基岩海岛地下水与海水相互作用研究

中国北方基岩海岛水文地质条件独特,气候变化和人类活动不同程度地影响着海岛地下水与海水相互作用过程,然而对包括海水入侵(SWI)和海底地下水排泄(SGD)的水文过程的定量认识比较缺乏。本研究基于2012—2016年我国北方某基岩群岛降水、地下水水位、水质动态监测数据,运用数理统计、空间插值和水力学方法,分析了基岩海岛地下水与海水相互作用的特征和影响因素。结果表明,降水和开采是影响地下水、海水相互作用的主要因素,地下水水位变化滞后于降水事件约10 d;南岛东北岸、南岸的大部分地区没有发生海水入侵,地下水向海排泄过程较稳定,2012—2016年SGD速率均值为0.2 m/d,向海NO3-N通量均值为81.8 mmol/(m^(2)·d);北岛东南地区是海水入侵的严重区域,地下水水位长期低于海平面且逐年下降,2012—2016年SWI速率均值为0.3 m/d,向陆NO3-N通量均值为69.6 mmol/(m^(2)·d)。分别计算南、北两岛枯水季(2014年4月)、丰水季(2013年9月)SGD水量,北岛SGD水量为3.5×10^(4)~4.5×10^(4)m^(3)/d,南岛SGD水量为0.4×10^(4)~1.1×10^(4)m^(3)/d。相关结果可为基岩海岛地下水资源管理和生态环境保护提供重要参考。

黑色岩系矿床成因及其海水、热水与生物有机成矿作用

黑色岩系型矿床是矿床学研究的一个重要对象,其成因由于成矿作用复杂而存在争议。为深入理解这种复杂性并为解决争议提供参考信息,通过深入剖析国内外这类矿床的典型实例,述评了矿床成因研究的现状与进展,并进一步提出了值得加强研究的方向。全球黑色岩系矿床分布广泛,矿床形成过程中受多种地质作用影响,并可主要归纳为3种:海水、热水与生物有机成矿作用。其中,海水和热水为成矿提供元素及有利的成矿条件(如还原的沉积环境)。相比而言,生物有机质的成矿作用则主要体现在对海水和/或热水提供的元素进行富集,并在合适条件下成矿。可见,这3种成矿作用的多元复合作用使得成矿过程极其复杂,这是导致很多矿床成因至今未完全确定的一个重要原因。今后可从两方面开展深化研究:一是揭示多期复杂成矿演化过程;二是剖析生物有机成矿作用。这些认识对沉积岩型矿床的研究同样具有普遍参考意义。

海水胶结作用对碳酸盐岩石组构的影响:以四川盆地东北部三叠系飞仙关组为例

在薄片分析、阴极发光分析、全岩化学分析、不同组构电子探针分析和包裹体均-化温度分析的基础上，研究了四川盆地东北部三叠系飞仙关组鲕粒灰岩、在成分上介于灰岩和白云岩之间的亮晶鲕粒白云岩-灰岩（灰质白云岩或白云质灰岩1以及结晶白云岩的结构。研究表明：四川盆地东北部三叠系飞仙关组鲕粒碳酸盐岩的海水胶结作用发育，这些胶结物目前全由方解石组成，具有非常低的锰、铁含量，没有或只有极弱的阴极发光，缺乏可进行温度测量的气-液两相包裹体，显示近地表海水潜流环境的特征；鲕粒碳酸盐岩的海水胶结物具有大范围变化的锶含量，-部分分布在10^-4数量级，另-部分分布在10^-3数量级，说明它们是由不同的先驱CaCO3矿物新生变形而来，低锶含量的方解石是镁方解石新生变形的产物，高锶含量的方解石是文石新生变形的产物；由低锶方解石胶结（先驱矿物是镁方解石）和由高锶方解石胶结（先驱矿物是文石）的鲕粒碳酸盐岩具有不同的胶结物结构和岩石结构，前者有极好的栉壳状胶结物结构，岩石的鲕粒结构保存较好，白云化后白云石晶体较小，不完全白云化时白云石仅分布在鲕粒中，后者缺乏良好的栉壳状胶结物结构，岩石的鲕粒结构保存差，白云化后白云石晶体较大，完全白云化时白云石可分布在鲕粒中，也可分布在胶结物中；原始胶结物为镁方解石的鲕粒碳酸盐岩和原始胶结物为文石的鲕粒碳酸盐岩相比，在相同的白云化环境中，前者因具有内部镁来源而可能使白云石的结晶速度更快，白云石的晶体相对较小，白云石的锰含量更低，阴极发光更弱，白云化作用不-定需要对海水开放的环境以提供镁的来源；后者因缺乏内部镁来源而可能使白云石的结晶速度较慢，白云石的晶体相对较大，白云石的锰含量相对较高，阴极发光相对较强，白云化作用需要对海水开放的环境以提供足够的镁来源；用以对比的鲕粒碳酸盐岩中的非海水胶结物的锰含量是海水胶结物的200倍以上，铁含量也高-个数量级，并具极强的阴极发光性，包裹体均-化温度在105．6～117．3℃之间，它们是深埋藏成岩环境中直接沉淀的方解石胶结物；文石质胶结物新生变形成方解石后仍然可以较好地保存原始矿物中的锶，残留锶含量仍可达10^-3数量级，但文石质鲕粒新生变形成方解石后其锶含量很难保存，通常只残留10^-3数量级的锶，这主要与鲕粒由小的碳酸盐质点构成，比胶结物晶体具有更大的表面积和较好的内部渗透率有关。

