中国城市地质发展历程与特点——兼谈惠州城市地质发展前景

城市地质研究的缺失或滞后是阻碍城市发展的瓶颈之一。本文根据CNKI数据库中城市地质相关论文产出特点,结合城市化发展历程,将我国城市地质研究进程分为“蹒跚起步”、“夯实基础”、“摸清家底”、“全面发展”和“精准研究”五个阶段。结合惠州市城市发展中存在的问题,认为未来城市地质的发展应基于多因素城市地质综合调查,通过多学科融合,围绕城市地质安全、城市地质灾害监测、城市地质资源环境承载力评价、国土资源开发适宜性评价、城市地下空间资源开发利用及城市三维地质建模进行深入研究,为城市发展规划提供地质依据。     

海潮引起的包气带中的气压波动

研究了临海浅层潜水含水层中由海潮波动引起的包气带气流变化。所考察的系统由三层构成：上层和中间层为非饱和半渗透层;下层具有良好的透水性,潜水面位于其中。建立了描述非线性气水两相流模型,然后通过对模型的线性化假设,推导出气压波动的解析解,并用该解析解分析解释了香港某国际机场沥青路面下由海潮引起的气压波动。     

承压含水层井孔储存效应对气压波动引起的井孔水位波动的影响

定量研究了井孔储存量对气压波动引起的承压含水层井水水位波动的抑制和滞后效应,建立了相应的数学模型,并推出了其解析解,给出了承压含水层井孔水位波动与气压波动的定量关系.分析发现,对于常见承压含水层完整井来说,当其井径大于0.1m时,井孔储存量对气压波动引起的井水水位波动具有明显的控制和滞后效应.随着井径的增大或者含水层水力扩散系数的减小,气压波动引起的井水水位的波动减弱.当井径无穷大或含水层水力扩散系数无穷小时,井水水位不再随气压波动;反之,当井径无限小或含水层水力扩散系数无穷大时,井水水位则正好以反相位随气压波动,且井水水位波动幅度和气压波动幅度之比刚好为气压效应系数.     

利用背景噪声层析成像研究济南浅层横波速度结构

城市地球物理探测面临众多人文挑战,像城市交通、密布电网、参差楼群等,对应用不同方法进行数据处理分析提出了技术挑战,需要用创新的方式和技术进行城市探测。为探索和发展适用于城市地下空间资源开发利用的地球物理探测新技术,中国地质科学院地球深部探测中心第一次启动了城市地下空间勘查评价试点工程,并选择济南市作为试点城市,试验短周期密集台阵噪声层析技术,并取得了较好成效。获得的主要认识如下：(1)在非弥散场或非均匀噪声场源的人文干扰较为严重的城市区域,通过长时间的噪声信号的采集,可获得高信噪比的面波信号,因此密集台阵噪声成像技术适应于城市地下空间的背景岩层结构探测工作。(2)本次研究提取出了周期范围为0.2～1.5 s的高信噪比面波信号,并取得与实际地质特征相一致的横波速度结构信息。(3)从横波速度结构特征来看,研究区300 m以浅,主要岩性为灰岩且主要分布于研究区西侧,而侵入岩体主要分布于东侧,中间存在一个明显的分界面,指示存在一个近南北向的隐伏断裂。随着深度的增加,大面积的侵入岩体展布于深层,灰岩只在北侧局部有显现。总体来说,本项研究证明了密集台阵噪声层析方法能够适用于人文干扰严重的城市地下空间背景岩层结构探测,这一成果对认识研究区地下结构、地震防灾、工程应用具有重要指导意义。     

一种现场测定海底沉积物渗透系数的新方法

介绍了潮间带地区,海潮引起海水位变动时,一种原位测定海底沉积物渗透系数的新方法.该方法不仅可以测定海底沉积物水平和垂向的渗透系数,还可对海底沉积物中任意倾斜方向的渗透系数给予测定,这一点是传统测定沉积物渗透系数的方法所无法达到的.通过所测数据,我们可以画出表征含水层渗透系数的椭圆,从而确定海底沉积物各相异性的性质,这一结果对于研究地下水流动、河水泄流及海底沉积物中污染物的运移意义十分重大.该方法能有效的用于不同海洋地质情况,并且相比颗粒分析、渗透仪、和抽水试验等其他方法更经济,更实用.     

冷泉羽状流多波束水体声学探测技术与应用

海底冷泉作为地球水圈与下伏岩石圈之间物质和能量交换的重要场所,其广泛发育于主动大陆和被动大陆边缘、深海扩张中心、汇聚板块边界、弧前盆地、断层以及泥火山发育区等区域。研究海底冷泉对于海洋工程安全、天然气水合物开发、海洋油气勘探、全球气候变化、碳循环和极端生物群落等方面具有重要意义。本文在系统总结海底冷泉探测技术方法的基础上,重点阐述了多波束水体声学探测技术及海底冷泉羽状流特征反演方法,对海底冷泉系统探测技术方法完善和应用具有重要意义。     

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潮间带海水一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.     

