地球科学与环境学报

北山造山带马鬃山泥盆纪花岗岩对古亚洲洋构造演化的制约

2025年01月15 00:00

北山造山带是一个地质构造复杂的区域,其构造演化和构造单元的划分一直是地质学界研究的热点问题。前人对该地区泥盆纪大地构造背景存在不同的观点,这些分歧主要源于对地质证据的不同解读和理论模型的差异。通过对该地区马鬃山泥盆纪花岗岩的详细分析,发现这些岩石具有显著的富K、贫Na特征,属于高钾钙碱性系列,可能来源于地壳深部的熔融过程。此外,这些岩石还显示出过铝质花岗岩的特性,这通常与特定的构造环境和源区成分有关。在稀土元素分布上,轻稀土元素和重稀土元素的明显分异,以及轻微的Eu异常,进一步指示了岩浆分离结晶过程中的复杂行为。该岩体相对富含Cs、Rb、Ba、Th、U和K等元素,而相对缺乏Nb、Ta、P和Ti等元素。利用LA-ICP-MS对锆石进行U-Pb定年分析,获得(396.3±3.5)Ma的年龄数据,说明岩体形成于早泥盆世。源区岩石主要由杂砂岩组成,可能指示了岩浆源区的沉积岩成分。马鬃山二长花岗岩的成因类型被确定为S型花岗岩,这类岩石通常与陆壳的重熔作用有关,其形成与地质历史上的同碰撞—后碰撞构造环境密切相关。综上所述,北山造山带的俯冲作用在早泥盆世已经结束,区域地质构造已经从俯冲阶段过渡到后碰撞阶段。

东天山镜儿泉花岗伟晶岩型锂铍矿中石榴子石的地球化学特征:岩浆过程和稀有金属矿化的指示

2025年01月15 00:00

石榴子石是花岗岩和花岗伟晶岩中的常见副矿物之一,能够保留岩浆演化和稀有金属矿化等重要信息。镜儿泉稀有金属矿床是东天山最为典型的花岗伟晶岩型锂铍矿床,其岩浆演化过程及Li-Be-Nb-Ta等稀有金属富集成矿动力学背景仍不清楚。对该矿床的白云母花岗岩和锂辉石伟晶岩中的石榴子石开展了电子探针(EPMA)及激光剥蚀电感耦合等离子质谱(LA-ICP-MS)仪原位微区主量、微量元素分析。结果表明:镜儿泉白云母花岗岩和锂辉石伟晶岩中的石榴子石主要以锰铝-铁铝榴石的固溶体形式产出,两端元组分总和超过95%,表现为富Mn、贫Ca的特征; 白云母花岗岩中石榴子石富集重稀土元素(HREE)、亏损轻稀土元素(LREE)并具有Eu负异常,而锂辉石伟晶岩中石榴子石则以重稀土元素亏损和Eu负异常显著为特征,且Y、Sc、HREE含量在伟晶岩阶段有下降的趋势。综上所述,镜儿泉锂辉石伟晶岩中的石榴子石为典型的岩浆成因,石榴子石中Li、Na、Y、REE等元素具有耦合替代现象,随着岩浆分异程度增加,REE和Y含量呈递减趋势。此外,富锂伟晶岩中石榴子石具有较高的Nb、Ta含量,对伟晶岩铌钽矿化具有重要的指示意义。

晚更新世以来长江流域河流阶地年龄数据库及其对成因分析的指示意义

2025年01月15 00:00

研究长江流域河流阶地的形成规律,对深入理解河流阶地的主要驱动因素,预测长江流域演化趋势以及保障沿岸人民生存发展具有重要意义。系统收集并整理了长江流域河流阶地的660条年代学数据,建立了河流阶地年龄数据库及其年龄概率密度函数,并探讨了长江流域河流阶地的形成机制。结果表明:近200 ka以来,长江流域中游和上游地区河流阶地概率密度曲线在约11 ka、约23 ka、约40 ka、约44.8 ka、约56.25 ka等多个时期出现了明显的峰值,这些峰值与全球气候变暖、黄土高原古降水量和洞穴氧同位素值的剧烈波动时期高度吻合,长江流域上游地区的河流阶地在山地地区的发育频率较高; 长江流域中游和上游地区河流阶地年龄概率密度曲线的峰值主要出现在全球气候突变期,且河流阶地在构造抬升强烈的时期及地区发育更广泛; 长江流域河流阶地是在构造运动和气候变化共同作用下形成的,其中气候的剧烈变化作为触发因子通过破坏河道稳定性,促使河流下切并形成阶地,而区域构造抬升运动则为河流提供了下切的空间,使得河流阶地对气候变化的响应更加敏感,从而推动了河流阶地的形成,尤其在气候相对变暖的时期,河流阶地的形成频率明显更高。

