海河平原典型区表层土壤有机碳库变化及影响因素——以天津市津南区为例

为探究海河平原典型区表层土壤有机碳库的变化及其主要影响因素,本研究基于1980年和2016年两期土壤调查数据,采用地统计学方法分析了天津市津南区土壤有机碳密度(SOCD)及土壤有机碳库的变化,运用线性回归和随机森林模型分析了土壤有机碳(SOC)主要影响因素。结果显示:津南区表层土壤有机碳库2016年储量为1.14×10^(6)t,比1980年增加了6.61×10^(4)t;SOCD与成土母质关系密切,不同时期SOCD都表现出冲积物>冲积-海积物>湖沼积物这一规律;两期SOCD高值区分布基本一致,主要分布在津南区西北部及中部咸水沽镇附近,1980—2016年SOCD变化有“北减南增”的趋势;有机碳变化(∆SOC)受土壤理化性质及土地利用变更(LUC)共同影响,其中土壤全氮含量变化(∆TN)、碳氮比(C/N)变化、氮磷比(N/P)变化与∆SOC呈极显著正相关(P<0.01),土壤有机碳初始值(ISOC)、CaO含量、pH变化(∆pH)与∆SOC呈显著负相关(P<0.05)。研究表明,土壤有机碳库在农用地向城镇用地转换时表现为“碳源”,而农用地性质不变时表现为“碳汇”,∆TN、C/N变化、N/P变化和LUC在SOC动态变化中起重要作用。

西十高铁BIM设计技术研究与应用

为探索长大铁路干线工程的BIM设计技术路线,在西十高铁施工图设计过程中,全面采用BIM技术开展设计工作。通过分析西十高铁项目BIM设计实施范围及设计重难点,详细阐述该项目BIM设计标准及其BIM软件体系和相应软件支撑体系。提出在轨道、隧道、桥梁、路基、接触网、通信、信号等主要专业实现的BIM设计应用,以及实现多专业的同步协同设计、成果汇报、方案比选、设计审查和三维交底等综合应用。以三维实景可视化技术手段优化完善工程设计,提高设计质量,为铁路BIM设计新模式提供技术支撑和应用示范。

航天机加车间数字孪生虚拟重构技术研究与应用

航天器结构产品机械加工生产过程存在生产组织管理难度大、管控和优化难度大等问题,随着航天器结构产品总量和批量持续增加,现有制造模式无法满足未来发展需求。本文提出一种航天机加车间数字孪生虚拟重构技术,建立航天机加车间虚拟数字孪生体,在不调整设备布局的情况下,形成可视化连续运行的虚拟生产线,经应用验证可满足不同类型、不同批量产品的混线生产,有效减少因产品不同、工艺不同频繁变换设备而导致的生产不连续问题,可提升生产过程管控能力、设备利用率以及生产线快速响应能力,满足总量和批量持续增加的航天型号任务需求。

深穿透地球化学勘查技术对胶东冲积土覆盖区隐伏金矿的勘查指示

胶东是当今世界仅有的探明金资源储量超过5000 t的三个金矿省之一,随着地质勘查程度的不断提高,其找矿方向逐渐由浅表矿转向覆盖区深部隐伏矿。土壤微细粒分离技术是一种能反映深部异常信息的深穿透地球化学勘查技术,已在多种景观区取得成功试验案例。本文选择胶东冲积土覆盖区曲家隐伏金矿及其外围开展土壤微细粒分离技术的勘查试验。结果表明:相比于中国土壤、山东省土壤、烟台市土壤背景值,研究区内Au元素高度富集,区域浓集系数高达2.88,金、银等地球化学异常范围与已知隐伏矿体位置具有很好的对应关系,能够互相印证,且与钻孔原生晕地球化学信息有继承关系。异常形成机理是:深部成矿物质以呈类气体性质的纳米颗粒形式沿断层、地层接触面等宏观裂隙和围岩中的微裂隙等通道在多营力接续作用下迁移至地表,并被地表微细粒土壤捕获形成矿化异常。土壤微细粒分离技术对隐伏金矿的勘查指示取得理想效果,可以应用于胶东冲积土覆盖区地球化学找矿勘查。

