ERA5再分析资料对甘肃省近地面风速气候特征及变化趋势再现能力的评估

为了探究ERA5再分析资料对甘肃省近地层风速的再现能力,利用甘肃省1981-2020年80个国家级气象台站的地面风速资料,分析了近40年间甘肃省风速变化情况,并比较了第五套欧洲中期天气预报中心再分析资料（ERA5）与观测资料变化趋势的异同,讨论了其对甘肃省地面风速的再现能力。结果表明,甘肃省四季平均地面风速自西向东逐渐减小,地面风速最大季节均为春季,不同地区风速偏小季节有所差异;近40年地面风速的变化整体上趋于平稳,但各站点春季风速以显著下降趋势为主,其余三个季节以上升趋势居多;在20世纪90年代初以前四季平均风速均呈现减小趋势,春季变化趋势最强,秋季变化趋势最弱,之后转为平稳变化或上升趋势,冬、夏两季风速上升趋势较强。ERA5再分析资料对甘肃省风速月际变化和主要季节特征的再现能力较好,但对各季节平均风速值和风速长期变化趋势的再现能力较差,仅在风速下降时期有较好的再现能力,并且ERA5风速资料也不具备再现甘肃省各季节风速长期趋势的能力;ERA5再分析资料不能直接用于估算甘肃省的风能密度,但对其进行线性偏差订正后,在风能密度的多年平均值方面有较好的再现能力。     

水分胁迫对干旱半干旱区玉米关键生育期生长发育及产量的影响及评价

随着气候变暖对农业生态系统影响加剧,水资源极为短缺的西北干旱半干旱农作物将面临重大挑战。本文通过开展干旱半干旱区玉米抽雄期开始控水至生育期结束（T1处理）和全生育期自然干旱（T2处理）的干旱过程模拟试验,揭示干旱半干旱区同一作物干旱灾害形成的异同,以期为不同气候区作物干旱致灾过程提供理论依据。结果表明：不同干旱胁迫显著影响干旱半干旱区玉米株高、叶面积与叶绿素含量。其中,T1处理对半干旱雨养区玉米株高、单株叶面积生长影响更显著;T2处理下干旱区玉米对干旱胁迫的响应敏感于半干旱区。半干旱区不同干旱处理玉米单株叶面积从七叶至灌浆期总体呈增加趋势,干旱胁迫虽然降低玉米单株叶面积,但植株为保证后期生长发育,增加叶面积来弥补干旱胁迫导致的光合产量不足。因此,为保证干旱半干旱区玉米产量,半干旱区适宜种植光合能力较强的品种,干旱区适宜种植株高、叶面积适宜的品种,且抽雄期是半干旱区玉米生长发育的敏感期。     

水电站地下厂房结构抗震计算方法探讨

地下结构是水电站地下厂房抗震设计的关键,我国现行规范尚未对其抗震设计方法作出明确规定。结合汶川地震中映秀湾地下厂房结构震灾调查,采用拟静力法、反应谱法和时程法分别进行结构受力计算。结果表明,3种方法均能在一定程度上反应映力荷载作用下地下结构的破坏情况,为抗震设计提供理论依据。拟静力法计算结果偏安全,但其对顶拱、牛腿等局部结构计算有一定不合理之处;反应谱法能展现结构的薄弱部位,便于抗震加固,但在与围岩接触的结构分析中存在较大误差;时程法能精细反映地下结构的地震受力过程,计算结果与震害调查吻合较好,便于更为经济的工程设计。建议对安全级别高、规模大或处于高地震烈度区域的地下厂房结构采用时程法进行计算。     

北秦岭蟒岭岩体的锆石U-Pb年龄、地球化学及其演化

蟒岭岩体位于北秦岭构造带北部,岩石类型主要为似斑状黑云母二长花岗岩、中粗粒黑云母二长花岗岩、中细粒二长花岗岩、含辉石黑云角闪闪长岩和黑云母钾长花岗岩。依据LA-ICPMS锆石U-Pb定年结果,结合前人测试的年龄,将蟒岭岩体的岩浆演化划分为晚侏罗世早期、晚侏罗世晚期—早白垩世早期和早白垩世中期3期。第一期为含辉石黑云角闪闪长岩,其LA-ICPMS锆石U-Pb年龄为（157±1） Ma,该期岩石SiO₂质量分数较低,富碱,属于准铝质,钾玄岩-高钾钙碱性系列;第二期二长花岗岩,侵位年龄为（148±1） Ma~（144±1） Ma,具有高硅、富碱的特征,属于准铝质-弱过铝质,钾玄岩-高钾钙碱性I-A过渡型花岗岩;第三期黑云母钾长花岗岩,侵位年龄为（124±2） Ma,具高硅、富碱、低镁、铝饱和指数偏高的特征,属过铝质,高钾钙碱性I-A过渡型花岗岩。组成蟒岭岩体的花岗岩从早到晚,SiO₂质量分数逐渐升高,而Al₂O₃、TiO₂、MgO、CaO、P₂O₅、TFe₂O₃质量分数逐渐降低;稀土元素总量具有由高到低的变化趋势,第一期和第二期岩石的稀土元素配分曲线为轻稀土元素相对富集的右倾型,而第三期的稀土元素配分曲线呈两边高中间低的不对称弧形,整体上负铕异常不明显或呈微弱正铕异常;微量元素上,这3期岩石均富集K、Rb、Ba、Sr等大离子亲石元素,而相对亏损P、Nb、Ta、Ti等高场强元素。与区域上同时代成矿花岗岩体对比,两者均具有高硅、富碱的特征,稀土元素球粒陨石标准化曲线呈轻稀土元素富集的右倾斜型,但蟒岭岩体中二长花岗岩没有明显的Eu异常,且Ba、P、Ti亏损及Ta、Nb富集没有含矿花岗岩明显。     

