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  • 2019年, 39卷, 第05期
    刊出日期：2024-06-19
      
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  • 雷州半岛玛珥湖区玄武岩的年代、地球化学特征及其意义
    汪苗, 鹿化煜
    2019, 39(05): 1071-1082.
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    我国南部雷州半岛是亚洲季风影响的核心区,区域内田洋、青桐洋和九斗洋这3个干玛珥湖沉积序列可为揭示低纬地区亚洲季风的轨道尺度变化提供关键证据。查明这些玛珥湖的形成年代、基底玄武岩的地球化学组成及其风化产物特征,为进一步获得沉积序列的年代控制、揭示沉积物替代指标的古气候意义提供了基础。本研究对3个干玛珥湖基底的玄武岩进行了K-Ar测年、地球化学成分和玛珥湖周围风化剖面粘土矿物的测试分析,得出了以下结论:1)田洋玛珥湖湖盆的形成年代为0.73～0.87 Ma,首次报道的青桐洋和九斗洋湖盆的形成时代分别为0.82 Ma和0.81～1.08 Ma,它们均属于早更新世晚期到中更新世早期的石峁岭期火山射气喷发形成的。2)田洋、青桐洋和九斗洋玛珥湖基底玄武岩均属于石英拉斑玄武岩。同一时期喷发的石英拉斑玄武岩广泛分布在玛珥湖的周围,这些玄武岩风化的产物以高岭石、三水铝石以及赤铁矿为主,在降水较为充沛的时期,物理或化学风化的产物随地表径流汇入湖盆,是玛珥湖沉积的主要来源。本研究为正在进行的低纬地区更新世轨道尺度季风降水重建提供了基础。
  • 广东西樵山MIS 5a网纹红土常量元素分布及其气候意义
    琚琛琪, 牛东风, 李保生, 司月君, 温小浩, 陈敏, 舒培仙, 李志文, 王丰年, 朱丽东, 黄嘉慧, 王晨
    2019, 39(05): 1083-1091.
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    广东西樵剖面厚约9.6m,其中该剖面的MIS 5a网纹红土“XQ41”厚约33 cm,位于该剖面719～751 cm深度。对MIS 5a网纹红土按1cm间隔采集,总共获得32个样品的常量元素分析结果。研究表明,化学风化指标SiO_2/Al_2O_3、CIA、ba和CIW的分布范围和平均值都显示其在物质组成上具有总体上均一的特征;SiO_2-ba、SiO_2-CIW和SiO_2/Al_2O_3-CIA散点图上则分别以大部分、几乎全部和全部地聚集于现代热带红土(砖红土)散点的分布范围。据此提出,西樵网纹红土主要形成于热带气候影响下的生物气候带。有意义的是,与西樵网纹红土相同时代的西樵邻近区域的碧寿洞和罗沙岩哺乳动物化石群,都含有指示热带气候的物种。这进一步表明,热带生物气候带与发育成熟的网纹红土存在着逻辑上的因果关系。这一研究结果,为MIS 5a全球变化与中国低纬区域环境响应提出了一个新的认识问题的材料,相应地也为轨道变化与冰期间冰期旋回学说增添了一个新的内容。
  • 庐山北麓JL红土剖面粉砂粒级元素地球化学特征及其物源意义
    黄颖, 朱丽东, 张晓, 李凤全, 贾佳, 熊文婷, 王天阳, 叶玮
    2019, 39(05): 1092-1102.
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    加积型红土是中国南方第四纪环境变化研究的重要陆相载体,其沉积母质显示风成特性,后期经历较强的化学风化。为了明确加积型红土的物质来源,并减弱风化效应对其物源信息的影响,本文提取了庐山北麓JL红土剖面(厚18.46m)部分样品的粉砂组分(4～63μm),分析其元素地球化学特征,并通过元素比值及物源判别指数等方法讨论其蕴含的物源信息。结果显示:1)粉砂粒级化学组成中SiO_2、Al_2O_3和Fe_2O_3三者的含量可达84.29%,K_2O、Na_2O、CaO和MgO四者含量仅1.30%,与全岩相比SiO_2含量增高,Al_2O_3和Fe_2O_3含量明显降低,风化指数CIA值(74.02%)明显低于全岩样品(85.00%);微量元素中,粉砂粒级相对全岩Cu、Zn、Rb、Sr、Cr、La等含量降低,Y、Zr含量则略高。2)Na_2O/Al_2O_3与K_2O/Al_2O_3及Na_2O/K_2O与CIA的散点图中,粉砂粒级样点间的集聚程度明显降低,暗示风化效应在一定程度上被削弱。此外以洛川黄土和长江河漫滩沉积物为端元的物源指数计算表明,全岩样品消除粒级效应后的物源指数(PI_w)与粉砂粒级物源指数(PI_(fs))吻合度较好,进一步验证了粉砂粒级地球化学特征在削弱风化效应方面的有效性。3)JL剖面上部黄棕色土的PI_(fs)值为0.45,物源上更接近北方黄土,剖面中下部的网纹红土PI_(fs)值为0.57,物源更接近长江沉积物。结合TiO_2/Al_2O_3、Zr/Y、Hf/Ti等元素比值,JL剖面自下而上近源物质的贡献略有减少,远源物质的贡献则趋于增加,这可能意味着晚第四纪以来东亚冬季风不断增强的过程。
  • 元素地球化学揭示的长江中游鄱阳湖地区中更新世以来粉尘堆积的物源特征及其环境意义
    凌超豪, 张智, 贾玉连, 薛滨, 申洪源, 钟巍, 龙桂铃
    2019, 39(05): 1103-1115.
