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长江中上游流域过去千年极端洪涝事件重建与分析

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长江流域资源与环境 2024年第1期33卷 201-213页

作者：杨巨佳覃军李骁锐陈存昕中国地质大学(武汉)环境学院湖北武汉430074

以长江中上游流域为主要研究区域,根据历史文献资料、洪水题刻和现代水位数据重建该流域过去千年极端洪涝年,分析不同时期洪涝事件发生的规律和差异,主要结论如下:(1)用历史文献和题刻重建得到截止到建国前的45个洪涝年,平均18 a发生一... 详细信息

以长江中上游流域为主要研究区域,根据历史文献资料、洪水题刻和现代水位数据重建该流域过去千年极端洪涝年,分析不同时期洪涝事件发生的规律和差异,主要结论如下:(1)用历史文献和题刻重建得到截止到建国前的45个洪涝年,平均18 a发生一次,洪涝发生的年际分布不均;(2)现代器测水位数据对重建的洪涝年延长至2002年,补充了1954、1981和1998年3个年份,得到了一份1153~2002年长江中上游流域完整的洪涝年表;(3)对洪涝事件发生频率和气候背景分析发现,近千年来长江中上流域洪涝灾害的发生频率具有一定的波动性,且近两百年来有不断增加的趋势。洪涝年的发生频次和发生机理在不同时期有所不同:中世纪暖期和小冰期主要是由于二者气候差异造成的冷暖、季风和降雨带的不同,现代暖期则主要是受到了人类活动的影响,洪水事件发生频率和强度有增无减。

关键词：长江中上游历史记录重建极端洪涝气候变化

镉锌稳定同位素地球化学及其在土壤等地质体中的危害与治理研究进展

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中国地质 2024年第3期51卷 833-864页

作者：曹瑞芹杨忠芳余涛中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 中国地质大学(北京)数理学院北京100083

【研究目的】镉、锌既是重要的矿产资源,也是有害的重金属元素。随着多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)的发展,镉、锌等非传统稳定同位素体系的建立与应用使镉、锌地球化学研究水平迈上新的高度,镉、锌同位素体系建立与应用成... 详细信息

【研究目的】镉、锌既是重要的矿产资源,也是有害的重金属元素。随着多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)的发展,镉、锌等非传统稳定同位素体系的建立与应用使镉、锌地球化学研究水平迈上新的高度,镉、锌同位素体系建立与应用成为国际研究热点。【研究方法】本文通过查阅大量镉、锌同位素的相关文献,从镉、锌同位素的分析方法、分馏机制、自然界储库组成及应用领域进行了综述。【研究结果】(1)随着镉、锌同位素分析技术的不断改进,其同位素体系正在逐步建立;(2)地球各储库中的锌同位素组成已基本查明,镉同位素组成正处于数据积累阶段;(3)镉、锌同位素分馏机制主要包括吸附沉淀、生物作用、化学作用等,目前已逐渐被应用到指示行星分异、探明成矿机制、重建古环境、示踪污染源等多种领域中;(4)在解析重金属污染源时,多种同位素的联用有助于减小不确定性。【结论】在新型同位素分析仪器和技术的开发下,镉、锌同位素的研究拥有更大的发展空间。未来的研究重点主要包括对镉、锌同位素分馏机制、部分储库含量、应用领域进行完善。

关键词：土壤镉同位素锌同位素分析方法分馏机制同位素组成古环境重建同位素示踪修复技术环境地质调查工程

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页岩储层非构造裂缝研究进展与思考

地学前缘 2024年第1期31卷 297-314页

作者：丁文龙王垚王生晖刘霆锋张子游勾通张梦阳贺湘中国地质大学(北京)能源学院北京100083 中国地质大学(北京)海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室北京100083 中国地质大学(北京)自然资源部页岩气资源战略评价重点实验室北京100083

随着我国对非常规油气勘探理论的完善和技术的提高,页岩油气勘探开发不断获得突破,其战略地位也在不断上升。页岩储层的品质通常是制约其资源潜力的主要因素,其中裂缝是页岩油气富集、高产、稳产的关键。因此裂缝作为富有机质页岩储层... 详细信息