平面波输入下海水-海床-结构动力相互作用分析

海洋工程结构的地震反应分析是保证海洋工程结构地震安全的重要环节.由于其所处的复杂环境,该问题涉及到流固耦合和土-结相互作用.本文基于海水、饱和海床、基岩流固耦合统一计算框架,采用Davidenkov模型和修正的Masing准则考虑饱和海床的非线性,在脉冲SV波垂直入射下,进行了海域场地和海洋工程结构的动力响应分析.首先,对比分析了线性自由场和非线性自由场输入情形的海域场地非线性反应,结果表明线性自由场输入时反应不合理,自由场分析和场地分析应该采用相一致的本构模型.然后,对比分析了海床分别为线性和非线性情形时,海域场地以及海水-海床-结构体系的反应特征.与线性海床情形相比,非线性对海床反应的影响主要由如下两方面因素控制:一方面,非线性导致饱和海床模量减小,饱和海床与基岩间的波阻抗比减小,由基岩到饱和海床间的反射系数和透射系数增加,导致反应增大;另一方面,非线性导致阻尼加大,使海床反应减小.对于本文算例而言,阻尼对非线性海床结果的影响占主导作用.

海水侵蚀混凝土抗冻强度的预测研究

为预测海水侵蚀作用下混凝土抗冻强度与冻融循环次数的关系,根据灰色系统理论,利用GM(1,1)预测模型,依据试验数据建立了海水作用下混凝土抗冻强度预测模型.计算分析比较表明,其预测结果与实测数据吻合较好,结果比较理想.

海水侵蚀下混凝土强度预测模型研究

根据灰色系统理论,依据试验数据建立了海水作用下混凝土的强度预测模型。以便能够比较准确地预测海水侵蚀混凝土强度与浸烘循环次数的关系,为预测海水侵蚀混凝土强度变化提供理论分析方法和依据。经计算分析比较,其预测结果与实测数据较好吻合,结果比较理想。

灰岩—泥灰岩韵律层的差异成岩作用

灰岩—泥灰岩韵律层包括结核状灰岩到灰岩和泥灰岩互层,广泛分布在陆棚及深海环境中,出现于各地质时期,是研究高分辨率地层学和环境恢复的理想工具。但是成岩作用在灰岩—泥灰岩韵律层形成过程中的作用一直存在分歧,有的学者认为差异化学压实成岩作用加强了原始沉积的差异,有的学者认为成岩作用不仅能够强烈歪曲原始环境特征,还可以通过自身成岩作用形成与原始沉积特征类似的现象。灰岩—泥灰岩韵律层中的差异成岩作用是指泥灰岩中的不稳定碳酸盐矿物在海底成岩环境中经过溶解、迁移和在灰岩中再沉淀,导致灰岩层没有明显被压实,而泥灰岩层受到明显压实。本文重点评述了差异成岩作用发生的环境和过程,并对与之相关的胶结物来源问题和有机质在早期成岩过程中的作用进行了讨论。并以华南中二叠统栖霞组韵律层为例,探讨了差异成岩作用在其形成过程中的作用,最后对以后的研究方向进行了展望。

海水交代过程中细碧角斑岩的矿物组合和矿物成分的变化规律——以陕西略阳细碧角斑岩为例

对陕西略阳细碧角斑岩的矿物学、岩石学、岩石地球化学、以及全岩O同位素的研究 ,认为细碧角斑岩是海水与玄武安山岩的交代产物 ;交代作用初期岩石中的Na2 O含量升高 ,而MgO、CaO降低 ;交代作用后期岩石中的MgO升高而Na2 O含量降低 ,即在整个过程中岩石的Na2 O含量有一个最大值 ,而MgO有一个最小值。矿物组合由钠长石、绿帘石、少量绿泥石组成 ,最终产物为绿泥石和石英。