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    位于长江中游的鄱阳湖地区深受东亚季风影响,因其特殊的地理、地貌与水文、水系特征,自中更新世以来随着冬季风的加强,在大姑组、九江组砾石层之上风成堆积广泛发育。该区域中、上更新统表现为网纹红土、均质红土和下蜀黄土的独特沉积序列,厘清这三套独特沉积序列的物质来源对于我们认识东亚季风演化及其区域环境响应至关重要。本文选择了长江中游鄱阳湖地区10个典型剖面,基于<20μm颗粒组分的元素地球化学特征,研究了该地区中、上更新统粉尘堆积的特点,并将其与黄土高原西峰黄土和东秦岭黄土做了对比分析。研究认为,长江中游鄱阳湖地区这套独特的沉积序列,元素特征基本相似,具有贫Co、Pb,富Zr、Hf,低Eu/Eu~*(0.53～0.62)、La_N/Yb_N(4～8)、Ta/Zr(0～0.006)、Nb/Zr(0～0.09),高Y/Ho(28～30)、Zr/Hf(36～48)等特点,与黄土高原与东秦岭黄土有显著区别。基于Hf-Th-Co、Th-Sc-Zr/10和Th-Sc-La蜘蛛图投影分析,鄱阳湖地区第四纪粉尘物质的源岩接近于石英岩类,为被动大陆边缘构造背景下的产物,显著区别于黄土高原与东秦岭黄土(源岩接近于页岩,形成于大陆岛弧构造背景)。进一步分析认为,网纹红土、均质红土的母质均与区域下蜀黄土类似,推测它们均来自于其冬季风上风方向的长江或赣江的古河谷漫滩,这套独特的沉积序列是第四纪以来长江中游现代格局的水系贯通后,冬季风增强,吹蚀大江大河广阔的古河谷漫滩而形成的区域粉尘堆积的结果;是湿热的亚热带季风区对于中更新世以来在轨道尺度上冬夏季风均加强的背景下独特的区域响应。
  • 姚江-宁波平原中全新世海侵事件及古人类活动的快速响应
    唐亮, 吕晔, 年小美, 雷少, 王张华
    2019, 39(05): 1116-1132.
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    姚江-宁波平原是新石器河姆渡文化核心分布区,大量考古与古环境研究成果为深入探讨本地区7000年来的人地关系,尤其是新石器遗址文化间歇事件的原因创造了有利条件。本文通过对鱼山遗址地层记录的详细研究以及与区域多个遗址地层的空间对比,并对照该区自河姆渡文化一期以来古人类遗址的时空迁移过程,总结新石器文化演进中的海侵事件,并分析其与文化间歇的内在联系,初步认识如下:1)鱼山遗址从山麓到平原,地层记录存在明显差别,因此需要在不同的古地理位置获取剖面进行对比,才能重建更完整的古环境演变过程。2)鱼山遗址记录了2次海水入侵事件,分别发生于6300～6000cal.a B.P.和4500～3400cal.a B.P.,这两次事件与区内其他遗址文化层堆积中普遍叠压的自然淤积层或文化层缺失现象具有良好对应关系;研究区另有部分遗址在5400～5300 cal.a B.P,也存在海水入侵迹象。3)新石器遗址时空分布呈现阶段性变化,河姆渡文化一、二期,遗址数量少,增幅小,主要分布于山麓缓坡地带,反映海水入侵造成研究区土地资源的局限性。河姆渡文化三、四期的遗址数量显著增加,且向开阔平原地带扩散,表明较稳定的海平面使研究区平原成陆面积增大,古人类对海岸带的利用快速扩张。良渚末期,遗址大幅度减少,直至商周才重新增多,反映持续的海水入侵制约古人类活动强度。上述遗址时空迁移特征反映海岸带古人类活动对环境变化的快速响应。
  • 太湖YLL1孔沉积特征揭示的全新世太湖演化史
    袁悦, 李成龙, 左书豪, 盛雪芬, 林春明, 谢志东
    2019, 39(05): 1133-1147.