北秦岭太白花岗岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb测年及其地质意义

北秦岭太白岩体位于商丹构造带北侧。野外侵入关系和LA-ICP-MS锆石U-Pb定年显示,该岩体由早志留世的五里峡岩体、晚三叠世的红崖河岩体和早白垩世的下板寺岩体组成。五里峡岩体的主要岩石类型为片麻状黑云母二长花岗岩,锆石U-Pb年龄为(431±2)Ma;红崖河岩体的主要岩石类型为黑云母二长花岗岩,锆石UPb年龄为(214±2)Ma;下板寺岩体为粗粒黑云母花岗岩,锆石U-Pb年龄为(130±1)Ma,表明太白岩体是由3个不同时代岩体组成的侵入复合杂岩体。结合区域构造背景和前人的研究成果,得出早志留世五里峡岩体可能与秦岭微板块沿商丹缝合带俯冲碰撞有关;晚三叠世红崖河岩体与秦岭早中生代主期岩浆作用一致,是华北地块与扬子地块碰撞的产物;燕山期的下板寺花岗岩属于板内岩浆作用。研究显示,今后应注意大岩体的解体,其可能隐含着不可忽视的构造-岩浆作用信息。     

基于风暴水流能量分布对海南岛小东海珊瑚巨砾成因的分析

波致水流的能量差异有助于风暴和海啸巨砾的区分。本文基于这一思路, 进行风暴波浪和波致水流的能量分析, 给出海岸珊瑚巨砾在风暴潮期间以推移质方式输运的动力学过程表达, 推算出风暴巨砾的理论输运距离。结合海南岛极端事件历史记录, 得出海南岛小东海风暴巨砾在礁坪的分布格局, 并与该海区的巨砾实际分布进行对比。结果表明, 小东海风暴巨砾分布与巨砾的质量、形状及风暴潮能量密切相关。研究区现场观测的大部分巨砾沉积分布符合风暴巨砾的理论空间分布格局, 因而判断其为风暴潮成因堆积。未来经过模拟假设条件的完善, 并构建相应海啸水流输运模式, 可形成用以区分风暴、海啸巨砾的完整判据。     

广东天然气水合物产业发展对策研究

为加快我国天然气水合物产业的发展,有力支撑我国海洋经济高质量发展,文章概述广东省天然气水合物的产业基础,研判其面临的挑战,分析国际非常规能源的发展概况和特点,并提出对策建议。研究结果表明：美国马塞勒斯支持推动页岩气的基础理论研究和技术创新,英国利物浦全力培养海上风电高端人才并积极营造海上风电优质发展环境;广东天然气水合物产业发展资源禀赋优良、技术持续攻关、产业呈集聚发展态势,政府出台一系列相关政策支持产业发展,但仍面临国际资源开发利用竞争加剧、采储层开采难度大、关键技术尚待攻关和开发成本偏高等方面的挑战,亟须大力支持基础理论研究、突破海工装备关键技术、积极推进能源金融发展和强化海洋人才队伍支撑。     

