晚更新世末期东亚季风活动与陆架区沉积环境变迁

从距今 18 0 0 0年的最后冰期最盛时期到距今 10 0 0 0年开始的全新世海侵 ,全球气侯发生过急剧的变化。位于亚洲东部的古季风活动也经历了盛衰变化。大量的钻孔及浅地层剖面分析资料已经证实 ,冰期最盛时期陆架区古季风活动加强 ,陆架出现了沙漠环境与黄土沉积。当冰期结束 ,气候转暖 ,冬季风减弱之际 ,南黄海陆架及长江三角洲一带的沙漠与黄土分布范围也随之缩小 ,原先的沙漠活动区变成了黄土分布区 ,也就是所谓硬粘土沉积区。随着古季风活动的进一步衰退和海面的不断升高 ,来自陆架区的东北风变为冷湿气流。长江三角洲地区和陆架上出现了有利于沼泽发育的环境 ,全新世海侵把泥炭层淹没。陆架区晚更新世末期以来的地层中出现沙层、硬粘土和泥炭层的沉积序列 ,即“三元沉积结构”,是古冬季风盛衰过程的最好记录     

晋西北地区表层土壤粒度与地球化学元素组成

对晋西北地区表层土壤的物质组成进行研究,可以明确其物质来源、沉积环境及化学风化特征。选择区内表层土壤（深度0、10、20 cm）及其附近的河流沉积物,进行粒度和化学元素组成测试。结果表明：（1）晋西北地区表层土壤粒度组成以黏土和粉沙为主,且有自地表向下粗颗粒组分含量增加的趋势。（2）常量化学元素组成以SiO₂、Al₂O₃、CaO、Fe₂O₃为主,其余元素含量均较低。化学元素组成模式表明研究区内表层土壤物质与黄土高原腹地黄土有相同的物质源区,黄河河流沉积物对其贡献不大。（3）晋西北表层土壤的CIA值为52.70~57.89,平均54.06,说明它们的化学风化程度较低,处于早期的脱Na、Ca阶段。这是由于研究区地理位置比洛川更靠北,气温和降水量均低于洛川,降水量与兰州相差不大,但是年平均气温和年温差比兰州低。该研究明确了晋西北地区表层土壤的物质组成特征,为区域潜在沙漠化危害防治提供了数据支撑。     

末次间冰期兰州黄土记录中的粘土矿物及其环境意义探讨

本文研究了末次间冰肮分辨率兰州黄土（Ｓ１）２１个样口的粘土矿物，并与现代尘暴沉积物作了对比。研究结果表明，Ｓ１三个古土壤导春间所夹两个黄土层中的粘土矿物组合特征基本一致，以伊利石为主，其次为绿泥石和高岭石及少量伊／蒙间层矿物。粘土矿物的形成以碎屑成因为主，其一在剖面上的变化具有批示气候变化的意义。古土壤层中伊利石结晶度较黄土层中低，反映在气候温暖潮湿的条件下粘土矿物受到了不同和蔼的改造。粘土矿物总     

考虑含水率影响的非饱和原状黄土冻融强度试验研究

提出了用于非饱和原状黄土增湿的蒸汽增湿方法,给出了蒸汽增湿试验步骤,通过对比试验分析确定了适宜的试验参数,从增湿后水分分布是否均匀、土体密度是否改变等方面论证了蒸汽增湿方法的有效性。对含水率的测试结果表明,微波炉法测试结果能满足精度要求,酒精燃烧法在测试较高含水率时误差较大。进一步应用蒸汽增湿法得到的不同含水率原状土样测定了非饱和黄土冻融后的强度指标,揭示出当非饱和原状黄土含水率过低时,冻融作用对黄土的粘聚力值基本没有影响,当含水率较高时,经历冻融循环后黄土粘聚力值较冻融前降低,冻结温度越低以及冻融循环次数越多,降低值越大。经历冻融循环后黄土内摩擦角值较冻融前增加,冻结温度越低,增加值越大。在含水率较低时冻融循环次数几乎不引起内摩擦角值发生变化,在含水率较高时冻融循环次数越多,引起内摩擦角增加值越大。     