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    本文通过对太湖西山岛衙角里孔(YLL1)沉积物的粒度、总有机碳含量(TOC)、质量磁化率、元素含量及沉积年代等进行测试分析,探讨了全新世以来太湖湖盆的演化历史。根据沉积特征,可将4 m深的YLL1孔分为上、中、下三段明显不同的沉积层。中段(153-231 cm)沉积物平均粒径为7.65φ,粘土级颗粒含量高达48.78%,对比上段(0～153cm,6.29φ,21.77%)和下段(231～400cm,6.91φ,30.88%)为全孔最细;并且中段粒径随深度变化很小,平均粒径标准偏差为0.13,明显低于上段的0.70和下段的0.38;中段TOC和质量磁化率平均值分别为0.78%和19.41×10~(-8) m~3/kg,为全孔最高;XRF扫描数据显示元素含量在三段中变化显著:中段Al、K、Fe等元素含量相对上段和下段为最高,而Si含量最低。YYL1孔沉积特征参数显示,近80cm厚的中段泥质层与上下段截然不同,是一段标志性沉积层。该标志层广泛存在于太湖及其周边地区的地层中,并且该层位含有大量的富铁质小球粒结核和菱铁矿结核,AMS~(14)C显示该层位年龄约为7ka B.P.。研究表明,太湖YLL1孔沉积记录了湖盆环境的3个不同阶段:下段对应末次冰期后期11ka B.P.左右的风成硬黄土层沉积,此时太湖尚未完全形成;中段泥质沉积标志层代表太湖第一次大水面形成,时代在7 ka B.P.左右;上段对应5 ka B.P.左右以来的湖相沉积。
  • 全新世中期相对稳定的长江水位造成约3000年的湖泊沉积缺失
    姚书春, 李春海, 凌超豪, 张坤, 周忠泽, 刘金亮, 陶玉强, 程龙娟, 薛滨
    2019, 39(05): 1148-1158.
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    长江中下游地区浅水湖泊密布,全新世该区湖泊沉积的模式还不清晰。本研究在长江中下游的南漪湖、升金湖和菜子湖这3个湖泊开展了多钻孔AMS~(14)C测年工作,测年结果显示这些湖泊沉积地层中广泛出现长时间尺度的沉积物缺失。南漪湖湖泊钻孔的沉积物~(14)C年龄介于5668～7828 cal.aB.P.,菜子湖湖泊钻孔的沉积物~(14)C年龄介于6221～7929 cal.a B.P.,升金湖围垦区钻孔~(14)C年龄介于6302～7049cal.a B.P.。结合该地区以往湖泊钻孔研究资料,发现全新世长江中下游两岸洼地湖泊存在较广泛的6～3ka的沉积间断。结合长江水位重建资料,笔者提出关于全新世湖泊沉积存有长期间断的新认识:即6～3 ka,长江水位相对平稳,湖泊沉积物虽有堆积,但易于被侵蚀搬运造成沉积间断;与此对应的是,在约8～7ka,海面上升造成长江水位较快上升,由于顶托作用,湖泊沉积物持续堆积;在约3ka以来,由于人类活动的影响,以及长江水位的进一步上升,湖泊沉积物也易于堆积,但在一些湖区沉积物也会被侵蚀。在6～3 ka之间湖泊沉积物易于被侵蚀的一个可能原因是该时段长江上游来沙来水减少,自然堤易被破坏,对两岸湖泊洼地的封堵作用减少,使得湖泊泥沙易被侵蚀入江。
  • 云南异龙湖沉积物粒度空间变化特征及其环境指示意义
    张龙吴, 张虎才, 常凤琴, 段立曾, 胡京九, 李婷, 蔡萌, 张扬
    2019, 39(05): 1159-1170.