华南—西秦岭地球化学走廊带水系沉积物钴含量影响因素评价

地球化学填图可为解决钴的资源和环境问题提供重要基础数据。深入理解沉积物中钴含量影响因素是科学利用钴地球化学填图数据的前提。本文基于华南—西秦岭地球化学走廊带钴等元素(指标)空间分布,利用相关性系数R、线性回归方程和地理加权回归方法系统评价不同因素对沉积物钴含量的影响。中—基性岩区和碎屑岩区源岩对沉积物钴含量具有主导作用。在碳酸盐岩区和酸性岩区,源岩-沉积物的局部拟合度和回归系数均降低,说明源岩对沉积物钴含量的相关性和贡献度减弱,富集系数提高和负的回归系数表明次生富集作用的影响占据主导。在碳酸盐岩和酸性岩区,铁锰氧化物和有机质对沉积物钴的次生富集影响显著,尤其在碱性条件下和强氧化条件下,氧化锰和有机质与钴的次生富集相关性达到R_(Mn)=0.54~0.63和R_(org)=0.75。引入地理加权回归方法研究不同地质背景区源岩对沉积物钴含量影响,进一步深化了水系沉积物钴含量影响因素的认识,为资源勘查和环境评价提供理论参考和基础支撑。

深穿透地球化学勘查技术对隐伏稀有金属矿的勘查指示:以甲基卡X03号锂矿脉为例

花岗伟晶岩型锂矿是锂资源的重要矿产类型,目前随着勘查程度的提高,发现地表出露的伟晶岩型锂矿资源的几率越来越小,下一步的勘查重点应放到找寻隐伏型锂矿资源。近年来,深穿透地球化学勘查手段在隐伏矿勘查中发挥了重要作用。其中土壤微细粒分离测量技术能有效探测深部异常信息,已在多种景观覆盖区进行了试验,并取得了显著的效果。本文以四川甲基卡X03号隐伏锂矿脉为研究对象,利用土壤微细粒分离测量技术,开展深穿透地球化学勘查技术对隐伏锂矿脉探测的试验研究,并分析了成矿及伴生元素组合特征,结果表明:Li、Be、Rb、Cs、Sn、Nb、Ta、Bi、Pb、U等元素具有较好的相关性,富集程度高,异常明显,异常峰值显著;其中,Li-Be-Bi-Cs-Rb-Pb-U元素组合与研究区X03号矿脉成矿元素组合具有良好的耦合性;利用土壤微细粒分离测量技术取得的元素高异常范围与已知隐伏矿体具有较好的对应关系,可以将上述元素作为该区域寻找锂矿的指示元素。以上结果证实了深穿透地球化学勘查技术能有效指示深部隐伏锂矿体,可以将深穿透地球化学勘查技术应用于西部高寒山区景观覆盖区地球化学找矿勘查中。

关键元素与生命健康:中国耕地缺硒吗?

地球上的生命和非生命都是由自然界已发现的92种化学元素组成的,通过全国土壤地球化学基准值与人体血液元素含量对比研究,发现血液中40~50种化学元素平均值与土壤地球化学基准值的分布高度一致,表明这些关键元素与生命息息相关。近年大家持续关注的硒(Se)元素是人体必需的微量元素,缺乏会产生健康风险,但摄入过量也会导致中毒,因此被称为健康窗口元素。过去研究认为,中国耕地缺硒是造成健康危害的原因之一。本文通过对全国3382个网格化点位土壤采样,获得Se的地球化学基准值和空间分布数据,发现中国贫硒国土面积,按照世界卫生组织推荐值(0.1 mg/kg)和中国规范(0.125 mg/kg)计算,分别占21.1%和31.6%;适宜区(0.125~0.40 mg/kg)面积大约555万km^(2),占国土面积约57.1%;富硒区(>0.40 mg/kg)面积达110万km^(2),占国土面积约11.2%。贫硒国土主要分布在青藏高原和内蒙古局部地区,而中国9大平原的粮食主产区耕地总体上不缺硒,其中珠江三角洲平原、广西平原、成都平原、长江中下游平原是富硒区(>0.40 mg/kg),华北平原、东北平原、三江平原、关中平原是硒边缘区-适量区(0.125~0.40 mg/kg),只有河套平原是缺硒区(<0.125 mg/kg)。根据覆盖全国的网格化土壤采样分析结果,发现低硒带呈不连续的片状分布于内蒙古东部至青藏高原一带,与传统认为“低硒带分布于东北三省至西南云贵高原”不完全一致。硒的空间分布模式主要受地质背景、岩石类型、土壤类型和自然地理景观控制。