随着我国对非常规油气勘探理论的完善和技术的提高,页岩油气勘探开发不断获得突破,其战略地位也在不断上升。页岩储层的品质通常是制约其资源潜力的主要因素,其中裂缝是页岩油气富集、高产、稳产的关键。因此裂缝作为富有机质页岩储层重要的储集空间和渗流通道,其相关研究一直都是该领域内的重点。我国页岩储层内天然裂缝大量发育,而非构造裂缝同样比较发育,对页岩油气的富集和保存评价亦具有重要意义。目前对页岩储层构造裂缝的研究比较深入,而对页岩非构造裂缝的研究则相对薄弱。为此本文在充分调研近年来国内外页岩非构造裂缝研究成果的基础上,重点梳理了非构造裂缝的分类、识别与表征、主控因素、期次及演化序列等方面的研究进展。页岩储层非构造裂缝以成因和形态复杂、分布不规则、尺度较小为特征,依据成因机制差异可将其分为成岩缝、异常高压缝、层理缝和表生缝4个大类,它们的识别与表征目前主要还停留在定性描述的阶段;尽管不同类型的非构造缝主控因素存在差异,但均在不同程度上受控于沉积作用、成岩作用、矿物组分及含量、岩石力学性质,呈现出一定的共性。综合分析并指出了页岩储层非构造裂缝研究的关键问题及发展趋势:一是基于页岩储层岩心、薄片、成像测井、常规测井的典型特征,结合先进图像技术,建立不同类型不同尺度非构造裂缝综合有效识别与定量化表征新方法。二是针对页岩储层非构造裂缝的形成发育具有“多成因类型、多控制因素、多期次演化”的特点,并且页岩非构造裂缝的形成与演化与“古温压、古流体、古成岩”过程联系紧密。据此提出了利用页岩储层非构造裂缝中普遍存在的方解石等充填物的流体地球化学、同位素地球化学(C,O,Sr)及微区原位同位素年代学(U-Pb,Sm-Nd)等先进实验分析技术,综合确定页岩储层非构造裂缝形成时间和活动期次及演化序列是未来研究的关键手段。三是由页岩储层非构造裂缝发育程度与单因素主控因素之间的定性-半定量分析,向多个主控因素耦合控制下的非构造裂缝发育程度的定量研究方向发展,即采用数学方法确定不同主控因素对于裂缝发育程度影响的权重,并构建适合我国页岩非构造裂缝发育程度的综合指数与多个主控因素之间的定量关系模型。

关键词：页岩油气非构造裂缝裂缝分类主控因素裂缝发育程度裂缝期次

月球正面火山复合体穹窿形貌特征识别和聚类分析

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地球科学 2024年第3期49卷 1104-1118页

作者：殷浩林黄倩陈雨超赵健楠中国地质大学地球物理与空间信息学院地球内部多尺度成像湖北省重点实验室湖北武汉430074 中国地质大学地质探测与评估教育部重点实验室湖北武汉430074

月球火山穹窿是了解月球火山活动的重要窗口.利用高分辨率多源遥感数据,对月球正面的3个火山复合体区(Marius Hills和Rümker Hills位于风暴洋克里普地体,Gardner在风暴洋克里普地体外)里发育的火山穹窿进行形貌和铁钛元素特征提取,利... 详细信息

月球火山穹窿是了解月球火山活动的重要窗口.利用高分辨率多源遥感数据,对月球正面的3个火山复合体区(Marius Hills和Rümker Hills位于风暴洋克里普地体,Gardner在风暴洋克里普地体外)里发育的火山穹窿进行形貌和铁钛元素特征提取,利用这些特征参数进行层次聚类分析,并将所有穹窿划分为7个聚类(DC1~DC7);然后结合流变学、年代学和区域地质背景对3个火山复合体区的火山活动特征进行了综合分析.Marius Hills发育的火山穹窿数量多,高度和坡度较高,以中高钛为主,穹窿代表类型为DC7,岩浆活动时间跨度大(约2.6 Ga)、周期长,表明该区域存在多期次不同特征的火山活动.Rümker Hills发育的火山穹窿数量少,高度和坡度居中,以低钛为主,穹窿代表类型为DC1和DC4,活动时间相对集中(约0.8 Ga).Gardner及其周边区域发育的穹窿呈环状和带状分布,高度和坡度较低,以中低钛为主,岩浆活动时间持续约1.0 Ga,穹窿代表类型为DC6,该区域发生了多期次且复杂多样的火山活动.本研究揭示了月球正面火山复合体岩浆活动的复杂性,这种复杂性可能与岩浆源区及生热元素的不均匀分布情况有关.

关键词：月球火山复合体穹窿特征提取聚类分析遥感

分子动力学模拟中支持CIF蛋白质文件格式（英文）

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中国科学技术大学学报 2024年第3期 3-9页

作者：王恒越张志勇中国科学技术大学物理系

分子动力学(MD)模拟能够以非常精细的时间分辨率捕捉蛋白质的全原子动态行为，因此它已经成为蛋白质动力学研究的重要工具。当前有多种MD软件包被广泛使用。MD模拟需要从一个蛋白质初始结构开始，而初始结构一般来自蛋白质数据库(PDB)... 详细信息