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    文章以滇东南浅水湖泊异龙湖作为研究对象,通过对湖泊不同位置的40个表层沉积物样品进行粒度测试,结合流域自然地理要素和人类活动特征,分析了异龙湖表层沉积物粒度空间分布特征,并探讨了其影响因素。结果表明,异龙湖表层沉积物沉积类型主要有粘土质粉砂、粉砂质粘土以及砂-粉砂-粘土3种,其中以粘土质粉砂类型为主,其次为粉砂质粘土。粉砂(4～63μm)为异龙湖表层沉积物优势粒径成分,其含量介于57.08%～82.41%,其次为粘土(小于4μm),介于11.22%～35.58%,砂组分(大于63μm)含量最低,含量介于0.16%～25.80%。异龙湖表层沉积物具有明显的空间分布特征,其中粉砂类似同心圆的空间分布特征,其含量由湖区的中间地带分别向西北、西南、东南3个方向递增;而粘土含量则呈现出相反的趋势。由于受断层影响,异龙湖表层沉积物各粒度组分形成了西北、东南两个相对对称的区域;西北湖区沉积物粒度分布特征同时受自然环境与人类活动的影响,沉积物类型主要有粘土质粉砂和粉砂质粘土,其中以粘土质粉砂为主;而东南深水湖区由于受人为干扰因素较弱,可以视为认识自然状态下物质搬运过程、探讨水动力特征以及研究自然湖泊沉积和气候变化的理想场所。
  • 青藏高原东南部来古冰湖变化及其溃决洪水评估
    杨瑞敏, 张廷军, 朱立平, 鞠建廷
    2019, 39(05): 1171-1180.
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    冰湖溃决洪水(Glacial lake outburst flood,简称GLOF)灾害是冰川区最常见、危害最大的灾害类型之一,历来是国内外学者研究的关键科学问题。在全球变暖的大背景下,冰川退缩加剧,其下游冰湖扩张快速,湖面升高,溃决风险提高。青藏高原尤其是东南部地区孕育着大量的冰湖,在过去的几十年间,冰湖溃决洪水威胁着当地人民的生产生活。基于LANDSAT遥感影像,本文获取了青藏高原东南部雅弄冰川和来古冰湖1986年、1990年、1994年、1997年、2000年、2003年、2005年、2011年、2013年和2017年共10期湖面面积,并结合实地测量的冰湖水深资料,计算了冰湖对应年份的储水量,建立冰湖面积与储水量变化序列;结合野外调查从冰湖面积与水量变化趋势和突发事件两方面探讨冰湖溃决可能性;利用BREACH模型和SMPDBK模型估算和模拟来古冰湖溃决洪水,做灾害预警分析。结果表明,1986～2017年冰湖上湖变化不大,而来谷下湖处于持续扩张中,面积由1986年的1.151±0.070 km~2扩张至2017年的3.148±0.097 km~2,水量由0.645×10~8 m~3增加至2.143×10~8 m~3,雅弄冰川在1986-2013年持续后退,在2013～2017年突然前进;经讨论其溃决风险得出冰川滑动入湖导致湖水瞬时涌出从而造成溃坝的可能性较高;利用BREACH模型及SMPDBK模型对来古冰湖溃决洪水模拟结果表明,当来古下湖湖水受冰体挤压抬升发生溃决时,溃决洪水将严重威胁然乌镇及其上游居民的生命和财物安全。
  • 青藏高原东北缘循化-官亭地区2.6万年以来气候变化研究
    殷志强, 魏刚, 秦小光, 赵无忌
    2019, 39(05): 1181-1190.
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    根据粉尘搬运的动力学原理,利用温湿度组合、风力强度变化和粉尘源区收扩演变特点,分析了青藏高原东北缘循化-官亭地区黄土的粒度、磁化率特征及其反映2.6万年以来的气候波动、区域环境变化以及冬夏季风关系等,划分了主要气候演化阶段,取得了以下重要认识:1)山脉阻挡是造成循化-官亭盆地黄土剖面记录气候波动差异的主要影响因素,拉脊山东南段是亚洲冬季风和高原冬季风系统的重要分割线;2)循化盆地和官亭盆地约26 ka B.P.气候变化主要分为2个阶段,每个阶段又可分为若干个亚阶段;3)青藏高原东北缘官亭-循化地区全新世适宜期时间可能为6.0～3.7 kaB.P.,官亭盆地和循化盆地黄土粒度磁化率明显差异的原因可能主要受风场的控制。
  • 小冰期结束以来贡嘎山海螺沟冰川退缩区土壤化学风化与发育过程
    王小芳, 邴海健, 吴艳宏, 祝贺, 周俊
    2019, 39(05): 1191-1202.