阿尔泰成矿带中蒙边界地区稀有元素铌和钽区域地球化学特征

铌和钽是高科技不可或缺的稀有金属材料,阿尔泰是重要的稀有金属成矿带,开展阿尔泰成矿带铌和钽资源远景优选至关重要。收集了中蒙边界1∶100万铌和钽地球化学数据,探讨其在不同构造单元内的背景值及区域地球化学异常特征。全区铌、钽元素中位值和平均值分别是13. 80×10^(-6)和14. 93×10^(-6)、1. 11×10^(-6)和1. 31×10^(-6),中国境内铌元素中位值(12. 19×10^(-6))和平均值(13. 31×10^(-6))分别低于蒙古国境内铌元素中位值(14. 90×10^(-6))和平均值(16. 39×10^(-6));相应地,中国境内钽元素中位值(1. 02×10^(-6))和平均值(1. 20×10^(-6))也分别低于蒙古国境内钽元素中位值(1. 20×10^(-6))和平均值(1. 41×10^(-6));对于划分的构造单元而言,戈壁阿尔泰弧盆系、阿尔泰南缘弧盆系和阿尔泰构造带铌、钽元素的中位值和平均值分别高于全区中位值和平均值,是铌、钽元素的富集区,且产出大量稀有金属矿床;根据85%累积频率,圈定出13个铌异常区并优选出7个铌地球化学省,同时圈定出13个钽异常区并优选出10个钽地球化学省,根据铌、钽组合异常图为该区寻找稀有金属矿床提供了重要选区。研究填补了阿尔泰成矿带中蒙边界地区铌、钽元素地球化学分布的空白,同时为研究区稀有金属矿床对比提供基础数据。

中国东部大陆尺度地球化学走廊带碳酸盐岩稀土元素分布特征与影响因素

碳酸盐岩是地球表层岩石圈的重要组成部分,其化学组成可提供沉积环境与海洋水体演化等信息,然而,前人对碳酸盐岩中稀土等元素的分布与变化特征关注不足。本文选择穿越中国东部6个一级大地构造单元的3条地球化学走廊带,系统采集了582件碳酸盐岩地层样品,并准确分析了包括稀土元素(REE)在内的81项指标的含量。结果表明,中国东部地球化学走廊带碳酸盐岩稀土元素(REE+Y)总量为(0.59~183)×10^(-6),均值为24.0×10^(-6),纯净碳酸盐岩(CMC含量≥99%)均值为4.80×10^(-6)。PAAS标准化后其显示具有轻稀土相对于中稀土和重稀土略亏损、δEu轻微正异常、δCe中度负异常等特征。白云岩中稀土含量、LREE/HREE值一般低于石灰岩;砂泥质含量相近时,前中生代各时代碳酸盐岩稀土分布模式相差不大,各构造单元稀土分布特征基本相似;与其他时代相比,中生代及中新元古代碳酸盐岩具有相对较平坦的稀土分布模式。研究表明,碳酸盐岩中稀土分布受碎屑物质影响明显,表现为稀土元素含量与碳酸根负相关,与碎屑物质相关元素(Si、Ti、Rb、Cs、Th、Zr等)、黏土相关元素(Al、Fe、K等)等正相关。成岩过程及白云化过程对较纯净碳酸盐岩中稀土分布特征影响不明显。我国古生代纯净碳酸盐岩分布模式受控于海相环境,其分布模式与现今海水相近;中生代纯净石灰岩受到陆相或海陆交互相的影响,具有较平坦的稀土分布模式。氧化还原条件对δCe的影响较δEu更为明显,δCe值受海相环境控制,极端正异常值(δCe>1.3)受到还原环境或/和热液影响。若假定海水中REE自中元古代至今无太大变化,各时代稀土元素分配系数均值介于103.55~102.39,分配系数差异是造成碳酸盐岩中轻稀土亏损、Ce负异常及Y正异常的主要原因。微生物(席)可富集稀土等金属元素并改变沉积环境,这可能是造成中新元古界碳酸盐岩较平坦的稀土分布模式的主要原因。