低应力水平下颗粒土的边界面本构模型

2025年01月15 00:00

低应力条件下土体的力学行为因颗粒嵌锁效应显著增强,表现出更高的摩擦角和剪胀性,工程设计中忽视这些特性可能导致不准确分析甚至引发地质灾害。在SANISAND-04边界面模型基础上进行扩展,通过引入颗粒间嵌锁强度参数,对模型的屈服面、临界状态面、边界面和剪胀面进行了改进,提出了SANISAND-L模型,并采用两种不同嵌锁强度的颗粒土三轴剪切试验结果对该模型进行了验证。结果表明:改进后的SANISAND-L模型只增加了一个模型参数,不仅能准确反映低应力水平下颗粒土的峰值和临界状态内摩擦角的提升,同时也能在较高应力水平下保持适用性; 该模型参数能通过低应力条件下的临界状态强度数据直接拟合获得; 对模型进行验证发现其显示出较好的预测能力; 在2 kPa有效围压下,该模型对Toyoura砂土峰值内摩擦角的预测相对误差低于2%,显著优于未考虑嵌锁效应的SANISAND-04模型(后者相对误差超过25%)。该模型结构简洁、参数标定方便,可在SANISAND-04模型的代码基础上直接修改实现,有助于更加精准地进行浅基础承载力、海底管道铺设等浅部土层工程问题的有限元模拟。

土工格室加筋非饱和土三轴试验

2025年01月15 00:00

为探索加筋非饱和土结构的变形和破坏特征,测试了非饱和土的土-水特征曲线; 同时,基于固结排水三轴试验测得不同净围压下基质吸力分别为30、80和130 kPa时非饱和素土和土工格室加筋土的应力-应变曲线,对比分析了不同基质吸力下素土和加筋土变形模量和抗剪强度指标; 此外,基于三轴试验结果分析了土工格室对非饱和土的约束围压大小。结果表明:随着轴向应变的增加和净围压的减小,土工格室加筋土的变形模量提高幅度逐渐增大; 非饱和土的有效内摩擦角受土工格室加筋作用的影响较小,由于土工格室的约束作用,加筋土的黏聚力和反映基质吸力对强度贡献的内摩擦角均有提高; 随着非饱和土基质吸力的增加和净围压的减小,由于剪胀趋势的增强,土工格室加筋土的变形模量和表观黏聚力提高幅度逐渐增加。

降雨事件下西南岩溶区地下水环境背景值获取方法探究

2025年01月15 00:00

地下水环境背景值是进行地下水超标成因判定及人为活动对地下水环境影响识别的重要标尺。西南岩溶区降雨丰富且时间不均,受降雨影响,岩溶地下水循环迅速,因此,探究降雨事件下西南岩溶区地下水环境背景值获取方法具有重要意义。分别利用水化学图法、Grubbs法和水化学图结合Grubbs法对降雨前后的水化学指标进行异常数据识别,并对比分析各方法识别异常数据效果,计算各指标的背景特征值。结果表明:在降雨前后,不同异常数据识别方法得出的地下水环境背景特征值均存在不同程度的差异,其中水化学图结合Grubbs法可将降雨事件的影响降至最低; 水化学图结合Grubbs法在降雨前识别异常数据22组,降雨后异常数据识别率为79.2%(19组),重复率为70.8%(17组),且在降雨前后得出的背景特征值聚集性更好,差异性更小。综上所述,降雨事件会影响岩溶区地下水环境背景值统计和表征,而水化学图结合Grubbs法为最优的降雨事件异常数据识别方法,建议地下水采样应尽量避开降雨事件,从而更准确地获取岩溶区地下水环境背景值。