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    选择海螺沟冰川退缩区,对冰川退缩年龄分别为0年、30年、40年、52年、80年、120年的样点按土壤发生层分层采集样品,通过分析样品的化学风化速率及理化性质变化,探讨小冰期结束以来土壤发育过程及影响因素,并评估不同阶段土壤质量。结果表明,退缩区前40年样点中主要以碳酸盐风化为主,80年后硅酸盐风化作用增强。土壤长期风化速率随土壤年龄呈现升高-降低-升高的趋势,52年样点长期风化速率最低,为48.06cmol/(m~2·a),矿物组成和气候是影响土壤风化速率的重要原因。土壤的粒度组成以砂粒为主,多数样点占比约为80%～90%。随着土壤年龄增加,容重值和pH减小,pH从8.54减小到5左右;土层厚度、土壤有机质(SOC)及总氮(TN)含量增加,这些土壤理化指标的快速变化表明冰川退缩区土壤发育迅速。适宜的温度、充足的降水以及快速的植被演替可能是退缩区土壤快速发育的原因。模糊数学法计算土壤质量的结果显示,除了0年样点,其余样点土壤质量指数(SQI)均大于0.4,说明退缩区土壤质量状况整体属于中等水平,土壤肥力状况较好。研究结果有助于揭示土壤矿物风化过程和土壤发育的影响因素,理解土壤发育机制。
  • 基于遥感影像的祁连山区俄博岭热融滑塌发育特征
    尚建国, 张廷军, 高坛光, 牟翠翠, 王树发, 范成彦, 仲文
    2019, 39(05): 1203-1210.
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    热融滑塌是山地多年冻土退化最直接的表现形式之一,通过解译祁连山俄博岭地区遥感影像,结合实地考察,对俄博岭热融滑塌的空间分布和时间变化进行了研究,明确了热融滑塌的发育特征。结果表明,俄博岭热融滑塌发育活跃,1997～2015年热融滑塌数量增加(11-13个),面积增大(7765-20605 m~2),其中1997～2009年面积增加速率为679.9 m~2/a,2009～2015年面积增加速率为780.2 m~2/a。通过分析热融滑塌景观分布与地形因子的关系,发现俄博岭热融滑塌在海拔3570～3700m,坡度3°～10°的富冰多年冻土区北向斜坡发育;通过对典型热融滑塌溯源后退速率分析发现,1997～2009年其平均后退速率为2m/a,2009-2015年平均后退速率为5m/a,呈明显增大趋势,且其后退速率主要与坡度、地下冰含量和地表径流相关。
  • 基于ZY3 DEM和SRTM DEM的北京平原区地貌特征探析
    王艳萍, Pinliang Dong, 廖顺宝
    2019, 39(05): 1211-1221.
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    研究区主要包括北京东部的通州、平谷、顺义、燕郊、大厂和三河,位于华北沉降带北部、阴山东西向构造带南缘。该区地势总体上西北略高,东南略低,为大型缓倾斜平原,地形不仅受本区内北东向断裂的影响,还受北西向断裂的影响。资源三号卫星立体影像(ZY3)DEM和NASA航天飞机雷达地形任务(SRTM)DEM在北京地区地貌特征研究中显示出了许多优于其他DEM的优势。文章利用包括水系偏转、河长坡降指标(SL)、面积-高程积分值(HI)、等值线分级色彩显示和地形粗糙度等几种地形参数,分析了地形特征与断层构造活动性的关系。水系的右旋偏转证实了该区北东向断裂的右旋走滑活动,如夏垫断裂和其他相邻断裂。SL指数表明,河床纵剖面在横跨断层处均是陡坡;HI的高值主要集中在南口-孙河断裂与该区其他北东向断裂的交汇处,夏垫断裂的中段,以及香河县西北部,反映了该区强烈的构造活动,同时也反映出可能存在隐伏断层。另外,研究表明,面积、高程积分值的高值区与低值区相邻衔接处,往往是地震危险性较大的地方。此外,平原区相同值域的面积-高程积分所反映的构造活动强度应该与山区不同,因此地貌演化阶段划分标准也应与山区有所不同。等值线分级色彩显示对地形变化非常敏感,当与已识别的断层重叠时,大部分地形突变的地方都与断层活动有关。地形粗糙度分析显示不同断裂带的地形粗糙度与断裂活动强度呈正相关关系。
  • 基于TRIGRS模型的浅层滑坡稳定性分析
    何简吟, 邱海军, 胡胜, 杨文璐, 裴艳茜, 杨冬冬, 张焱, 马舒悦, 曹明明
    2019, 39(05): 1222-1234.
