中国湖泊沉积物纹层年代学研究进展

晚第四纪尤其是全新世是地球气候系统演化的一个关键地质时期,是探究全球及区域重大气候环境事件,揭示其内在演化规律,预测未来气候变化的关键时段.国内外发表的文献中,主要的年代学方法有:AMS14C年代学、石笋U系测年和纹层年代学等.其中纹层年代学被认为是比较精确的定年方法.近年来,国内外学者在中国的一些湖泊中发现了年纹层沉积,例如龙岗火山区的小龙湾、四海龙湾及二龙湾玛珥湖,柴达木盆地的苏干湖,青藏高原东部的新路海以及可可西里地区的库赛湖.本文概述我国近年来湖泊纹层年代学研究进展,总结中国湖泊年纹层类型、特征及纹层年代学研究方法、误差估计等方面的进展,并提出未来年纹层研究应注意的问题,以期促进中国湖泊沉积物年纹层研究的进一步发展.

纳米地球化学刍析:起源、研究进展和发展方向

纳米地球化学是纳米科技与地球化学相结合的产物,旨在研究自然界普遍存在的纳米物质的成因、特殊性质以及对地球化学过程的影响。本文简要阐述了纳米地球化学的起源、相关研究进展,并为该学科未来的发展提出了设想和建议。

基于实验数据的岩石变形过程中温度场演化的数值模拟

根据相关岩石力学实验数据,对岩石变形过程中温度场演化进行有限元数值模拟,探讨线弹性变形条件下,均匀岩石模型和含雁列构造岩石模型在加载情况下的弹性热效应.模拟结果与实验结果和经典热力学理论相当吻合,为进一步研究热红外异常与地震活动性之间的关联提供了理论依据.

矿物反应与变形关系研究——以糜棱岩高温高压实验为例

矿物反应和变形局部化在中下地壳普遍存在,两者相互影响和促进。实验研究表明,矿物反应与变形关系非常复杂。本文在糜棱岩高温高压流变实验的基础上,分析了实验变形样品中的矿物反应分布特征以及矿物反应引起的化学成分变化,讨论了矿物反应与变形的相互影响。微观结构分析表明,实验变形后的糜棱岩样品在温度800~890℃时,角闪石和黑云母出现脱水反应,生成微晶角闪石和黑云母,并伴有局部熔融。受应变局部化控制,脱水反应产物主要出现在黑云母、角闪石条带边缘。微晶和熔体的成分分析表明,不仅脱水反应形成的微晶与熔体的SiO 2含量非常低,而且黑云母周围的反应产物和熔体主要来自于黑云母的脱水,角闪石边缘的反应产物和熔体主要来自于角闪石脱水,石英、钾长石和斜长石没有参与反应与熔融。本研究中的脱水反应产物中,没有发现辉石和石榴石,这种脱水反应与文献中报道的无局部化的均匀样品在静高压和高熔融比例条件的脱水反应产物和熔体的成分有很大差别。黑云母和角闪石的局部化分布和脱水程度低,可能是造成脱水反应产物有差别的巨大原因。在本实验结果中,脱水反应对变形的影响主要体现为,脱水反应产生了细粒混合矿物相,使得在局部化的剪切带内变形机制从位错蠕变转变为扩散蠕变,导致样品出现应变弱化。另外脱水反应还引起了局部脆性破裂。变形引起晶体塑性变形,增加了位错密度和矿物细粒化,促进了晶体内部成核和黑云母与角闪石的脱水分解;差应力作用增加了局部的正应力和平均应力,增加了黑云母和角闪石能够稳定存在的压力范围,这可能是反应产物以微晶黑云母和角闪石为主,而没有转化为辉石的原因。