海水与腐蚀电流耦合作用下铝合金与混凝土界面黏结性能

为提高海洋混凝土结构的耐久性和使用性,基于牺牲阳极的阴极保护技术,对腐蚀防护与结构一体化的铝合金板-钢筋混凝土组合构件的界面黏结性能进行试验研究,建立海水环境与腐蚀电流耦合作用下界面黏结强度的计算方法。通过设计15组45个铝合金板与混凝土界面剪切试件,分别进行室内养护和耦合环境(海水环境与腐蚀电流)加速锈蚀,并进行单剪试验,研究黏结长度(60、80 mm和100 mm)、黏结宽度(60、80 mm和100 mm)、铝合金板表面刻槽深度(1.5 mm和2.5 mm)以及锈蚀时间(30、60 d和90 d)等参数对界面破坏形式、极限荷载及应变分布的影响。结果表明:室内环境养护下,试件的破坏形式为黏结层-混凝土之间的界面剥离,而耦合环境下试件的破坏形式转变为铝合金板与黏结层之间的界面剥离,且当锈蚀龄期达到90 d时,剥离的混凝土面积明显减少,故海水和腐蚀电流的耦合作用会降低铝合金板与黏结层界面的黏结性能;增大黏结长度、宽度以及表面刻槽深度,可提高室内环境下试件界面的极限破坏荷载,也能缓解耦合环境对试件界面黏结性能的不利影响;但黏结长度或宽度超过80 mm后,其缓解作用减弱。利用试验测试获得的极限荷载,拟合获得环境影响系数、槽深系数以及与试件黏结尺寸相关的系数,修正了Niedermeier黏结强度模型,可用于预测海水与腐蚀电流的耦合作用下铝合金板与混凝土界面的黏结强度。

微区原位碳氧同位素分析技术对碳酸盐岩成岩流体性质的约束——以塔里木盆地寒武系—奥陶系为例

随着分析测试水平的提高,微区原位地球化学分析作为揭示复杂沉积—成岩过程的重要技术手段,越来越受到广泛重视。通过微区原位碳氧同位素分析,结合常规分样方法获取的碳氧同位素数据,对比讨论了同生期—埋藏期海水胶结作用、表生期大气淡水的溶蚀—充填作用与多阶段白云石化流体交代—胶结充填作用。结果显示,微区原位取样碳氧同位素分析有利于揭示胶结物形成过程的多期、多阶段的流体性质演化。常规分样获取的此类胶结物碳氧同位素值可能是多期次产物的混合值。对于相对单一的产物,如碳酸盐岩基质组分、大气淡水成因方解石等,常规分样进行碳氧同位素分析基本可以满足研究需要。微区原位取样碳氧同位素分析提供了一种相对“低成本、高精度”的分析手段,对精确示踪碳酸盐岩成岩演化过程具有重要意义。

平面P_(1)波入射下双层衬砌对海底隧道地震响应的影响

将海水和海床土分别视为理想流体和饱和多孔介质,基于理想流体波动理论和Biot流体饱和多孔介质理论,考虑海水-海床土-隧道结构动力相互作用,利用波函数展开法和Hankel函数积分变换法,给出平面P1波入射下海底双层衬砌隧道地震响应的解析解。与以往的“大圆弧假定”方法相比,Hankel函数积分变换法可以将海底双层衬砌隧道场地中的散射波场势函数从柱坐标系下直接转换到直角坐标系下,可以更好地处理海水层表面和水土交界面处边界条件。在解析解的基础上,分析内外衬砌刚度比和内外衬砌厚度比对海底双层衬砌隧道位移响应和应力响应的影响,对海底双层衬砌隧道的抗减震设计提出合理建议。研究结果表明:①海底双层衬砌隧道的应力响应明显小于同参数条件下的单层衬砌隧道;②内外衬砌刚度比和厚度比对隧道位移响应的影响与隧道衬砌位置有关;③随着内外衬砌刚度比和厚度比的增加,隧道外衬砌应力响应均有减小趋势;④综合内外衬砌刚度比和厚度比对隧道位移响应和应力响应影响,海底双层衬砌隧道抗减震设计时,隧道内外衬砌刚度比和厚度比的选取范围分别建议为E_(2)/E_(1)≤3和δ_(2)/δ_(1)≤2。

