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南水北调前后北京平原区地下水和地面沉降演变特征

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地质学报 2024年第2期98卷 591-610页

作者：雷坤超北京市地质环境监测所北京100195 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室北京100029

超量开采地下水引发的地面沉降已成为制约北京区域社会经济可持续发展的重要因素之一。2014年12月,南水北调中线工程正式通水,每年向北京输水超过10×10^(8)m^(3),改变了北京供水格局,也为地下水压采、涵养及控制地面沉降创造了条件。... 详细信息

超量开采地下水引发的地面沉降已成为制约北京区域社会经济可持续发展的重要因素之一。2014年12月,南水北调中线工程正式通水,每年向北京输水超过10×10^(8)m^(3),改变了北京供水格局,也为地下水压采、涵养及控制地面沉降创造了条件。本文利用多种监测数据,分析南水进京前后,北京平原区地下水和地面沉降的变化;研究不同水位变化模式下不同岩性及深度土层的变形特征;计算土层不同变形阶段的弹性和非弹性储水率;并对黏性土层产生较大残余变形和滞后变形的原因进行了探讨。结果表明:①2015~2020年,平原区大部分地区第一至第四含水层组地下水位逐渐上升,地面沉降呈减缓的趋势。②第二和第三压缩层组是沉降主要贡献层,除平各庄和榆垡站外,其余各站第三压缩层组沉降占比逐渐增大,沉降主控层有向深部转移的规律。③平原区北部和东部,第二和第三压缩层组对应的地下水位由降转升。在水位下降阶段,土层呈塑性和蠕变变形;水位上升阶段,土层以塑性变形为主,部分时间出现弹性变形,具有黏弹塑性。平原区南部,地下水位始终持续下降,土层变形始终呈塑性和蠕变变形。含水砂层则主要呈弹性变形。④土层变形的不同阶段,弹性和非弹性储水率并不是恒定的,随着地下水位下降,储水率呈减小的趋势。⑤黏性土层存在较大残余变形和变形滞后的原因,一是非弹性储水率大于弹性储水率,二是黏性土层的弱渗透性。

关键词：北京平原区南水北调工程地下水和地面沉降土层变形储水率

数值模拟超高密度热流下红外窗口材料的受热冲击

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硅酸盐学报 2024年第3期52卷 862-873页

作者：杨国健孙鹏王跃忠李莎莎朱彤彭志勇廉伟艳杨国永杨科宋惠刘华松江南中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江宁波315201 天津津航技术物理研究所天津市薄膜光学重点实验室天津300192

超高速飞行器光电探测技术对红外窗口材料提出了苛刻要求,通过数值模拟,研究了超高密度热流(3~8 MW/m^(2)、时间5 s)作用下,尺寸为φ50 mm×2 mm的蓝宝石、硫化锌(ZnS)及金刚石3种红外窗口材料在倾斜角10°~90°极端工况下的表面温度、... 详细信息

超高速飞行器光电探测技术对红外窗口材料提出了苛刻要求,通过数值模拟,研究了超高密度热流(3~8 MW/m^(2)、时间5 s)作用下,尺寸为φ50 mm×2 mm的蓝宝石、硫化锌(ZnS)及金刚石3种红外窗口材料在倾斜角10°~90°极端工况下的表面温度、热应力及其分布,并比较了有、无制冷的影响。系统分析了在面临超高密度热流时,红外窗口材料的使役性能,以及对材料的性能要求,并比较了3种材料的差别。结果表明,与金刚石相比,蓝宝石、ZnS等传统红外材料由于导热性能相对较差,受热冲击时热量在短时间内来不及疏散,导致窗口温度过高或热应力过高而失效。无论有无制冷,从驻点温度方面进行分析,蓝宝石小于ZnS;从热应力来看,蓝宝石大于ZnS。由于它们的热导率低[环境,制冷反而可能带来更高的失效风险。金刚石由于超高的热导率[约为2 000 W/(m·℃)],窗口温度相对更低、热应力更小且分布更均匀,极大减轻了窗口失效风险,且制冷条件下其优势十分明显,能够满足8 MW/m^(2)超高密度热流极端工况要求。相关研究可为新一代超高速飞行器红外窗口的设计、选材及应用提供了参考。