高温高压条件下角闪岩脆-塑性转化实验研究

在高温高压条件下开展了天然角闪岩样品的变形实验研究,并且利用偏光显微镜和扫描电镜对实验样品进行微观结构观察,研究了在不同的温压和应变速率条件下角闪石的变形机制。实验结果表明,随着温度升高,样品的应力-应变曲线由强化逐渐转化为屈服,并且出现弱化,样品强度显著降低,随着围压增加,样品强度增大,随着应变速率降低,样品强度降低,压缩方向与样品面理斜交的实验样品强度显著降低。实验变形样品在500℃时,角闪石表现为晶内破裂和碎裂变形,其变形以脆性为主导;在600℃时,样品中发育由角闪石残斑和碎裂基质构成的碎裂组构,部分角闪石晶体出现了波状消光,角闪石以碎裂变形为主,局部具有塑性变形的特征;在700℃时,样品以晶体扭折变形为主,局部出现脱水和细粒微晶,并且含有微破裂,显示了样品以晶体扭折变形为主,含有微破裂,样品变形处于脆-塑性转换域;在800℃时,样品中基本没有发现明显的脆性变形,样品以动态重结晶作用为主,角闪石出现脱水。因此,在实验温压范围内,在500℃→600℃→700℃→800℃条件下,角闪石变形机制表现为脆性破裂→碎裂流动→晶体扭折→动态重结晶和脱水作用,显示了角闪石经历了脆性—脆-塑转化—塑性变形的变形机制。

利用气象台站浅层地温资料计算地温梯度的讨论

对利用浅地表长时间气象地温序列分析提取稳态地温梯度信息的方法中可能存在的问题进行讨论,提出改进手段.因为与大地热流密度相联系的地温梯度一般在0.01-0.03℃/m左右,而过去气象地温观测一般仅读数到0.1℃,本文认为这样的读数精度很难满足大地热流密度测量的要求,但通过对长时间累积的观测资料进行统计分析等合理的数据处理方法有可能实现突破.本文也讨论了气候变暖趋势对浅表地温梯度的影响.百年尺度地表长期单调增温确实会引起浅表地温梯度的减小,使其偏离构造大地热流密度的地温梯度,但是在百年尺度增温1℃的情况下,计算出的地温梯度误差仍在可接受的范围内,且可以利用气象资料对地温梯度进行校正.利用新一代高精度数字气象地温资料进行大地热流反演是可行的方法,但需要从现在起进行长时间的资料积累.

组构对花岗质岩石流变影响的实验研究

华北克拉通减薄是近年来地学界的热点问题，拆离断层形成与地壳伸展减薄是华北克拉通岩石圈减薄的浅部响应，而拆离断层内岩石的流动及变形机制直接受控于岩石流变学状态。对于华北克拉通地壳流变研究，流变实验和天然样品流变分析多数集中在下地壳，对于与拆离断层对应的中上地壳流变实验研究比较少。目前为止，有关于地壳伸展和拆离断层形成相关的岩石流变实验处于空白状态。

淮南煤田煤系泥页岩组成特征及吸附性能

通过泥页岩有机质和矿物的定性定量分析,研究淮南煤田煤系地层泥页岩组成特征及吸附性能.结果如下.1）研究区泥页岩TOC含量为0.13%~8.58%,平均含量为1.98%;有机质类型以Ⅲ型为主,少量Ⅱb型;Ro值为0.61%~1.48%,平均值0.93%;矿物主要为粘土矿物和石英,粘土矿物以高岭石和伊/蒙混层矿物为主.2）TOC含量增加,吸附量增大;Ro值增加,单位TOC的最大吸附量增加;粘土矿物吸附性与其类型有关系.3）脆性和脆-韧性变形的泥页岩等温吸附特征不同.

纳米地质学:地学领域革命性挑战

纳米科技是研究0.1~100nm粒级范围内物质特性的科学,纳米颗粒处于纳米尺度,具有表面与界面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应和量子尺寸效应等特殊的物化性质。纳米科技涉及地球科学的诸多领域,并在矿物学、岩石学、地球化学、构造地质学、能源地质学和矿床学等领域取得了重要进展。本文在总结、归纳前人的研究并结合作者最新研究结果的基础上,进一步提出了纳米地质学的概念：以纳米科学与地球科学为依托,以纳米技术与地学研究方法为手段,以固体地球物质为研究对象,对各种地质体中已知或有待探知的纳米颗粒和纳米孔隙进行深入研究,从而揭示地质过程中纳米效应与地质现象的关系及其规律的科学;系统地分析了纳米科技与地质学结合产生的各分支学科：纳米矿物学、纳米岩石学、纳米地球化学、纳米构造地质学、纳米能源地质学、纳米矿床学、纳米地震地质学和纳米环境地质学等;全面阐述了纳米地质学及纳米成藏成矿领域重大和前沿科学问题,并探讨了其发展趋势,由此指出,纳米地质学的兴起和发展将必然带来地学领域革命性的挑战。