基于洪水退水过程的喀斯特小流域径流组分与含水层储水结构

2025年01月15 00:00

岩溶含水层普遍发育复杂的管道和裂隙系统,对含水层储水结构的定量描述是岩溶水文地质研究中的一大难点,尤其是在小流域尺度上的挑战更为突出。以贵州省龙里县羊鸡冲喀斯特小流域为例,选取2019～2022年的4场典型洪水事件,通过水文时间序列分析和流量衰减分析对小流域洪水退水过程开展定量分析研究,识别水文过程中径流的组分及来源,进而揭示岩溶含水层的储水结构特征。结果表明:羊鸡冲小流域的洪峰流量衰减过程可以划分为坡面径流来水、岩溶管道来水、中宽裂隙来水和微裂隙-孔隙来水4个过程,各过程对应的径流成分占洪峰流量的比重分别为9.32%～10.32%、32.40%～36.35%、38.46%～40.87%、13.14%～19.41%,其中岩溶管道和中宽裂隙组分构成了流域洪峰流量的主要组成部分; 该小流域岩溶含水层的储水介质对应划分为岩溶管道、中宽裂隙和微裂隙-孔隙3种不同类型,其中岩溶管道和中宽裂隙构成了含水层最主要的储水介质,占比为78%～85%。

地空瞬变电磁法在复杂地形运营公路隧道岩溶勘查中的应用——以广西河池—百色高速公路为例

2025年01月15 00:00

针对传统地球物理方法在地形复杂条件下隧道突水突泥地质灾害勘查的局限性,采用结合地面与空中电磁信号的地空瞬变电磁法可以克服供电和负载的限制。以广西河池—百色高速公路金兰隧道为例,结合三维视电阻率成像技术,采用基于反函数原理的全域视电阻率计算方法,分析隧道区域三维视电阻率特征。该方法通过展示地下介质的电性分布,精确识别灾害源及导水通道,相比传统视电阻率计算,基于反函数原理的全域定义提升了探测的精度和深度。结果表明:地空瞬变电磁法结合全域视电阻率成像技术,能够精准定位隧道内的低电阻率区域,为隧道灾害抢险与治理提供了关键技术支持。

中国新质生产力发展水平时空格局、区域差异与演变趋势

2025年01月15 00:00

把握新质生产力的发展水平和时空异质特征,对于推进中国的高质量发展、实现中国式现代化具有重要意义。从新质劳动者、新质劳动对象和新质生产资料3个维度构建指标体系,运用标准差椭圆、空间自相关、Kernel密度估计、Dagum基尼系数分解和Markov链等方法,研究中国新质生产力发展水平的时空格局、区域差异和演变趋势。结果表明:①2012～2022年中国新质生产力发展水平逐年提升,呈现“东高西低、南高北低,整体全面提升”的时空变化特征和显著的空间集聚特征,冷点区域集聚在西北部地区,热点区域集聚在东部地区。②中国不同区域新质生产力发展水平的空间差异性逐渐加剧,东北部与中部、东北部与西部等区域之间的差异尤为突出。③中国新质生产力发展水平的演变过程具有长期性和持续性,存在“路径依赖现象”“马太效应”和显著的“空间溢出效应”,高水平邻域有助于促进新质生产力的发展,低水平邻域则会限制新质生产力的发展。

云南昭通地区滑坡隐患InSAR广域识别与监测

2025年01月15 00:00

云南昭通地区位于我国西南山区,受自然条件和人类活动影响,成为我国地质灾害多发地区之一。针对该地区开展滑坡隐患识别与监测对防灾减灾工作具有重要意义。采用R-index方法,分析了升降轨Sentinel-1A数据在该区域进行滑坡隐患识别的适宜性,为后续滑坡识别提供参考; 基于干涉图堆叠技术在研究区内共圈定出80处潜在滑坡隐患点,同时选取吉那古滑坡为典型灾害体,在获取升降轨Sentinel-1A数据雷达视线(LOS)向形变速率和形变时间序列的基础上,采用MSBAS InSAR技术获取吉那古滑坡2020～2021年的二维形变结果,并分析其二维时空形变特征。结果表明:2020年1月至2021年12月吉那古滑坡东西向累积形变最高达106.2 mm,垂直向累积形变达-100.3 mm。