中蒙跨境阿尔泰构造带稀有元素锂区域地球化学分布

锂被称为21世纪改变世界的"绿色能源金属"和"白色石油",战略意义显著。阿尔泰构造带是重要的稀有金属成矿带,开展阿尔泰地区锂资源远景优选至关重要。在中蒙跨境阿尔泰地区,按相同的工作方法(采样方法、采样介质、实验室分析测试、数据统计、图件制作)开展了约300 000 km^2的1∶100万国家尺度地球化学填图,分析了包括稀有元素锂在内的69种元素,填补了中蒙边界地区稀有、稀土元素地球化学分布的空白。研究结果表明:中国境内锂元素背景值(23.5×10^(-6))低于蒙古境内锂元素背景值(25.9×10^(-6));对于划分的构造单元而言,阿尔泰构造带、阿尔泰南缘弧盆系和准噶尔地块锂背景值和平均值均高于总体含量值,尤其是阿尔泰构造带锂含量背景值(31.6×10^(-6))和平均值(32.9×10^(-6))特征明显,说明该构造单元是锂元素的富集区;根据85%累积频率圈定出24个锂地球化学异常区并优选出3个锂地球化学省,结合地质条件讨论异常性质,为该区寻找稀有金属矿床提供了重要选区。

中蒙跨境阿尔泰地区铍区域地球化学特征

本文收集了中蒙边界1∶100万地球化学铍数据,探讨其在不同构造单元内的背景值及区域地球化学异常特征。全区铍元素总体中位值和平均值分别是1. 93×10^(-6)和2. 08×10^(-6),中国境内铍元素中位值(1. 99×10^(-6))和平均值(2. 14×10^(-6))分别高于蒙古国境内铍元素中位值(1. 90×10^(-6))和平均值(2. 02×10^(-6));对于划分的构造单元而言,阿尔泰南缘弧盆系和阿尔泰构造带是铍元素富集区,且产出大量稀有金属矿床;根据85%累频圈定出8个铍异常区并优选出6个铍地球化学省,为该区寻找稀有金属矿床提供重要选区;该项研究填补了中蒙跨境阿尔泰地区铍地球化学分布的空白,同时为两国边境上重要矿床对比提供重要数据。

中蒙边界地区铅区域地球化学特征

地球化学填图已经被证实是矿产快速勘查评价的最有效方法,中蒙地球化学填图合作计划已列入国家"一带一路"建设战略规划的项目合作目录中。围绕国家"一带一路"战略和利用"两种资源、两个市场"和产业转移战略对矿产信息的重大急迫需求,利用中国领先的地球化学填图技术,采集中蒙边界地区地球化学填图数据,为资源评价和环境变化提供科学数据,为"一带一路"资源布局和富余产能转移提供决策依据。