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    采用基于网格的瞬态降雨入渗(TRIGRS)模型,以滑坡灾害频发的陕南安康市东部巴山东段白河县为研究区,探讨模型适用性及不同降雨条件下边坡稳定性空间分布规律。根据中国土壤分布图并结合已有研究,选取模拟所需的水土力学参数。将模拟所得研究区稳定性分布图与实际滑坡目录对比分析进行TRIGRS模型精度评估,分别模拟连阴雨和短时间强降雨两种降雨情景,探讨研究区边坡稳定性空间分布规律,结果表明:1)TRIGRS模型在模拟预测降雨诱发型浅层滑坡时,结合受试者特征ROC曲线进行精度评估,曲线下面积为0.752,说明此模型在白河县进行滑坡模拟时具有一定的合理性与准确性,能反应该地区滑坡灾害的空间分布特征;2)连阴雨情景模拟下,极不稳定区域主要集中在北部低山地貌区,以冷水镇和麻虎镇为主,随降雨历时增加向东部和南部增多,西部仓上镇、西营镇和双丰镇的极不稳定区域面积较少,能承受长时间连续性降雨。短时间强降雨对边坡稳定性的影响更为直接,极不稳定区域随降雨强度增大而增加,以冷水镇和麻虎镇为主要防范区域。结合地形分析,极陡峭区域边坡稳定性最差,无法承受持续性降雨和高强度降雨,较陡峭区域更易受到降雨历时和降雨强度的影响,而平缓区域则能承受长时间及高强度的降雨;3)TRIGRS模型根据不同降雨条件预测易发生滑坡灾害的区域,为滑坡实时预报警系统提供了新的可能方法。
  • 冰碛土体起动泥石流的特征研究
    陈宁生, 王政, 田树峰, 朱云华
    2019, 39(05): 1235-1245.
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    与广泛分布于干旱河谷的宽级配砾石土体特征不同,冰碛土广泛分布在青藏高原地区,属粗大颗粒多、粘粒含量少、摩擦阻力大、粘滞阻力小的宽级配砾石土体。在冰川融雪与降雨的共同作用下冰碛土体可失稳并起动泥石流,形成灾害。针对冰碛土体起动泥石流机理研究薄弱的现状,本文选取波密县帕隆藏布流域的支流嘎弄沟一冰碛土堆积坡面,通过模拟降水与冰雪融水起动冰川泥石流实验,比较不同颗粒组成、不同实验条件下的土体起动泥石流特征,分析其起动成因及力学特性,探讨冰碛土体起动泥石流的机理。研究发现冰碛土体失稳起动泥石流是粘滞阻力降低、孔隙水压力升高、拖曳力与渗流侵蚀共同作用的结果,起动过程受粘土颗粒含量和径流类型的影响。当粘粒含量较高时(>3%),土体通过铲蚀与面蚀形成泥石流;粘粒含量中低时(不高于3%),大部分坡面土体主要经掏蚀与坍塌起动泥石流;粘粒含量过低时(<0.32%),土体难以起动泥石流。在降水作用下土体孔隙水压力迅速增加,易造成土体破坏,起动泥石流;而在冰雪融水的作用下,土体孔隙水压力波动幅度不大时,土体同样可能发生失稳破坏起动泥石流。
  • 中山市崩塌、滑坡地质灾害发育规律分析
    杨光, 廖坤炎
    2019, 39(05): 1246-1251.
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    随着社会经济的发展,人类工程活动日趋强烈,中山市崩塌、滑坡地质灾害呈加剧趋势。根据中山市1:50000地质灾害详细调查数据,结合中山市环境地质特征,对中山市崩塌、滑坡地质灾害的发育规律进行了分析。统计分析表明,4～9月是汛期雨季,是中山市崩塌、滑坡地质灾害的高发季节。崩塌、滑坡地质灾害多发生在坡高10～30m的斜坡带上,均分布于山体坡脚,临近居民区及建筑物,与人类工程活动密切相关。本地区崩塌、滑坡地质灾害具有突发性强、规模小、危害性大等特征,为中山市今后崩塌、滑坡地质灾害防治工作提供基础依据。
  • 关中盆地沣西地区地热对井采灌开发模式的数值模拟
    柯婷婷, 黄少鹏, 许威, 余如洋, 张炯, 唐晓音
    2019, 39(05): 1252-1263.