分子动力学(MD)模拟能够以非常精细的时间分辨率捕捉蛋白质的全原子动态行为，因此它已经成为蛋白质动力学研究的重要工具。当前有多种MD软件包被广泛使用。MD模拟需要从一个蛋白质初始结构开始，而初始结构一般来自蛋白质数据库(PDB)。直到2014年，PDB文件格式一直是蛋白质结构的标准格式。然而，PDB格式存在一些内在缺陷，例如以固定宽度存储结构信息，这对于超大型蛋白质复合物来说存在问题。因此，CIF文件格式被提出来替代PDB格式，前者的特点是具有出色的扩展性。据我们所知，目前主流的MD软件包只支持PDB格式，而不直接支持CIF格式。在本研究中，我们修改了一个MD软件包GROMACS的源代码，使其能够支持输入CIF格式的蛋白质结构文件，并生成拓扑文件。这项工作将简化大型蛋白质复合物MD模拟中的预处理过程。

关键词：蛋白质数据库 PDB格式 CIF格式分子动力学模拟 GROMACS

地幔不均一性与地幔循环的多维表征和原因思考

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地质学报 2024年第3期98卷 662-679页

作者：郑建平刘为先王伟马强吴树成戴宏坤中国地质大学(武汉)地球科学学院湖北武汉430074 中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室湖北武汉430074

地幔早先经核-幔-壳分异形成,后受不同尺度对流和循环的影响,因而具有不均一性特征。近三十年来,地幔化学通过研究大洋玄武岩发现了多样地幔端元和非放射性同位素证据并证明了地幔不均一性,逐渐建全了地幔地球化学体系。然而,地幔不均... 详细信息

地幔早先经核-幔-壳分异形成,后受不同尺度对流和循环的影响,因而具有不均一性特征。近三十年来,地幔化学通过研究大洋玄武岩发现了多样地幔端元和非放射性同位素证据并证明了地幔不均一性,逐渐建全了地幔地球化学体系。然而,地幔不均一性如何对应于时空尺度的地幔循环,以及地球演化如何影响地幔不均一性等,仍不清楚。此外,地球物理研究显示,岩石圈厚度差异、中下地幔的波速异常体以及俯冲板片形态的观测为纵横向对流系统提供了空间不均一性证据支持。联合地球化学和地球物理手段对研究地幔不均一性至关重要,用好透视地幔成分与结构的“双目镜”已成为共识。本文从地幔不均一性结合地球化学场、地球物理的不同表现形式,以及现今及历史时期的洋陆格局的对比,多维度联系地幔循环和演化,思考了超大陆旋回与地幔不均一化的内在逻辑。强调了从全球演化角度看地幔不均一性的重要性和提出多手段联合建立地幔循环驱动模型的展望。

关键词：地幔循环地幔不均一性地球化学场地球物理场超大陆旋回

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深部过程和物质架构对大陆碰撞带Cu-REE成矿系统的控制:以冈底斯和三江碰撞带为例

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地学前缘 2024年第1期31卷 211-225页

作者：王瑞张京渤罗晨皓周秋石夏文杰赵云中国地质大学(北京)科学研究院地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

青藏高原是全球最典型的大陆碰撞带,发育世界级规模的斑岩Cu成矿带和REE成矿带,但目前尚不清楚大陆碰撞如何控制它们的形成。基本问题是:触发碰撞增厚的岩石圈熔融的机制,岩石圈架构与Cu-REE成矿的关系以及Cu-REE和挥发分的来源及成矿... 详细信息

青藏高原是全球最典型的大陆碰撞带,发育世界级规模的斑岩Cu成矿带和REE成矿带,但目前尚不清楚大陆碰撞如何控制它们的形成。基本问题是:触发碰撞增厚的岩石圈熔融的机制,岩石圈架构与Cu-REE成矿的关系以及Cu-REE和挥发分的来源及成矿机制。利用深反射地震和卫星重力数据的联合反演,结合大地电磁(MT)阵列和地球化学数据,对冈底斯正向碰撞带和三江侧向碰撞带的岩石圈结构进行了成像分析,探讨深部过程和物质架构对于Cu-REE成矿的控制。新生代印度大陆-亚洲大陆碰撞过程中,俯冲的印度大陆岩石圈发生了显著的撕裂,从而为软流圈上升流提供了通道,改造了上覆的岩石圈并引发融熔。这一过程产生超钾质熔体,这些熔体上升并在地壳底部积聚,其高的热流值和挥发分释放诱发了上覆新生下地壳的熔融形成富水岩浆,角闪石分离结晶造成岩浆氧化,这种富水高氧逸度的岩浆有利于Cu的迁移和富集。研究表明,三个关键因素形成了与碰撞相关的斑岩矿床:中等角度板片俯冲,板片撕裂和富硫化物新生下地壳的熔融。在三江侧向碰撞带的扬子克拉通边缘,由印度大陆俯冲或地幔对流驱动的热软流圈的垂直上升流和横向流动导致克拉通大陆岩石圈发生热侵蚀和部分熔融。克拉通边缘的大陆岩石圈先前经历了来自再循环海洋沉积物的富含REE和CO_(2)的流体的交代作用,从而富集了REE,后来又被沿着岩石圈不连续面(例如走滑断层、裂谷)上升的碳酸岩熔体携带,形成大型的碳酸岩型稀土矿床。而缺乏源区交代作用的克拉通大陆岩石圈的熔融可能会产生碳酸岩、超钾质岩和镁铁质岩熔体,但它们形成碳酸岩型稀土矿床的潜力有限。