关键词：数值仿真红外窗口材料超高速飞行器热流金刚石

上覆板块对大陆深俯冲构造响应:以胶辽地区为例

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岩石学报 2024年第8期40卷 2287-2305页

作者：孟令通林伟任志恒杨进辉李金雁中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化与环境演变全国重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院新疆生态与地理研究所乌鲁木齐830011

在大陆深俯冲形成的超高压造山带中,由于超高压岩石折返构造的强烈改造,板块汇聚过程中的收缩构造难以在造山带内部识别,进而影响了对造山过程的完整认识。上覆板块,由于其构造部位的特殊性,较少受折返构造的影响,较大可能地记录了板块... 详细信息

在大陆深俯冲形成的超高压造山带中,由于超高压岩石折返构造的强烈改造,板块汇聚过程中的收缩构造难以在造山带内部识别,进而影响了对造山过程的完整认识。上覆板块,由于其构造部位的特殊性,较少受折返构造的影响,较大可能地记录了板块汇聚过程的收缩构造,成为理解板块汇聚过程和演化的关键地区。本文以华南板块大陆深俯冲过程中苏鲁超高压造山带上覆华北大陆岩石圈的构造响应为切入点,以胶辽地区为研究靶区,运用多尺度构造解析的方法,综合前人研究成果开展三叠纪收缩构造的流变学特点研究,结合造山带内部变形特征,探讨苏鲁超高压造山带及其上覆板块构造演化过程和动力学机制。研究结果表明,上覆板块在华南-华北汇聚过程中经历了早期上部向NE剪切的逆冲构造和晚期上部向SW剪切的反冲构造。早期收缩构造表现为胶北地体莱西单元早-中三叠世上部指向NE的韧性变形,辽东地体中-晚三叠世上部指向NE的韧性变形和极性向NE的褶皱-逆冲构造;从南向北,变形层次渐浅,时间渐新。晚期收缩构造主要表现为胶北地体林寺山单元晚三叠世早期上部指向SW的韧性变形和辽东地体层次较浅的上部向SW剪切的反冲构造。综合苏鲁超高压造山带晚三叠世晚期造成超高压变质岩石折返的伸展构造,我们建立了华南-华北板块汇聚的三阶段演化模型。我们认为华南板块的低角度-平板俯冲可能是造成上覆华北板块强烈收缩构造发育的重要原因。此外,华南-华北NE-SW向汇聚,但俯冲板块造山后折返方向为NW-SE向,造就了现今苏鲁超高压造山带的构造格局。

关键词：大陆深俯冲上覆板块三叠纪NE-SW向收缩构造构造解析苏鲁超高压造山带

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希夏邦马峰地区矽卡岩型稀有金属矿化:岩石学特征、成矿时代及其地质意义

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岩石学报 2024年第5期40卷 1527-1547页

作者：侯康师王佳敏胡方泱杨雷岩石圈演化国家重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 成都理工大学地球科学学院成都610059

近年来,喜马拉雅稀有金属找矿工作和成矿研究不断取得突破,喜马拉雅已成为我国新的战略性矿产资源基地。本次研究对希夏邦马峰地区的吉隆岩体北部扎龙沟、岗布以及聂拉木北部等多处的矽卡岩进行了岩相学、矿物学和年代学研究,指出该区... 详细信息