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    热储回灌是地热资源可持续利用、避免环境污染的有效措施。在进行地热开发之前科学合理的规划采灌井井位布局,有利于延长地热井的使用年限。关中盆地是新生代拉张性断陷盆地,地热资源开采利用历史悠久。沣西地区位于关中盆地腹地,地下5000 m深度范围内有5个含水热储层,自上而下分别为第四系下更新统三门组(600～960m)、新近系上新统张家坡组(960～1920m)、新近系上新统蓝田-灞河组(1920～2900m)、新近系中新统高陵群(2900～3800m)和古近系渐新统白鹿塬组(3800～5000m)。本文依据水文地质、地球物理等资料,建立了研究区三维地质模型,采用有限元模拟软件FEFLOW对目前开采最多的蓝田-灞河组热储层在不同对井采灌开发模式下同层采灌时渗流场及温度场的变化进行了模拟计算。结果表明:1)以30年为系统设计寿命,为确保抽水井和回灌井有水力联系又不发生明显的热突破,抽、灌井井间距以500～600m为宜;2)采灌对井的布置以抽水井位于天然径流流场的上游方向、回灌井位于天然径流流场的下游方向为佳;3)如果设计合理,采灌过程中回灌尾水温度对抽水井出水温度的影响可以得到有效控制;4)恰当实施地热尾水回灌,同时按照实际需求调节抽水井与回灌井的采灌量,可实现地热资源的可持续开采利用。上述结果为合理开发利用研究区地热资源提供了依据。
  • 水库水体二氧化碳分压研究进展
    姚玲, 高全洲, 陶贞, 邓浩俊, 冯雍, 李银花
    2019, 39(05): 1264-1275.
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    天然水体中存在同化二氧化碳(CO_2)的光合作用,也存在释放CO_2的微生物呼吸过程。地球表层水体与大气之间的CO_2交换构成全球碳循环的一个重要环节。水-气之间CO_2交换的方向和通量主要受大气圈和水体表层CO_2分压(pCO_2)的制约。水体pCO_2值可以通过对近水面气体成分变化过程的现场仪器检测或者根据测定的水体化学参数运用经验公式计算求得。迄今对陆地水体,尤其河流筑坝形成的“蓄水河流”(下称水库)水体CO_2动态研究中,由于水域及其近表层大气成分的时空多变,一般采用水化学参数计算方法求得水体的pCO_2值。全球约70.97%的水库表层水体pCO_2高于大气pCO_2。全球尺度上水库表层水体pCO_2自热带向寒温带逐渐递减;单个水库水体的pCO_2一般呈现“出库>入库>库中”、pCO_2随深度而增加的变化规律。水库表层水体pCO_2的时间变化一般表现为“冬季>夏季、消融期>冰冻期、黑夜>白天”。水库水体的pCO_2是其水化学平衡的结果,受水温、水体pH、水生生物活动以及外来水体的混合等多种因素影响,变化较为复杂。为精确量化水库水-气界面CO_2交换通量,水文学、湖沼学、生态学和地球化学等领域的学者有必要合作,共同努力进行水库流域尺度的实地观测,完善水体溶解无机碳计算模型,深入探讨水库水体碳动力学机制,为全球碳循环研究和气候变化预测提供可靠的基础数据。
  • 轨道及千年尺度上大气CO_2浓度与温度变化的时序关系
    刘植, 黄少鹏, 金章东
    2019, 39(05): 1276-1288.
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    大气CO_2浓度与温度变化的时序关系是第四纪古气候研究的基本问题之一,对于理解目前人类所面临的气候变化问题具有参考价值。两极地区的冰芯既保存了气候变化的信号,也是大气CO_2浓度的良好记录载体,为研究大气CO_2浓度与温度变化的时序关系提供了重要线索。利用冰芯来重建过去的气候和大气CO_2浓度的变化历史最早始于格陵兰地区,但是重建结果的时间跨度较短,目前最长的记录还未能跨越末次间冰期;而且,格陵兰冰芯内沉积了大量的碳酸盐粉尘,它们会与冰芯气泡内的酸发生化学反应生成额外的CO_2,从而导致格陵兰冰芯重建的气泡CO_2浓度偏差较大,不能真实地反映当时的大气CO_2水平。南极冰芯是目前关于大气CO_2浓度与温度变化时序关系研究的主要载体,利用大量的冰芯记录建立的冰层年代标尺已经较为精确,但是由于冰芯气泡的锁定深度较难得到精确的估算,使得重建的大气CO_2浓度的年代标尺还存在较大的不确定性,这是二者之间的时序关系问题难以解决的最主要因素。此外,随着大量高质量古气候记录的不断积累,更大空间范围(不再局限于南极地区)内的温度变化与大气CO_2浓度的时序关系研究在近年来得以开展,但其分析结果受数据处理方法的影响较大,还需要进行更多的对比探索。
  • 新生代增温情景下自然火历史的研究
    刘恋
    2019, 39(05): 1289-1296.