珊瑚岛礁海域场地地震反应分析

基于南海某岛礁的实际工程地质剖面图建立了海水-岛礁-地震耦合的岛礁模型,利用FLAC有限差分方法,分析了是否考虑海水作用2种情况下水平输入海底地震动时岛礁的场地地震反应规律。结果表明:①灰砂岛PGA放大效应显著,灰砂岛及外礁坪角点处PGA放大效应取得极大或极小值;②考虑流固耦合及岛礁外部海水动力作用后,岛礁场地地震反应呈现与不考虑海水作用基本持平或降低的趋势;③岛礁水平向加速度放大系数整体随输入地震动峰值的增大而减小,随着砂层深度的减小总体呈增大趋势。

天然太湖石装饰

天然太湖石装饰傅广生吉林建工学院天然太湖石是属于天然大理石的范畴。中国园林艺术中太湖石建造，呈现刚、柔、玲透、浑厚、瘦消、顽拙、千恣百态，飞舞跌台，形状万千。天然太湖石纹理具备张弛起伏、抑扬顿挫，具有一定节奏感与韵律美，尤其是在明暗光影色彩的辅助下，...

有机合成生物降解塑料

Wakayama县工业技术中心,大阪国家研究所,AIST联合研制成一种有机合成的生物降解塑料。该塑料在泥土和海水作用下能自然分解。此技术与其他技术不同的特点是,此生物降解塑料降解的速率可以调节。Wakayama县工业技术中心计划转让此技术给感兴趣的当地企业。 采用此新技术制备生物降解聚酯和聚醚是这样合成的。

东寨港流域地表水水化学组成特征及其成因

为研究滨海地区地表水资源和红树林生态系统的水环境,利用水化学分析、数理统计和Gibbs水-岩分析模型等方法对东寨港流域内演丰西河和三江河两条河流水体的水化学组成和氢氧稳定同位素特征进行分析,揭示了演丰西河和三江河河流地表水的水化学组成特征,讨论了该区域地表水的水化学组分变化及其控制因素。结果表明:演丰西河地表水的水化学类型以Na-Cl型为主,三江河地表水的水化学类型从Na·Ca-Cl·HCO;型转变为Na-Cl型;演丰西河和三江河河流地表水的水化学组成特征均主要受蒸发结晶和岩石风化作用的控制,而海水潮汐混合作用和红树植物的生理功能使演丰西河流域的蒸发作用更强烈,岩石风化作用则对三江河地表水水化学类型的影响较大;对演丰西河和三江河地表水体中氢氧同位素分析显示,两条河流的主要补给来源均为大气降水,且均受到二次蒸发作用的影响;海水潮汐混合作用对演丰西河地表水水化学组成的影响较大。

海水-海床-桥梁系统地震响应分析分区并行方法研究

我国沿海地区有多座已建或在建的跨海大桥,由于其位于环太平洋地震带上,地震较为频发,如何保障这些跨海大桥的地震安全十分重要.然而,跨海大桥地震反应分析涉及海水-海床-桥梁的相互作用,问题十分复杂,目前仍缺乏高效的分析方法.本文将地震作用下海水-海床-桥梁系统的反应分析问题看作是地震波经基岩、海床、海水入射到跨海桥梁的散射分析问题,发展了一套地震作用下海水-海床-桥梁系统反应分析的高效方法,并编制了相关分析程序.首先,采用传递矩阵方法得到地震波入射时海水-海床-基岩水平成层场地的自由场,结合人工边界条件,实现地震波散射分析的输入;其次,将海水、饱和海床、基岩采用广义饱和多孔介质模型统一进行描述,将海域场地中海水、饱和海床、基岩间的耦合分析统一在广义饱和多孔介质模型计算框架下,并通过集中质量显式有限元方法实现,可避免不同介质及方程之间的相互耦合,实现海域场地的高效有限元分析;然后,将海域场地-桥梁系统进行分区,海域场地和桥梁分别建模,并选择适合各自特点的分析方法和计算时间步距,实现海域场地-桥梁相互作用的分区并行分析.最后,以港珠澳大桥青州航道桥为例,根据港珠澳大桥青州航道桥地震设防标准、所处海域条件,采用调幅后的3条实际地震动记录作为输入,分析了青州航道桥的地震响应特征.

海岸带水文地质学研究中的几个热点问题

对海岸带水文地质学中几个热点问题的研究现状和待解决的主要问题做了综述。主要包括如下几个方面:①海潮波动引起的滨海含水层系统地下水位波动的定量解析及其应用;②潮间带海水—地下水相互作用的定量模拟及其在海滩漏油污染治理中的应用;③滨海近岸包气带中海潮波动引起的地下水气两相流及其生态和工程效应;④海底地下水排泄量的定量估计。