二龙湾玛珥湖年纹层湖泊沉积物元素的X射线荧光光谱分析

运用同步辐射X射线荧光光谱分析技术对二龙湾玛珥湖0-485 mm(AD1282-AD1988)区间年纹层沉积物进行了分析,获得了Ti、Mn、Br等6种高分辨率元素含量。并对元素进行了因子分析,提取出控制沉积物化学组成的三个主要因子:早期成岩因子F1、生物成因因子F2和流域侵蚀因子F3。进一步的研究还发现,F2和F3的因子得分分别可以作为气候冷暖和干湿变化的代用指标,从而为古气候古环境重建提供了一条有效的新途径。结合高分辨率纹层年代学结果,初步评价了过去700年来该区域气候及环境演化历史。小冰期在二龙湾地区结束于AD1890年,期间波动较大,但不是表现为持续冷气候,共经历了三次冷波动集中时期。进入AD1890年以来,该区整体上呈现温暖湿润气候,但具体表现为温度逐渐降低、降水量逐渐增加的趋势,直至AD1985年降水量回落,温度转而升高。这是20世纪气候变暖在该区域的反映。

大陆岩石圈的热-流变底边界——以Kaapvaal、Fennoscandia和Slave克拉通为例

板块构造理论的一个基本假设是相对刚性的岩石圈板块漂浮在相对软弱的软流圈之上作欧拉运动.岩石圈与软流圈间存在边界面称为岩石圈-软流圈边界（LAB）.提出一种半解析方法来确定大陆LAB：定义其为有效黏度取极小值所在的深度.该方法得到的LAB,综合考虑了大陆岩石圈地幔介质的热学和流变学性质,故称其为热-流变底部边界.对3个著名克拉通（Kaapvaal,Fennoscandia和Slave）的研究表明：3个克拉通的热-流变底部边界在~250km,与大地电磁测深等其他地球物理方法得到的结果一致.因为热-流变底部边界是从力学的角度来定义的,且提供了岩石圈板块浮于软流圈上运动的极大可能性,因而与板块构造理论的定义更为接近.在该边界及附近,主导的流变机制是湿橄榄石的扩散蠕变,有效黏度极小,差应力小,应变率相对较大.

电导法测定黄土-古土壤序列易溶盐含量的方法学研究（英文）

尝试使用电导法测定黄土-古土壤序列中的易溶盐总量.着重考察配制溶液时的水土比例、溶解时间等具体实验条件对测试结果的影响.当水土比固定时,若溶解时间增加,电导率也随之增加;溶解时间固定时,随着水土比的增加,电导率则逐渐降低.水土比变化对电导率测量值的影响较震荡时间更高,是最重要、需要最先确定的实验条件.为了尽可能保证易溶盐溶解、避免难溶盐参与溶解,建议测定黄土-古土壤序列电导率时,使用5∶1的水土比;选择至少10 min的震荡时间,30 min为最优.若样品年代较早,或地理位置偏东南,则建议更长的震荡时间.

南海中尺度涡旋的统计特征

利用1992年10月至2012年4月共19.5年的中尺度涡集研究南海中尺度涡的统计特征.南海中尺度涡呈东北—西南向分布,其中大多数涡旋向西移动并伴有经向偏移.受南海环流形式的影响,东向移动涡旋多发生于吕宋岛西南部和越南东部海域.涡旋发生的季节变化显示在台湾和吕宋岛西南部.气旋（反气旋）式涡多发于春（冬）季,在吕宋岛西北部和越南东南部,气旋式涡多发生于冬季,反气旋式涡分别多发于秋季和夏季.进一步的相关性分析表明,地转涡度与涡旋形成具有较强相关性,风应力能量输入对涡旋的影响有限.