关键词：大陆俯冲大陆碰撞板片撕裂 Hf填图新生地壳

二氧化锰改性粉煤灰制备及其对地下水中砷的吸附特性

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地球科学 2024年第3期49卷 1005-1016页

作者：王丽楠杨保国谢作明赵欣鑫石天池中国地质大学环境学院湖北武汉430078 宁夏回族自治区地球物理地球化学调查院宁夏银川750001 中国地质大学生物地质与环境地质重点实验室湖北武汉430078

高砷地下水在我国广泛分布,开发绿色高效的除砷材料对于促进地区发展和保障居民饮用水安全具有重要意义.采用共沉淀法结合NaOH水热处理技术制备了二氧化锰改性粉煤灰吸附材料MFA150,并研究其对地下水中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附特性.结果表... 详细信息

高砷地下水在我国广泛分布,开发绿色高效的除砷材料对于促进地区发展和保障居民饮用水安全具有重要意义.采用共沉淀法结合NaOH水热处理技术制备了二氧化锰改性粉煤灰吸附材料MFA150,并研究其对地下水中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附特性.结果表明,NaOH水热处理破坏了原始粉煤灰的玻璃体结构,且在这一过程中生成沸石相,粉煤灰比表面积由1.30 m^(2)/g增加至40.26 m^(2)/g.在负载MnO2后,MFA150比表面积达到148.82 m^(2)/g.此外,吸附材料表面-OH的含量显著增加,为As(Ⅲ)和As(Ⅴ)提供了更多的吸附活性位点.MFA150对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附过程符合Elovich模型和Freundlich模型.在中性条件下MFA150对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的吸附量分别达到2.55 mg/g和9.71 mg/g,酸性条件更有利于吸附.溶液中共存的HCO_(3)-和PO_(4)^(3-)会抑制As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附,而SO_(4)^(2-)对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的去除具有轻微促进作用.在模拟地下水中,MFA150对总砷的去除率达到91.90%.MFA150制备方法简单,制备原料廉价易得,吸附性能好有望用于含砷地下水处理.

关键词：高砷地下水粉煤灰锰氧化物吸附资源化利用环境地质

炼油污染场地地下水DOM三维荧光指纹特征及指示意义

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地球科学 2024年第6期49卷 2199-2212页

作者：李小倩刘鋆何宁洁宋晓东邢新丽刘运德中国地质大学环境学院湖北武汉430078 国家环境保护水污染溯源与管控重点实验室湖北武汉430078 中国地质大学生物地质与环境地质国家重点实验室湖北武汉430078 中国地质大学地质调查研究院湖北武汉430074

综合应用荧光峰识别、三维荧光光谱(excitation-emission matrix,EEMs)区域积分法、聚类分析和相关性分析等方法,探究污黄土高原某炼油厂污染场地地下水溶解性有机物(dissolved organic matter,DOM)三维荧光光谱特征及其对有机污染的指... 详细信息

综合应用荧光峰识别、三维荧光光谱(excitation-emission matrix,EEMs)区域积分法、聚类分析和相关性分析等方法,探究污黄土高原某炼油厂污染场地地下水溶解性有机物(dissolved organic matter,DOM)三维荧光光谱特征及其对有机污染的指示作用.结果显示,污染场地地下水DOM的EEMs表现出显著的石油类污染物的指纹特征.EEMs中表征苯和石油烃的区域Ⅰ和区域Ⅱ的荧光区域积分标准体积占总区域积分标准体积的55%~88%,与地下水样品有机污染组分的测试结果吻合.基于三维荧光指纹特征相似性的聚类分析揭示了污染场地地下水有机污染类型与空间异质性分布特征.污染地下水EEMs区域积分标准体积与有机组分、光谱参数、水化学组成的相关性分析,表明DOM的三维荧光指纹谱能够有效指示场地地下水的有机污染程度、组成特征和水化学的响应,为地下水污染监测和预警的有效提供示踪工具.

关键词：溶解性有机物荧光光谱指纹荧光光谱区域积分地下水有机污染炼油场地水文地质