华南钨地球化学块体结构及成因研究

华南存在水系沉积物钨含量大于3×10^-6、面积达50余万平方千米的钨地球化学块体。在长达2000余千米的西秦岭造山带.华夏地块地球化学走廊带以区域尺度(1件样品/1~2km)采样方法系统采集了不同时代不同类型的岩浆岩、地层中岩石与沉积物样品,精确测定了包括钨在内的81种元素(指标)的含量,解析了华南钨地球化学块体的内部结构,探讨了块体内钨的分布与富集规律,并对块体的成因进行了研究。根据走廊带沉积物中钨的中高背景区(W=3×10^-6~4×10^-6)、高背景区(W=4×10^-6~6×10^-6)和异常区(W>6×10^-6)分别将华南钨地球化学块体套合结构解析为外围、次级浓集中心和浓集中心,并对各结构主要地质体的钨含量分布进行了研究。揭示了华南钨地球化学块体的形成过程:地壳演化早期的不均一导致钨初步富集在华南造山带的沉积岩中;华南造山带早古生代到晚中生代发生多次陆内造山运动伴随大规模岩浆活动,使古老地层中的钨进一步浓集于加里东期.燕山早期花岗岩;华南晚中生代发生大规模钨成矿作用,钨进一步浓集于矿体及周边。

国际地球化学填图走向新阶段

国际地球化学填图的主要目的在于了解自然界存在的各种化学元素在地球表层的分布和变化,为资源评价、环境保护和全球变化等提供基础资料。这里简要介绍了国际地球化学填图的历史和取得的阶段性进展,叙述了IGCP 259和IGCP 360计划及由两个计划推动的欧洲、美国、澳洲和中国地球化学填图计划的概况。2016年为推动国际地球化学填图工作成立了联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心,该中心落户在自然资源部中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,在中心成立的同时发起了“化学地球”国际大科学计划。大科学计划实施至今已取得重大进展,标志着国际地球化学填图走向新的发展阶段。

中蒙边界地区汇水域沉积物69种元素的背景值

中蒙边界地区成矿地质条件优越,是世界上重要的金属成矿省和全球3大斑岩型铜(金、钼)成矿带之一,资源潜力巨大。中蒙合作1:100万地球化学填图采集了海量的地球化学数据,为研究该地区元素分散富集、成矿趋势、资源评价和环境变化提供基础数据,为"一带一路"资源布局提供决策依据。以X±3S为临界值一次性剔除离群值后的数据集的中位值作为背景值的估计值,计算了中蒙边界地区12个Ⅱ级构造单元和5个Ⅱ级成矿省的汇水域沉积物69种元素背景值,探讨了中蒙边界地区汇水域沉积物69种元素背景值的区域分布规律和特征。研究表明不同的地质背景导致元素的地球化学分布模式不同,不同构造单元具有显著差异的元素地球化学特征,元素的海量聚集为大型矿床的形成提供了充足的元素供给,形成特定的地球化学省。这些背景值为进一步深入开发利用中蒙边界地球化学填图数据提供了可供对比的基础数据。

隐伏斑岩铜矿区微细粒土壤地球化学特征及其找矿指示意义——以福建罗卜岭铜钼矿为例

在风化壳覆盖区应用传统化探方法和矿物地球化学找矿方法开展斑岩型矿床深部找矿存在一定制约。土壤微细粒分离测量技术是一种可应用于覆盖区找矿的穿透性地球化学勘查技术,在干旱地区已取得良好的应用效果,亟需开展多景观、多矿种应用试验。基于此,本文选择红土风化壳覆盖的福建省罗卜岭斑岩铜钼矿为研究区,开展风化壳土壤微细粒分离测量技术有效性实验。结果显示,与不含矿酸性岩体风化壳相比,研究区明显富集铜钼矿成矿及伴生元素,尤其是Mo、Cu、Au显著富集,与此同时,含矿岩体风化壳中元素变异系数较低,符合斑岩型矿床元素含量富集系数高、变异系数低的典型特征。元素空间分布特征与矿化蚀变、断裂构造、地形演化密切相关。Cu-Mo异常可以圈定矿化中心蚀变带,V、Hg则在外蚀变带富集。Cu与Mo在研究区西北部的分异指示了紫金山矿田由SE向NW主成矿作用由Cu-Mo演变为Cu-Au。元素剖面分布特征进一步验证了成矿蚀变、地形演化对元素分布的控制作用。地形演化决定了蚀变带在地表的分布,进而控制元素的分布。罗卜岭铜钼矿体呈马鞍状分布于古背斜两翼,在后期风化剥蚀作用下,背斜核部演化为负地形,使得中心蚀变带接近出露地表,表现为Cu的正异常;古背斜两翼现今为正地形,矿体埋深较大,前缘晕元素Hg表现为正异常。因子分析结果很好地展示了元素的组合与分异特征。总体上,可以根据Cu-Mo异常判断矿体中心位置,根据Hg判断矿体埋深,根据Sn、V、Cr等识别花岗闪长斑岩体边界。本研究系统证明微细粒土壤测量在风化壳覆盖区探测隐伏斑岩铜钼矿的有效性。