西藏甲玛铜多金属矿床暗色包体岩石成因:对岩浆混合和成矿的启示

岩浆混合作用的研究对揭示壳幔相互作用,探讨成岩成矿过程具有重要意义。甲玛矿区位于冈底斯成矿带东段,为超大型斑岩-矽卡岩型铜多金属矿床,矿区内的中酸性岩浆岩中普遍发育暗色包体,对其中的暗色包体中的闪长质包体开展详细的岩相学、岩石地球化学、Hf同位素地球化学及U-Pb同位素地质年代学等方面研究以期查明岩石成因,为岩浆混合作用和成矿作出启示,完善甲玛成岩成矿模型。岩相学观察表明,闪长质包体及寄主岩浆岩中存在多种反映岩浆混合作用的典型组构,如长石-石英熔蚀结构、石英镶边结构、长石交代筛状结构、长石反环带结构、磷灰石针柱状结构等,锆石LA-ICP-MS UPb同位素定年结果显示,包体形成时代(15. 3±0. 3Ma)与中酸性寄主岩石在误差范围内一致,也符合了岩浆混合作用的存在。闪长质包体化学成分上类似高Mg埃达克岩(MgO=3. 53%～6. 62%,Sr/Y=20～57,(La/Yb)N=51～64),具有低SiO_2(52. 44%～59. 45%),高K_2O(3. 19%～5. 62%),高相容元素(Ni=86×10~(-6)～146×10~(-6); Cr=102×10~(-6)～228×10~(-6))的特征,∑REE高于中酸性寄主岩浆岩,且轻重稀土分异明显((LREE/HREE)N=21～23),富集LILE(Rb=189×10~(-6)～284×10~(-6),Sr=498×10~(-6)～658×10~(-6),Ba=1247×10~(-6)～1378×10~(-6)),相对亏损HFSE(Nb、Ta、Ti),在稀土元素配分图及微量元素蛛网图中闪长质包体介于冈底斯带碰撞后时期的超钾镁铁质岩(来源于富集的岩石圈地幔)与甲玛中酸性寄主岩浆岩(主要来源于加厚新生下地壳)之间,Hf同位素(ε_(Hf)(t)=-0. 9～4. 6)同样也介于超钾镁铁质岩与花岗闪长斑岩(代表中酸性寄主岩浆)之间。这些特征说明闪长质包体是富集的岩石圈地幔部分熔融形成的镁铁质岩浆与加厚新生下地壳部分熔融形成的中酸性岩浆发生混合的产物,同时指示了东冈底斯带中新世时期也存在岩石圈地幔伸展对流减薄事件,以及证实了南拉萨地体广泛分布的高钾埃达克质岩在形成过程中,伴随着与富集岩石圈地幔来源的超钾镁铁质岩浆发生不同程度混合。此外,富集的岩石圈地幔部分熔融形成的镁铁质岩浆的混入,将会为中酸性岩浆系统加入大量的水和金属物质,这也是控制甲玛超大型斑岩-矽卡岩型矿床形成的关键因素。     

系统聚类和主成分分析在现代沉积环境划分中的应用-以海南新村港潟湖为例

An understanding of the sedimentary environment in relation to its controlling factors is of great importance in coastal geomorphology,ecology,tourism and aquaculture studies.We attempt to deal with this issue,using a case study from the Xincun Lagoon,Hainan Island in southern China.For the study,surficial sediment samples were collected,together with hydrodynamic and bathymetric surveys,during August 2013.Numerical simulation was carried out to obtain high-spatial resolution tidal current data.The sediment samples were analyzed to derive mean grain size,sorting coefficient,skewness and kurtosis,together with the sand,silt and clay contents.The modern sedimentary environments were classified using system cluster and principal component analyses.Grain size analysis reveals that the sediments are characterized by extremely slightly sandy silty mud(ESSSM) and slightly silty sand(SSS),which are distributed in the central lagoon and near-shore shallow water areas,respectively.Mean grain size varies from 0 to 8.0Ф,with an average of 4.6Ф.The silt content is the highest,i.e.,52% on average,with the average contents of sand and clay being 43% and 5%,respectively.There exists a significant correlation between mean size and water depth,suggesting that the surficial sediments become finer with increasing water depth.Cluster analyses reveals two groups of samples.The first group is characterized by mean grain size of more than 5.5Ф,whilst the second group has mean grain size of below 3.5Ф.Further,these groups also have different correlations between mean grain size and the other grain size parameters.In terms of the tidal current,the average values of the root mean square velocity(RMSV) are 7.5 cm/s and 6.9 cm/s on springs and neaps,respectively.For the RMSVs that are higher than 4 cm/s,a significant positive correlation is found between the content of the 63–125 μm fraction and the RMSV,suggesting that the RMSV determines the variability of the very fine sand fraction.Based on system cluster and principal component analyses(PCA),the modern sedimentary environments are classified into three types according to the grain size parameters,RMSVs and water depth data.The results suggest the importance of grain size parameters and high-spatial resolution hydrodynamic data in differentiating the coastal sedimentary environments.     

加卸载应力作用下煤岩渗透率演化模型研究

为研究开采过程中煤岩力学行为及渗透率演化规律,运用含瓦斯煤热-流-固耦合渗流伺服试验系统,进行了不同加卸载条件下原煤力学及渗流试验,分析了加卸载应力作用对煤岩变形及渗流规律的影响,得到了剪胀角随塑性剪切应变的变化关系,发现了塑性剪切应变在1.6%左右会出现剪胀角急剧变化的现象。根据试验现象和结果,考虑煤岩结构对渗透率的影响,对煤岩在弹性阶段和屈服损伤后的结构进行简化,基于火柴棍模型及渗流理论分析,从应变的角度出发,探讨了加卸载应力对煤岩渗透率的影响,建立了两个不同阶段的渗透率模型（即弹性阶段和损伤阶段）,基于不同阶段的渗透率模型和剪胀角规律,构建了煤岩全过程渗透率模型。所构建的渗透率模型与试验结果对比吻合效果较好,验证了该模型的适用性,可以为实现煤与瓦斯共采提供一定的理论依据。