重复循环荷载作用下原状黄土动力特性试验研究

为探究重复循环荷载作用下含水率、固结压力对原状黄土动力特性、变形性状的影响规律,利用英国GDS双向动态三轴试验系统模拟交通荷载,对海东地区原状黄土进行动三轴试验研究。试验结果表明：单一重复循环动荷载作用下,在加载初期,海东地区原状黄土的轴向动应变随着循环次数的增大急剧增加,后期缓慢增加至趋于稳定,即发生应变硬化现象。在加载初期,含水率、固结压力对原状黄土的轴向动应变无明显影响,当循环次数N>400时,原状黄土的轴向动应变随含水率的升高而增加,随固结压力的增大而减小。动剪切模量随循环次数的增加出现先减小后增加再减小的变化,随含水率的升高有较大幅度的降低。动阻尼比随循环次数的增加先增加后减小,随含水率的升高而增大。表明海东地区原状黄土所具有的大孔隙架空结构使其在重复循环荷载作用下易发生振动变形。     

Loess magnetic properties in the Ili Basin and their correlation with the Chinese Loess Plateau

Over the past two decades, magnetoclimatological studies of loess-paleosol sequences in the Chinese Loess Plateau (CLP) have made outstanding achievements, which greatly promote the understanding of East Asian paleomonsoon evolution, inland aridification of Asia, and past global climate changes. Loess magnetic properties of the CLP have been well studied. In contrast, loess magnetic properties from outside the CLP in China have not been fully understood. We have little knowledge about the magnetic properties of loess in the Ili Basin, an intermontane depression of the Tianshan (or Tien Shan) Mountains. Here, we present the results of rock magnetic measurements of the Ili loess including mass magnetic susceptibility (χ) and anhysteretic remanent magnetization (ARM), high/low temperature dependence of susceptibility (TDS) and hysteresis, as well as X-ray diffraction (XRD) for mineral analysis. Based on the comparison with loess-paleosol sequences in the CLP (hereafter referred to as the Chinese loess), we discuss the possible magnetic susceptibility enhancement mechanism of the Ili loess. The results show that 1) the total magnetic mineral concentration of the Ili loess is far lower than that of the Chinese loess, though they have similar magnetic mineral compositions. The ferrimagnetic minerals in the Ili loess are magnetite and maghemite, and the antiferromagnetic mineral is hematite; XRD analysis also identifies the presence of ilmenite. The ratio of maghemite is lower in the Ili loess than in the Chinese loess, but the ratios of magnetite and hematite are higher in the Ili loess than in the Chinese loess. 2) The granularity of magnetic minerals in the Ili loess, dominated by pseudo-single domain (PSD) and multi-domain (MD) grains, is generally much coarser than that of the Chinese loess. Ultrafine pedogenically-produced magnetic grains have a very limited contribution to the susceptibility enhancement. Rather, PSD and MD particles of magnetite and maghemite are the main contributors to the enhancement of susceptibility in the Ili loess. 3) The susceptibility enhancement mechanism for the Ili loess is complicated and superimposes both a wind velocity/vigor model (Alaskan or Siberian model) and the in situ ultrafine grain pedogenic model; the former might play an important role in the Ili loess. 4) Magnetic susceptibility enhancements of the Ili loess are related not only to the eolian input of the source area, but also to the local climate, landform, and geological background. Therefore, great care should be taken when reconstructing paleoclimate using magnetic susceptibility data from the Ili loess.     