近年来,喜马拉雅稀有金属找矿工作和成矿研究不断取得突破,喜马拉雅已成为我国新的战略性矿产资源基地。本次研究对希夏邦马峰地区的吉隆岩体北部扎龙沟、岗布以及聂拉木北部等多处的矽卡岩进行了岩相学、矿物学和年代学研究,指出该区域广泛发育石榴子石、透辉石、符山石、绿帘石和角闪石等典型矽卡岩矿物。研究结果显示,扎龙沟矽卡岩具有明显的Li-Be-Sn矿化现象,成矿元素主要赋存在符山石(Li:469×10^(-6)~3162×10^(-6);Be:47.9×10^(-6)~2010×10^(-6);Sn:58.1×10^(-6)~1767×10^(-6))和云母(Li:2900×10^(-6)~3570×10^(-6))中,且云母中Rb(1572×10^(-6)~2364×10^(-6))、Cs(390×10^(-6)~749×10^(-6))、Ga(68.2×10^(-6)~111×10^(-6))元素含量较高;岗布矽卡岩以Li-Be矿化为主,赋存矿物为符山石(Li:833×10^(-6)~1624×10^(-6);Be:401×10^(-6)~1664×10^(-6);Sn:87.8×10^(-6)~181×10^(-6))和榍石(Sn:30340×10^(-6)~48600×10^(-6));聂拉木矽卡岩以Sn矿化为主,赋存矿物为石榴子石(92.3×10^(-6)~571×10^(-6))和绿帘石(86.0×10^(-6)~2003×10^(-6))。榍石U-Pb定年结果显示,扎龙沟矽卡岩形成于19~18Ma,岗布和聂拉木矽卡岩形成于24~23Ma,分别与已报道的钠长石花岗岩、电气石白云母淡色花岗岩时代一致,是岩浆出溶的热液流体交代围岩的产物,反映喜马拉雅稀有金属阶段性成矿特点。榍石Zr和黑云母Ti等温度计结果结合矿物成分表明,矽卡岩化过程中,热液流体温度从~680℃降低至~520℃,晚期均以氧化环境为主。进变质过程中脱CO 2导致原岩孔隙度增加,为后续成矿流体的加入和热量传输提供通道;退化蚀变过程中体积增大,岩石产生构造裂隙,控制成矿矽卡岩最终产出形态。综合研究表明,淡色花岗岩在藏南拆离系驱动下高度分异演化造成Li、Be、Sn等元素富集,晚期出溶的热液流体与碳酸盐岩围岩发生接触交代变质和矽卡岩化反应,是吉隆-聂拉木一带矽卡岩型Li-Be-Sn矿化的主要机制。我们指出,喜马拉雅造山带具有很好的矽卡岩型稀有金属成矿前景,未来应加强对接触变质带和围岩蚀变的研究,以寻找更多稀有金属矿床。

关键词：喜马拉雅矽卡岩稀有金属成矿接触交代变质热液流体

埃迪卡拉纪晚期年龄新制约：陕西宁强高家山剖面碳酸盐岩和锆石U-Pb年龄证据

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地质通报 2024年

作者：高继苇黄子航孙子威王晓红刘瑾肖媛媛中国科学院海洋地质与环境重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院大学崂山实验室中国科学院海洋研究所所级公共技术中心山东科技大学地球科学与工程学院中国科学院海洋大科学中心

高家山剖面是研究埃迪卡拉纪末期环境变化和生物多样性的重要窗口，因此确定其地层年龄具有十分重要的意义，然而对该剖面年龄的准确制约尚存争议。高家山剖面自上而下可分为藻白云岩段、高家山段、碑湾段。本文选择这三段碳酸盐岩和高... 详细信息

高家山剖面是研究埃迪卡拉纪末期环境变化和生物多样性的重要窗口，因此确定其地层年龄具有十分重要的意义，然而对该剖面年龄的准确制约尚存争议。高家山剖面自上而下可分为藻白云岩段、高家山段、碑湾段。本文选择这三段碳酸盐岩和高家山段下部一套沉凝灰岩分别进行碳酸盐岩和锆石U-Pb定年。结果显示，高家山段中部含化石层灰岩（18GJS-27-2）地层年龄（534±12Ma）（n=58，MSWD=1.8），沉凝灰岩锆石年龄范围543～2569Ma，最年轻的碎屑锆石组加权平均年龄（（546±9）Ma；n=4，MSWD=0.17）与前人粉砂岩锆石年龄548Ma一致。从而为高家山地层形成于灯影组时期（551～539Ma）提供了新的年代学证据。因此，高家山剖面与华南扬子地区灯影组钢厂、西河、关公梁等碳酸盐岩-硅质碎屑岩的交替层类似，可作为华南扬子地区灯影组的等时地层标志。

关键词：高家山碳酸盐岩U-Pb定年锆石U-Pb定年埃迪卡拉纪

我国近海生态环境灾害发生的生源要素驱动机制及健康调控

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应用生态学报 2024年第2期35卷 564-576页

作者：邢建伟宋金明袁华茂李学刚段丽琴曲宝晓王启栋马骏王越奇戴佳佳中国科学院海洋研究所中国科学院海洋生态与环境科学重点实验室山东青岛266071 中国科学院大学海洋学院山东青岛266400 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266400

近几十年来,我国近海生态环境在气候变化和高强度人类活动等多重压力下发生重大变化,以赤潮和绿潮为代表的有害藻华发生次数和规模呈快速增长态势,同时海水低氧和酸化等环境问题也日渐突出,迫切需要探明海洋生态环境灾害的发生机制和防... 详细信息