青藏高原30—40ka B.P.暖湿气候事件对川西河谷地质环境的影响

青藏高原在末次冰期晚期(30—40 ka B.P.,相当于MIS3a阶段)出现的暖湿气候事件强烈地影响了川西高原东缘河流地质生态环境。表现在深切河谷中普遍发育大型滑坡、泥石流、冲洪积扇体等灾变事件和古堰塞湖沉积。本文重点剖析了岷江上游、大渡河中游大型堵江事件的地形地貌特点、沉积物发育特征、沉积年代学、新构造背景等,同时分析了黄河上游玛曲段大型冲-洪积扇体的沉积特征与时代。结果表明在川西高原东缘深切河谷普遍存在距今30—40 ka时期的堵江事件,而这一时期在黄河上游发生大型冲-洪积事件和黄河袭夺若尔盖古湖事件,二者均与青藏高原末次冰期暖湿事件同步。研究认为这期急剧气温变化增强了河谷侵蚀和卸载能力,而东缘强烈的地震断层活动又触发了突发事件的发生,暖湿气候事件与新构造运动在时空上的耦合共同塑造了晚更新世晚期川西高原东缘深切河谷系统特殊的地质生态环境及其演变。     

广东省潼湖生态智慧区浅层地球物理探测与地层物性分析

地质灾害、活动断裂、特殊岩土体和古河道等是影响城市浅层地下空间开发安全的主要地质问题,对于这些地质问题的探测主要采用地球物理无损检测方法。潼湖生态智慧区是国家生态文明建设示范区和惠州智慧城市地下空间开发中的重要区域,浅层地球物理探测与地层物性分析为潼湖生态智慧区城市发展及地下空间开发利用提供详细的地质、岩土和地球物理数据,是构建该地区地下空间模型的必备要素。虽然目前已经开展了针对本区域的基础地质探测研究工作,然而服务于精细地质结构与地层划分的综合地球物理研究还处于空白。针对浅层地下空间探测精细程度低和传统探测方法分辨率有限的问题,本文综合利用浅层反射波地震方法、混合源面波S波速度成像方法、三分量谐振波阻抗比值方法以及综合测井方法对该地区浅层地下空间(200m)进行了高精度地层划分和断层展布精细解释。在浅层地震反射波方法划分厚层和大尺度断层的基础上,利用主动源和被动源微脉动阵列法获得更加精细的浅层地层和构造特征,采用三分量地震频率谐振方法识别浅层土壤层分层,弥补了单一方法在不同深度范围上的探测信号低精度缺点,探讨了潼湖地区地层与地球物理的响应特征,构建了详实的地层物性和地球物理参数关系,为后续的建模提供基础数据。     

燕山运动“绪动/A幕”的本意及其锆石 U-Pb年代学制约

"燕山运动"提出已有90余年。该概念从产生之日到现在一直存在着巨大争论。本文首先回顾了该概念的原始含义及其存在的逻辑问题。翁文灏将燕山运动分为三个阶段:"绪动"阶段、即A幕;火山幕、或称为中间幕;B幕。"绪动/A幕"的本意指上火山岩系下部砾岩与煤系地层之间的不整合事件。需强调翁文灏所谓的上火山岩系包括了主体的火山岩和火山岩之下的砾岩。这套砾岩在辽西为海房沟组、在北京西山为龙门—九龙山组。翁文灏认为砾岩产生于燕山运动的"绪动/A幕",但"绪动/A幕"与"火山幕"的关系翁文灏认为难以阐述清楚。翁文灏在提出燕山运动(Yenshan movement)之后、丁文江提出了燕山期运动(Yenshanian movement)的名词。后续的研究者多因循"燕山期运动"的思想,但在中文表述中几乎只使用"燕山运动"的文字表述,这造成了逻辑上理解的差异,二者显然是不同的概念范畴,需予以区分。理清原始概念之后,本文通过位于北京西山雁翅镇田村、淤白村附近的钻孔和探槽,揭露出北京西山九龙山组底部的一套厚约12m火山凝灰岩。凝灰岩之下发育一套砾径可达2m、碳酸岩质的砾岩,与其下寒武纪地层呈不整合接触,代表"绪动/A幕"的不整合面。凝灰岩的锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学测试揭示了154Ma和161Ma两期年龄,前者限定了九龙山组的底界年龄,后者可能代表了"绪动/A幕"发生的最早火山响应。最后本文依据不整合面穿时性特点指出位于龙门—九龙山组砾岩之下的不整合面在空间上应收敛于髫髻山组火山岩之下的不整合面。而龙门—九龙山组砾岩与髫髻山组火山岩具有同时异相的空间特征。