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    自然火是地球系统的重要组成部分,与气候、植被关系紧密。全球增温情景下,自然火的演化规律和控制因素已经成为学术界的研究热点,通过整理分析自然火实际监测记录、模型模拟结果以及古记录反映的自然火历史,发现还存在一些亟待解决的问题:全球不同增温情景下自然火增多还是减少?其控制因素如何改变?本文选取距今最近的地质历史时期新生代中的典型增温期“中中新世气候适宜期”和“全新世大暖期”,对其自然火研究进行分析总结,归纳得出温度是增温情景下自然火的重要控制因素,但是不同地区自然火控制因素有所不同,雨热条件的季节分配、植被类型的演替、雷电和火山活动等因素也对自然火有重要影响。季风区气候变幅大、植被类型丰富,其自然火演化及控制因素具有复杂性,是自然火研究的重要区域,建议在今后研究中,在东亚季风区选择涵盖未来百年可能增温幅度的理想沉积记录,对其记录的自然火历史、增温幅度、植被演替进行系统研究,进而探讨未来增温情景下自然火的演化规律和控制因素。
  • 宇宙成因核素~(10)Be在古侵蚀速率研究中的原理与应用
    赵旭东, 张会平, 熊建国
    2019, 39(05): 1297-1306.
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    河流沉积物中的宇宙成因核素~(10)Be记录了百万年尺度的古侵蚀速率信息,为定量揭示构造-气候-地表侵蚀之间的耦合关系提供了一个可靠途径。尽管目前基于宇宙成因核素获取古侵蚀速率的相关研究尚处于起步阶段,然而这一方法弥补了以往通过盆地沉积速率表征古侵蚀速率带来的缺陷和不足,同时相对热年代学方法具有更高的时间分辨率。本文在回顾宇宙成因核素法计算流域平均侵蚀速率原理的基础上,重点阐述了近年来有关基于河流沉积物中的~(10)Be核素浓度获取古侵蚀速率的方法原理、计算参数、假设(前提)条件和采样策略,以期促进该方法在地表-地貌过程领域得到更广泛的应用。随后总结了应用该方法解释或揭示构造和气候驱动地貌演化的研究实例;并以此为基础,思考了古侵蚀速率研究的未来应用方向,即有望进一步揭示构造、气候和地表侵蚀过程三者之间的相互关系,进而助推青藏高原晚新生代以来地貌、地形演化的定量化发展。
  • 川西高原理县黄土磁学特征及其影响因素
    马兴悦, 吕镔, 赵国永, 陈梓炫, 郑兴芬, 潘妙龄
    2019, 39(05): 1307-1319.
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    川西高原河谷阶地和断陷盆地广泛分布厚层风成黄土-古土壤序列,目前对其磁学性质变化机制及古气候意义研究还很薄弱。文章对该区理县黄土-古土壤剖面进行了系统的岩石磁学研究,确定了其磁性矿物种类、含量和颗粒大小的特征及其变化规律。通过结合粒度、色度与地球化学参数,进一步探讨了理县黄土-古土壤磁性的主控因素。结果表明:1)理县剖面同时含有强磁性矿物(为磁铁矿和磁赤铁矿)以及弱磁性矿物(为赤铁矿和针铁矿);2)相对黄土层,古土壤层含有更高比例的亚铁磁性矿物;3)成土过程中生成的大量细小强磁性矿物颗粒,是古土壤层S,磁化率增加的主导因素,该模式与黄土高原相似;4)结合色度以及磁学性质,可以较为明确地区分成壤强度;(5)理县黄土剖面物源复杂,磁学特征受到沉积物来源、后期流水和气候的共同作用,利用单一磁学性质(比如磁化率)进行古气候研究会造成多解性。
  • 贵州潜龙洞“零岁碳酸钙”铀系年代学及其意义
    王学锋, 段武辉, 周文龙, 谭明
    2019, 39(05): 1320-1322.
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    <正>本文报道的铀系测年对象为已知确切生长时间的洞穴碳酸钙,沉积形态为鹅管(soda-straw)。为什么对已知年代的样品还要再做年代分析?有何理论意义?做这件事情缘起于本文通讯作者20年前的一个困惑,这个困惑曾在一篇文章中告诉过同行~([1]),原文如下:“笔者曾在南京葫芦洞出口处的倒石堆上取到一个正在接受滴水、顶面没有溶蚀痕迹的小石笋,经TIMS-U系法测年,顶面年代却为27588±