的应用,分析了沿海地区硅长距离传输的生态效应以及硅纳米颗粒对公共健康的影响。总体来说,气溶胶中硅以无机硅为主,部分近海海域气溶胶硅的沉降对于浮游植物生长具有控制作用。未来需要针对气溶胶硅的产生和转化机理、硅沉降及其对生物地球化学循环关键过程的影响以及硅纳米颗粒的毒理效应等方面开展进一步研究。     

水泥基注浆材料析水时变特性量化试验研究

水泥基胶结性材料是注浆工程中最常见的注浆材料,这类材料存在明显的析水效应,获得析水厚度的量化公式有助于提高浆液扩散半径的计算精度。通过试验观察叶腊石粉掺量(0%~35%)、聚乙烯醇掺量(0%~8%)与粉煤灰掺量(0%~90%)3种掺合料在水泥基浆液中的析水过程,获得三者的析水率、结石率、最终析水时间与析水厚度变化情况,认定浆液的析水厚度变化存在一定规律的析水时变特性,并引入皮尔生长曲线模型与幂函数模型,对其进行量化。结果表明:3种掺合料都可以降低析水率,其中,叶腊石粉对水泥基注浆材料析水率的影响程度最大,其次为粉煤灰,最后为聚乙烯醇;3种掺合料都可以增加结石率;叶腊石粉可以有效缩短浆液的最终析水时间,聚乙烯醇在1.5%~8.0%掺量内可以缩短浆液的最终析水时间,粉煤灰在10%~60%掺量内可以缩短浆液的最终析水时间;3种掺合料掺量的变化曲线都呈现半“C”形;采用数学模型对析水厚度数据进行拟合分析,由拟合优度R2评判可知,幂函数模型优于皮尔生长曲线模型,析水厚度变化规律比较符合幂函数模型。研究成果可为改良注浆材料和完善非稳定浆液运移扩散理论提供重要的基础数据。      

盐间页岩油韵律层地震响应模拟及页岩薄储层厚度预测

江汉盆地潜江凹陷潜江组页岩油储层的地质结构为韵律背景下的页岩薄层,由于地震分辨率的限制,常规地震勘探方法难以精确描述盐间页岩油薄储层厚度的空间展布。因此,应用现有地震资料,探索适用于韵律结构中页岩薄层的地震预测方法具有重要意义。本文通过地震传播矩阵方法计算并分析研究区目标韵律层的地震响应特征,系统模拟并分析非均匀薄互层结构中页岩薄层的厚度、纵波速度等变化时地震波的反射动力学特征,发现地震反射波形的振幅和相位随非均匀页岩薄层的纵波速度和厚度的变化产生明显的变化,这些变化是本文页岩薄层厚度预测的基础。结合测井分析构建韵律层地质地球物理模型,模型空间考虑了页岩薄层纵波速度和厚度共99种组合变化的情况。通过求取目标层实际地震反射波形与构建的模型空间中地震波形的最佳匹配,提出基于反射波形的页岩薄储层厚度的地震预测方法,预测研究区页岩薄层厚度变化范围为5~20 m,并且由西南向东北呈增加趋势。预测页岩薄层厚度与测井解释具有较高的一致性,验证了本文地震预测方法的有效性。     

南黄海盆地地层生热率及岩石圈热结构

岩石圈热结构的研究不仅可以了解岩石圈深部动力学演化机制,也是含油气区油气资源评价的重要组成部分.由于南黄海盆地生热率数据的匮乏,阻碍了岩石圈热结构的研究进展.本文通过GR（伽马值）-A（岩石生热率）的经验关系,计算了南黄海盆地沉积地层的生热率;在大地热流、地层生热率、南北向贯穿盆地的二维多道地震剖面及OBS2013地壳速度结构剖面的约束下,建立了南黄海盆地地壳生热模型,计算了盆地的岩石圈热结构.岩石圈热结构计算结果表明：（1）南黄海盆地北部坳陷、中部隆起及南部坳陷3个次级单元的平均莫霍面温度依次为602.2±15.25℃、592.7±2.56℃、650.6±20.24℃;（2）平均热岩石圈厚度依次为99.7±2.20 km、101.7±0.51 km、88.2±2.49 km;(3)壳幔热流比分别为0.76±0.02、0.88±0.01、0.71±0.15,具有“冷壳热幔”的特征.研究结果表明,南黄海盆地现今具有与全球新生代拉张构造区相似的较高热流,处于构造活动区向构造稳定区转换的过渡阶段.此外,现今南黄海盆地3个次级单元展现的不同岩石圈热结构特征,可能与印支期至早燕山期扬子块体与华北...     

深埋串珠状溶洞的超高层基础设计案例分析

超高层建筑对地基稳定性、地基承载力和地基变形的要求非常高。2007年某市拟建超高层建筑,详勘揭露地表80 m以下地层中分布深埋串珠状溶洞,溶洞顶板厚度薄,串珠状溶洞在水平方向和垂直方向的分布情况及连通性等方面的不确定性较多,若建筑基础浅埋,则地基承载力无法满足设计要求;若建筑基础深埋,则因套管回收及溶洞处理等问题施工的可行性差。设计原则最终确定为基础浅埋方案,首先初步确定满足地基稳定性的前提条件,随后工程设计及施工各专业围绕单桩承载力问题进行讨论并修改专业方案,最终决定应用当时的创新工艺-灌注桩后注浆工艺解决单桩承载力问题。该工程终于在2010年得以推进。工程一期建成后平均沉降与不均匀沉降均很好地满足了规范要求。此次多专业技术联动是勘察设计施工技术一体化的一次成功尝试,相比目前质量进度管理一体化更具前瞻性,也是今后技术优化一体化的发展方向。     

高密度电法在特大型滑坡应急勘查中的应用

为了快速、有效地评价滑坡滑动面埋深、下伏地层的起伏状况,本文以舟曲县果耶镇磨里滑坡为实例,在以地面调查和钻探等勘查手段深入了解磨里滑坡特征以及滑坡所在地形地貌和地层岩性的基础上,利用高密度电法对地下介质的敏感性特点对滑坡进行勘查,通过剖面解译推断了滑坡岩性、断裂破碎带、地下水等特征,为划定滑坡影响范围及估算滑坡体积提供数据支撑。研究结果表明：（1）在勘查区内灰岩、千枚岩是形成相对高阻的主要岩性,碎石土是形成相对低阻的主要岩性;（2）舟曲县果耶镇磨里滑坡平均深度40 m,总体积2 120 × 104 m3,属特大型深层滑坡;（3）高密度电法在特大型滑坡应急勘查中可发挥重要的作用。可为复杂性应急滑坡勘查提供一定的借鉴意义。     

华东地区夏季云微物理结构的飞机观测分析

利用飞机搭载云粒子探头对2014年8月12-28日华东地区云的空间分布特征进行了探测,分析了云的垂直结构和水平分布特征,结合同时探测的气溶胶数据,探讨了云与气溶胶的相互作用关系。探测结果表明,安徽地区层状云云滴平均数浓度在24~297 cm^-3,液态含水量在0.04~0.13 g·m^-3,云滴数浓度随云底高度升高而减小,云滴粒径则随云底升高而增大。层积云(Sc)和雨层云(Ns)的云滴数浓度在云底最高,随高度上升浓度下降,液态含水量在云中部最高,云顶和云底处较低,高层云(As)云滴数浓度和液态含水量峰值均出现在云中上部。云的水平分布不均匀,云粒子双峰分布区域对应液态含水量高值区。Ns对气溶胶清除作用明显,清除方式以活化清除为主、碰并清除为辅。