利用InSAR技术研究黄土地区滑坡分布

InSAR技术能够获取大面积、连续、高精度的地表垂直形变信息,可用来监测地震、火山、滑坡等自然灾害造成的地表形变。文章介绍了InSAR技术在监测陕北黄土地区滑坡中的应用,首先进行野外地质勘察和TM光学遥感影像解译,接着通过EnviSat SAR数据差分干涉处理,获取研究区干涉形变场,提取出滑坡位移量,最后详细分析黄草湾至董家寺沿线一带的滑坡变形范围,并划定出了4个有一定变形的重点监视区。     

黄土高原滑坡灾害形成动力学机制

受多路径等未模型化误差影响,全球卫星导航系统（global navigation satellite system,GNSS）监测序列中出现的一些异常波动现象会对精准预警产生干扰,甚至造成漏警、误警等严重后果。针对滑坡灾害体的状态特征信息在GNSS解算过程中未被充分利用的问题,分析了GNSS灾害监测中的状态空间模型,提出了一种顾及灾害体状态特征的实时滤波算法,通过滑动窗口大小的自适应调整,对监测点历史历元解算结果进行状态方程建模,并在当前历元参数估计时进行卡尔曼滤波的状态更新,得到更加可信的实时解算序列。黄土滑坡实验表明,与常规结果相比,该算法的浮点解+固定解精度分别在东、北、天方向提升了97.6%、87.5%、89.6%;单固定解精度分别提升了50.0%、14.3%、18.8%;模糊度固定率由97.1%提升至99.9%。该算法在提高解算结果精度的同时,也提升了模糊度的固定率,有效降低了异常序列波动对灾害监测与预警的影响。     

黄土弹塑性损伤本构模型基本构架研究

黄土由于特殊的结构性,其变形和强度受到力和水的共同影响,因此对于黄土的力学研究必须同时考虑力和水的作用。根据热力学和连续损伤力学理论以及黄土在加载和增湿作用下的能量转换过程及结构破损过程分析,提出了黄土的损伤变量、加载损伤和增湿损伤的定义以及它们之间关系,并提出由塑性、加载损伤和增湿损伤三部分组成可以考虑加载和增湿作用的黄土弹塑性损伤本构模型的基本构架,为建立黄土的结构性模型提供一种新的思路。     

黄土覆盖山地对岷县、漳县M_s6.6地震余震动力响应的影响

2013年7月22日岷县、漳县MS6.6地震发生后,我们立刻在极震区架设三台K2强震动记录仪器,以了解地震对黄土覆盖山地的影响.截至8月11日共获取地震记录172个（516条）,ML≥3.0的地震48个,最大震级ML4.4,最大加速度值65.9 gal.我们从永星台阵的强余震观测资料中,选取震级较大的余震记录进行分析,经过初步处理,分别读取各个台站的地表最大加速度值,由于观测地区的黄土覆盖层较薄,土质松软,永星村台、永星小学台这两个台的加速度记录,不能与大竜村台的记录直接比较,我们将观测记录进行傅里叶分析,统计其优势频率,展示部分典型记录的傅里叶谱发现,黄土对高频成分的吸收作用不可忽视,最大加速度值随震中距的增大而衰减迅速.在近场情况下,地表最大加速度对震中距十分敏感,所以无法直接对比不同地形对于地表加速度的影响,分析结果表明：大竜村台优势频率为5.2 Hz;永星村台优势频率为4.1 Hz;永星小学台优势频率为5.3 Hz,注意到位于山脚下的大竜村测点为基岩,加速度记录的优势频率自然较高,而位于山顶的永星村是黄土地基,但是此地的加速度记录的优势频率明显高于山腰记录,几乎与基岩台基的优势频率相当.宏观调查也表明：低频率、高烈度对于房屋的破坏力更大.ML3.8地震观测表明,地表加速度值随震中距的增大而迅速衰减,距离最近的大竜村台（基岩台址）获取的加速度记录北南向最大,另外两个分向的加速度记录也大于较远的两个流动台的记录.基岩台北南向比垂直向要大,和这次地震的震源机制（逆冲兼走滑）相关.地形影响依然存在,本次观测台阵中,位于山顶的永星村观测记录的傅里叶谱,明显高于山腰的记录,地表最大加速度值也稍高于山腰观测,由于地形相差不够大,规律性也不太明显.本次观测结果和以往在孤立山峰的观测情况略有不同,一是记录地震的震级偏小,而观测距离又偏近,震中距的影响可能超过地形因素的影响程度,所以其原因更加复杂,有待进一步研究.