半干旱—干旱地区以钙积层为采样介质的隐伏金矿地球化学勘查

在隐伏金矿的地球化学勘查中,常用的采样介质包括岩石、水系沉积物、土壤、植物和地气等。近几十年,澳大利亚在半干旱—干旱地区以钙积层作为隐伏金矿床地球化学勘查的采样介质,并取得了成功。本文对以钙积层作为隐伏金矿地球化学勘查采样介质的理论和勘查进展进行总结,其勘查理论基础是土壤剖面中金-钙高度相关性,其成因机理较合理地解释为:原生金矿或金矿化通过风化作用形成金的各种络合物、纳米金以及其胶体等,这些金受蒸发蒸腾、植物根系、电化学、地气、地震泵等作用由深部迁移至浅表,浅层土壤中的这部分金早期与钙质相关性弱;在湿润期,在微生物分解有机质过程中,金可以形成金-氨基酸络合物或者胶体金呈溶解态,在干旱期由于金络合物和胶体失稳而与碳酸钙等一起沉淀;最终,在植物、微生物、气候综合作用下形成钙积层金异常。然而,我国的相关研究表明,钙积层中金异常的形成会受到黏土矿物以及石膏含量的影响,金-钙并非呈正相关关系,黏土矿物会使金发生富集,石膏或碳酸钙大量存在会使金发生贫化,且地形也会对钙质层中金异常的形成产生影响。因此,该方法能否应用于澳大利亚以外地区仍需做进一步的研究和尝试。

薄壁壳体结构狭小空间组合加工技术

针对直角铣头的结构特点,通过对直角铣头的安装方式及刀尖点补偿算法等研究,采用了刀具参考点偏置补偿算法、控制器双向刀长补偿算法,突破了空间狭小的复杂结构进行加工时易出现主轴干涉和运动轴超程的共性瓶颈问题;同时对精测辅助离线加工技术进行研究,详细论述了精测辅助离线加工技术的原理、误差分析、基准转换,解决了精测辅助离线加工的坐标系转换难题。解决了薄壁壳体结构狭小空间组合加工难题,为促进我国航天器制造水平的进一步提升奠定良好的基础。

探究建筑工程施工中深基坑支护的施工技术管理

在城市现代化发展期间,高层建筑越来越多,在其建设过程中,对基坑工程施工质量、施工效率的要求也在不断提升。作为基坑工程中的重要环节,深基坑支护发挥着关键性作用,其支护结构、支护方案十分关键。在支护技术专业化发展期间,需要对支护设计与支护施工持续监测,结合项目设计需求、实际情况等,选择最为合理、经济的支护方式,优化支护结构,同时不断适应支护技术,注重支护手段创新,加速工程现代化。在现代工程中,深基坑支护是一项重要的内容,为有效地提高深基坑支护的质量和过程安全性,有必要加强施工技术管理的发展。因此,本文以某工程实践为例,探讨了如何加强其施工技术管理。

大型航天器结构离线组合加工误差分析及控制

为解决大型航天器结构无法在线组合加工的瓶颈问题,提出了大型航天器结构精测→拆卸零件并加工→复装的离线组合加工方法,分析了离线组合加工过程的误差产生来源,并提出多项误差控制措施。最终,尺寸范围为Φ2600mm×5600mm的某大型舱体结构上200余个舱外支架经过离线组合加工,其线性尺寸公差精度达到±0.1mm,角度尺寸公差达到±3′,满足设计精度要求。