云南地区复杂地震各向异性分析

地震各向异性可以反映地壳和上地幔形变信息.SKS震相由于近乎垂直入射,具有良好的横向分辨率.本文收集云南地区大量地震资料,提取并分析SKS分裂结果,发现研究地区各向异性很复杂,南北差异较大.进一步利用双层地震各向异性模型分析KMI台下方可能存在的双层各向异性特征:上层快波偏振方向130°,延迟时间0.2 s,而下层快波偏振方向90°,延迟时间0.9 s,与观测结果吻合较好.

青藏高原南部雅鲁藏布江流域现代孢粉-植被关系及新的花粉-气候指标研究（英文）

基于对雅鲁藏布江流域东西方向的70个表土孢粉样品,进行孢粉现代过程的分析和研究,获得以下认识。研究区不同植被带下孢粉组合存在明显差异,如松林带以松属花粉为主,冷杉和云杉林带以冷杉属-松属-云杉属组合为主,阔叶林和灌木带以栎属-桦属-松属组合为主,高寒草甸带以莎草科-蒿属-菊科组合为特征,高寒草原带以蒿属-莎草科组合为特点。其中,AP/NAP(乔木与非乔木花粉)比值可很好地指示植被变化。利用花粉含量的PCA分析,重新建立2个花粉-气候指标(Pi,Ti),它们分别与年均降水量和年均温度有较高的相关系数,并通过0.01显著性检验,说明它们能够用来定量重建该地区过去气候的变化。

从多地震活动参数角度定量分析芦山地震的背景活动性

2013年4月20日龙门山断裂带南段发生Ms7.0级芦山地震,通过计算多个地震活动参数,定量分析芦山地震发生的背景地震活动性及与汶川地震的关联性.结果表明:1)历史记载龙门山断裂南段仅有3次6.0级以上强震,存在地震空区的历史地震背景;2)通过a值分析可知,芦山地震发生前30年背景地震活动性较高;3)分析汶川地震前后b值的空间分布差异,发现龙门山断裂南段在汶川地震后仅部分区域b值下降,应力增强,芦山地震发生在b值明显下降区.

纳米技术在非常规油气勘探开发中的应用

纳米技术在非常规油气致密储集层(致密砂岩、致密碳酸盐岩、泥页岩及煤岩等)储集空间微观结构表征、油气赋存及流动研究中发挥着重要的作用。目前,多项先进技术(如TEM、AFM、FIB-SEM、纳米CT、NMR等)和方法(如气体吸附法、压汞法等)已被广泛应用于非常规油气储集层储集空间定性/定量表征,但各种技术方法均具有一定局限性,需结合多种技术手段,综合表征储集层储集空间特性。蒙特卡洛方法、分子动力学和格子Boltzmann数值模拟方法为非常规油气赋存特征和微-纳尺度流动机制研究提供了有效的手段,具有广阔的应用前景。此外,纳米技术在常规油气藏钻井、完井和开采等方面也显示了其独特优势。纳米技术的发展及广泛应用,将有助于非常规油气的勘探与开发。

四川盆地南缘五峰—龙马溪组海相页岩压缩变形试验与破裂模式研究

页岩气勘探开发的关键是通过储层压裂技术形成大规模的裂隙网络,评价页岩储层可改造性是储层压裂技术的基础,岩石力学和变形特性与储层可改造性关系密切。在四川盆地南缘五峰—龙马溪组海相页岩宏微观特征观测的基础上,通过页岩单轴压缩变形试验,获得其岩石力学参数,结合所得应力-应变曲线及破裂形态分析,结果表明:页岩抗压强度和杨氏模量相对偏低、脆性特征显著;页岩具有单斜面剪切破裂及劈裂式破裂两种模式,其破裂模式决定于页岩层理和加载方向;页岩岩石力学性质与破裂模式受诸多因素影响,非均质性是其中最重要的影响因素。

地磁场发电机数值模拟综述

简要综述地磁场发电机模型,包括控制方程组、无量纲方案、初始条件边界条件、数值方法和标度律等,并以MoSST模型为例,展示地磁场发电机的数值计算结果。虽然地磁场发电机的数值模拟还存在很多问题和挑战,但它仍是研究地磁场不可或缺的方法。随着计算能力的不断提升,地磁场发电机的数值模拟将会取得更大的进展,为理解地磁场提供有力的支持。