Energetics of lateral eddy diffusion/advection：Part Ⅳ. Energetics of diffusion/advection in sigma coordinates and other coordinates

Gravitational potential energy （GPE） source and sink due to stirring and cabbeling associated with sigma dif fusion/ advection is analyzed. It is shown that GPE source and sink is too big, and they are not closely linked to physical property distribution, such as temperature, salinity and velocity. Although the most frequently quoted advantage of sigma coordinate models are their capability of dealing with topography; the exces sive amount of GPE source and sink due to stirring and cabbeling associated with sigma diffusion/advec tion diagnosed from our analysis raises a very serious question whether the way lateral diffusion/advection simulated in the sigma coordinates model is physically acceptable. GPE source and sink in three coordinates is dramatically different in their magnitude and patterns. Overall, in terms of simulating lateral eddy diffu sion and advection isopycnal coordinates is the best choice and sigma coordinates is the worst. The physical reason of the excessive GPE source and sink in sigma coordinates is further explored in details. However, even in the isopycnal coordinates, simulation based on the Eulerian coordinates can be contaminated by the numerical errors associated with the advection terms.     

从源到汇:大别造山带物源区与合肥盆地南缘中生代沉积耦合关系——来自碎屑锆石U-Pb年龄证据

形成于印支期的大别造山带和周缘中生代盆地构成了一级源汇系统,其中位于造山带北缘的合肥盆地中生代地层发育,且以盆地南缘出露最好,这为盆山源汇系统研究提供了理想的沉积记录。笔者从合肥盆地南缘采集了10个砂岩样品和1个砾岩样品,进行锆石U/Pb (LA-ICP-MS)定年分析,获得了742个有效年龄(置信度不小于85%),范围为113±3. 6-2983 Ma。这些碎屑锆石年龄谱可以被分为5个年龄段:113-137 Ma,峰值131 Ma; 184-273 Ma,峰值226 Ma; 274-517. 3 Ma,具有2个峰值280 Ma和474 Ma; 532-856. 6 Ma,具有3个峰值572 Ma、649 Ma和772 Ma; 1786-2600 Ma,具有2个峰值2035 Ma和2506 Ma。同时,总结了物源区大别造山带不同单元锆石U-Pb年龄特征。根据锆石U/Pb年龄和Th/U值,发现这5个年龄段比较准确地记录了物源区地质体,分别是早白垩世的岩浆岩、大别山高压—超高压变质岩、北淮阳的浅变质岩、北大别的正片麻岩和卢镇关群变质岩。根据锆石最小年龄,修正了合肥盆地南缘中生代地层格架,为源汇系统研究确立了时间框架。合肥盆地南缘中生代沉积可以分为4个演化阶段:晚三叠世瑞替期—早侏罗世辛涅缪斯期、中—晚侏罗世、早白垩世早期和早白垩世晚期,并据此确定了每个阶段主要物源区特征及其时空变化。碎屑锆石U/Pb年龄和Th/U值限定了大别造山带仅存在三叠纪的超高压变质作用,且超高压变质岩折返到地表的最早时间是晚三叠世瑞替期,大别造山带大陆岛弧发育的时间是新元古代。上述研究结果不仅为恢复大别造山带构造古地理做出了新的贡献,而且更为盆山源汇系统研究提供了一个实例。     

渤海走滑断裂对古近系源－汇体系的控制作用

走滑断裂在渤海海域广泛分布,深刻影响着沉积盆地的形成与演化,同时也深刻影响着源－汇体系的形成和演化.在对渤海海域大量钻井资料和地震资料分析的基础上,认为走滑断裂对渤海古近系源－汇体系的控制作用主要表现在:走滑断裂压扭作用控制了局部物源体系的形成;走滑断裂的张扭作用控制了沟谷低地的形成;走滑断裂的水平运动控制源－汇体系的横向迁移.走滑断裂带源－汇体系发育模式十分复杂,渤海古近系常见的主要有S型走滑断裂带源－汇体系模式、叠覆型走滑断裂带源－汇体系模式、帚状走滑断裂带源－汇体系模式、共轭走滑带源－汇体系模式.开展走滑断裂带源－汇体系特征及其控砂模式的探讨,对含油气盆地的储层预测具有重要的意义.      

鄂尔多斯盆地西南缘砂岩型铀矿“源—汇”系统研究

文章以鄂尔多斯盆地西南缘为例,将“源”到“汇”的研究思路应用到砂岩型铀矿成矿作用研究中来,提出将含铀物质从风化剥蚀到汇流、富集的整个物理化学过程看成一个完整“源—汇”系统,以此来探讨砂岩型铀矿的富集机理和成矿规律。鄂尔多期盆地西南缘下白垩统的铀源岩主要为北部、西南部的沉积岩、花岗岩,混杂了少量长英质岩和中性火成岩。沉积期富铀沉积岩和西南部富铀蚀源区为成矿提供了铀源条件,沉积期铀的预富集为铀成矿奠定了部分物质基础;盆缘古隆起区和下切沟壑古地貌单元是铀成矿时期的两种主要汇流通道,含氧含铀水在重力的驱使下沿着古隆起区和下切沟壑向盆内渗透性好的砂岩迁移流动,形成后生氧化蚀变,在氧化带前锋线附近,受有机质、黄铁矿等还原性物质作用富集成矿。砂岩型铀矿“源—汇”系统研究有助于对铀成矿规律的研究和总结,为鄂尔多斯盆地西南缘下一步铀矿地质勘查提供一定的理论依据。     