近几十年来,我国近海生态环境在气候变化和高强度人类活动等多重压力下发生重大变化,以赤潮和绿潮为代表的有害藻华发生次数和规模呈快速增长态势,同时海水低氧和酸化等环境问题也日渐突出,迫切需要探明海洋生态环境灾害的发生机制和防治措施。本文首次阐明“海洋生态环境灾害”概念的内涵,并从营养物质外源输入、海洋有机质矿化分解与营养盐再生、近海水体营养盐结构异常等方面系统阐释了我国近海生态环境灾害发生的生源要素驱动机制,指出日益增强的人类活动引发的陆源营养物质输入剧增以及生源要素入海后的复杂生物地球化学循环过程共同导致近海生态环境灾害的频发。在此基础上,结合本领域最新研究进展,提出了基于海水生源要素管理的近海生态环境健康调控思路。即基于陆海一体化战略,通过技术手段,从陆源减排、海岸带缓冲和近海治理链条式降低陆源污染物特别是无机氮的排放强度,并通过人为调控技术促进近海海水营养盐结构的正常化,从而达到降低和控制近海生态环境灾害发生的目的,改善和提升近海生态环境质量。

关键词：海洋生态环境灾害营养盐调控陆海统筹生态环境健康中国近海

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大洋硅藻席沉积与冰期旋回中的碳-氮循环

海洋地质与第四纪地质 2024年第1期44卷 96-108页

作者：蔡雯沁黄恩清柳双权田军同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092 中国科学院深海科学与工程研究所三亚572000

成席硅藻勃发与沉积埋藏过程链接了海洋有机碳生成-输出-埋藏以及大洋深部溶解无机碳的生成与储存的全过程,该过程及其对大洋碳-氮循环的潜在重大影响正引起学术界的关注。通过搜集整理一系列文献及数据,对成席硅藻在细胞层面的特殊功... 详细信息

成席硅藻勃发与沉积埋藏过程链接了海洋有机碳生成-输出-埋藏以及大洋深部溶解无机碳的生成与储存的全过程,该过程及其对大洋碳-氮循环的潜在重大影响正引起学术界的关注。通过搜集整理一系列文献及数据,对成席硅藻在细胞层面的特殊功能、勃发机制以及硅藻席沉积物的时空分布特征进行了总结,尝试讨论硅藻席沉积对轨道时间尺度上全球碳-氮循环的潜在影响。由于成席硅藻具有一系列特点,包括在弱光条件下生存、利用大液泡来存储营养盐和调控浮力、与固氮蓝细菌共生、尿素循环等,导致成席硅藻在寡营养的层化水体中或者大洋锋面处容易获得生存竞争优势并发生勃发。根据沉积记录,在第四纪冰期,热带-亚热带大西洋以及热带西太平洋-东印度洋出现大规模的Ethmodiscus rex硅藻席勃发并向海洋内部输出大量有机碳。有机碳中的绝大部分都在水柱中发生降解,只有少部分保存到海底沉积物中。推测硅藻席勃发贡献了冰期深海内部“呼吸碳库”的增长以及大气二氧化碳浓度的降低。由于***勃发加快了海洋上层营养盐的周转速率,因此也可能促进了冰期海洋氮储库的扩张。此外,氧同位素14/12期和4/2期间同时出现大洋无机碳碳同位素重值事件和热带-亚热带硅藻席勃发事件,二者之间可能存在机制上的关联。因此,成席硅藻是耦合大洋碳-氮循环的重要组成部分,进一步厘清地质历史时期硅藻席勃发规模及其在海洋元素循环中的作用,有助于解开冰期旋回尺度上的全球碳-氮循环之谜。

关键词：成席硅藻藻类勃发次表层水海洋生产力大洋呼吸碳库

新疆西昆仑大红柳滩花岗伟晶岩型锂矿叠加改造成矿特征:来自矿石构造、3D成像技术与年代学的约束

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岩石学报 2024年第2期40卷 553-570页

作者：洪涛胡明曦唐俊林蒋泽立张璋高俊徐兴旺中山大学地球科学与工程学院广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室广州510275 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519000 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院矿产资源研究重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 中国科学院地球科学研究院北京100029

花岗伟晶岩型矿床是大陆演化的直接产物,这类矿床易受后期岩浆、构造、变质等地质作用影响,使得矿床自身发生改造变形导致叠加改造成矿。叠加改造成矿不仅可以活化原有矿体,还有可能带来新的成矿物质。聚焦花岗伟晶岩型矿床的叠加改造... 详细信息