瓦里关温室气体本底研究的主要进展

由于温室气体浓度显著增长及其在气候与环境变化中的作用,国际上众多的科学计划和观测体系都把它们的时空分布、源汇及趋势列为重要内容,获得的各种资料在评价人类活动对气候和环境的影响及有关对策研究中起着关键作用.文章阐述了在中国内陆本底地区开展温室气体长期、定点观测的意义和必要性,系统地讨论了10多年来中国瓦里关本底站温室气体本底研究的主要进展.利用瓦里关经严格国际比对和质量控制的大气C02、CH4长期观测资料,结合同期的地面风资料进行统计分析,建立了瓦里关大气C02和CH4本底资料筛选方法;利用本底观测资料,研究了瓦里关大气CO2及其δ13C、CH4和CO本底变化及源汇特征所体现的亚洲内陆地域特点和全球代表性,并进一步与同期、同纬度海洋边界层参比值(MBL)以及北半球其他6个大气本底站同期观测数据对比分析,发现了瓦里关大气CH4和CO独特的季节变化并探讨了成因;根据空气团后向轨迹簇所途经的下垫面源汇同观测的大气CO2和CH4浓度变化之间的关系,探讨了瓦里关大气CO2和CH4的输送来源;利用Hysplit-4扩散与输送模式,计算了冬、夏典型月份人为源和自然生态系统源汇对瓦里关大气CO2浓度变化的贡献.并在现有基础上,提出了有待进一步解决的科学问题.     

渤海湾西岸沧县隆起中更新世地层间断*

渤海湾西岸天津平原南部静海区400m深CGZ5孔、大港区500m深TPZ1孔岩心的岩石地层、磁性地层、¹⁴C测年、微体古生物研究表明,2个钻孔底部分别进入到定年3.6Ma的高斯(Gauss)正极性带和定年4.5Ma的吉尔伯特(Gilbert)极性带上部;位于西侧沧县隆起的CGZ5孔2.58Ma古地磁M/G(松山/高斯,Matuyama/Gauss)极性带界线位于225m,位于东部黄骅坳陷西斜坡的TPZ1孔该界线位于208m;0.78Ma的B/M(布容/松山,Brunhes/Matuyama)极性带界线分别位于55m和68.6m。结合微体化石分析、3期海侵地层的确定以及岩石地层特征,可判断CGZ5孔和TPZ1孔上更新统底板分别位于55m 和63.4m。依据末次盛冰期低水位域潴育化黏土层位,确定全新统分别厚14.8m和16.5m。上述2孔之间的黄骅坳陷板桥主凹陷中CQJ4孔,B/M和M/G界线分别位于74m和340m。西部CGZ5孔显现整个中更新统缺失,东部TPZ1孔中更新统仅厚5.3m。推测这一地层间断可能是由于渤海海盆在中更新世初期发生快速断陷,在河流到海盆的高差加大的背景下,河流输送物大部流入海盆,海盆边缘的沧县隆起和相邻的滨海平原发生了过路作用。在“源到汇”古地理状况变迁过程中形成的东部大平原,中更新世的沉积动力学背景需要进一步研究。     

菲律宾迪纳加特汇洋镍铬矿区残坡积红土型铬铁矿洗选工艺的确定

菲律宾迪纳加特岛汇洋镍铬矿区的红土残坡积型铬铁矿规模为大中型,原矿中铬矿品位w（Cr2 O3）＞2.5％,铬矿石的含泥量很高,红土团块在水中较难碎散.调查后认为,对残坡积红土型铬铁矿的洗选可以利用当地的水源、地貌、木材、劳力等有利条件,制定洗选工艺流程：洗选作业利用自然坡度修建运矿沟,敷设木质洗矿溜槽,用水流冲洗脱泥;粗精矿进入双螺旋槽式洗矿机继续脱泥,粗粒级矿粒从上部排出机体,进入溜槽冲洗后获得粗粒级精矿;细粒级粗精矿从底部排矿口排出,经螺旋溜槽抛去尾矿,进入摇床进行选别,获得细粒级精矿.     

一次华南暴雨过程中水汽输送和热量的研究

利用NCEP/NCAR 每日4 次全球再分析1°×1°网格资料,计算了2004年7月17-21日华南汛期暴雨过程的水汽通量、视热源(Q1)和视水汽汇(Q2),并探讨了其垂直分布特征.结果表明:华南汛期暴雨过程中存在大量的水汽和凝结潜热.孟加拉湾、南海和西太平洋都是这次华南暴雨过程重要的水汽供应源.暴雨区南边界为水汽的主要输入区,北边界为主要输出区,而暴雨区南、东边界的水汽输送主要发生在低层,西边界在中、低层的水汽输送大致相当.在这次降水过程中,视热源和视水汽汇的较大值与降水的大值区有很好的对应关系.视热源、视水汽汇和垂直上升运动与降水量的变化总体趋势是一致的.视热源垂直方向上的峰值在400 hPa附近,而视水汽汇呈双峰型特征,峰值分别在700 hPa和450 hPa附近.垂直平流项均是视热源、视水汽汇的主要贡献者.