花岗伟晶岩型矿床是大陆演化的直接产物,这类矿床易受后期岩浆、构造、变质等地质作用影响,使得矿床自身发生改造变形导致叠加改造成矿。叠加改造成矿不仅可以活化原有矿体,还有可能带来新的成矿物质。聚焦花岗伟晶岩型矿床的叠加改造成矿过程解析有助于建立潜力矿集区勘查指标和部署找矿靶区。新疆西昆仑大红柳滩花岗伟晶岩型锂矿带是我国近年新发现的重要的稀有金属伟晶岩成矿带之一。我们通过细致的野外调查,发现了西昆仑大红柳滩花岗伟晶岩型锂矿带较好地保存了晚期韧性变形细粒锂辉石伟晶岩-细晶岩和岩脉截切早期粗粒锂辉石伟晶岩岩脉的现象。通过岩芯CT三维扫描技术,本文揭示了强变形带相对于粗粒锂辉石伟晶岩中锂辉石整体体积含量较大的现象,并且发现韧性变形的锂辉石伟晶岩主体由“书斜”结构的锂辉石、“云母鱼”结构的锂云母和重结晶的石英流动带组成。韧性变形的锂辉石伟晶岩中铌钽铁矿的U-Pb定年结果为~193±0.89Ma,具“云母鱼”结构的锂云母的原位Rb-Sr定年结果为~187Ma,指示区域上除了广泛存在的212~206Ma(铌钽铁矿U-Pb定年结果)的成矿事件,还存在193~187Ma左右的叠加改造成矿作用。结合区域上的大地构造背景,我们推测晚期岩浆穹窿造成的拆离断层是早期岩浆活动形成的伟晶岩和围岩发生二次韧性变形活化的可能成因,这对区域上的找矿勘查部署提供了一定的科学指导。

关键词：西昆仑伟晶岩型锂矿叠加改造成矿矿石结构

黄河流域跨区域科技创新合作现状与优化策略研究

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中国科学院院刊 2024年第6期39卷 985-999页

作者：张古鹏郭文波梁会玲张晶晶路东柱侯保荣梁艳段炜钰中国科学院大学公共政策与管理学院北京1000049 山东省海洋科学研究院(青岛国家海洋科学研究中心) 青岛266104 山东省科学技术厅济南250101 中国科学院海洋研究所青岛266000 中国科学院海洋研究所中国科学院海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室青岛266071

实现有效的跨区域创新合作,不仅有助于提升黄河流域整体的科技创新能力,而且对推进西部大开发战略,实现西部地区产业升级与跃迁至关重要。黄河流域各类企业、高校和科研院所构成的横跨各区域的创新合作网络有助于打破“信息孤岛”,帮助... 详细信息

实现有效的跨区域创新合作,不仅有助于提升黄河流域整体的科技创新能力,而且对推进西部大开发战略,实现西部地区产业升级与跃迁至关重要。黄河流域各类企业、高校和科研院所构成的横跨各区域的创新合作网络有助于打破“信息孤岛”,帮助各省级行政区及其所属城市在开放的科技创新合作平台中充分实现信息共享。文章构建了黄河流域跨区域创新合作网络中各省级行政区间的内部创新合作关系,以及流域内与流域外省级行政区间的外部创新合作关系,研究了内、外部创新合作关系网络反映出来的黄河流域科技创新合作的现状。结果显示,内部创新合作网络在空间上呈现东部密集、西部稀疏的不均衡分布格局,但密度近年有所增加;外部创新合作网络起初在空间分布上也不均衡,但近期合作的广度和深度大幅提升。研究表明,黄河流域科技创新合作仍存在诸多障碍:(1)黄河流域内部创新合作不足,大规模、整体性的创新合作网络尚不健全;(2)黄河流域跨区域创新合作网络作用难以充分发挥,缺乏全方位、多层次的跨区域制度协同运作机制。鉴于此,文章提出应从中央到地方,自上而下地完善创新协同合作体系,遵循“加强顶层设计—完善合作网络—增强合作意识—协调地区法规—组建跨区域联盟—营造协同创新生态—挖掘创新合作机会”的优化思路建设黄河流域科创走廊。

关键词：跨区域科技创新合作创新合作网络黄河流域科创走廊

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