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《大洋钻探五十年》书评

郑洪波 云南大学地球系统科学研究中心; 云南昆明650500

如果把大洋钻探比作人生,那么50岁的国际大洋钻探,历经沧桑,砥砺前行,波澜壮阔,功成名就,但也正面临重整旗鼓,再次出发;而20岁的中国大洋钻探,风华正茂,后来居上,年富力强,踌躅满志,但在新世纪地球系统科学的号角声中,能否站在巨人的肩膀上,整装出发,打造全球视野,引领地球科学的前沿?

  • 陆地水循环过程的综合集成与模拟

    关键词:陆地水循环    气候变化    人类活动    综合集成模型    

    在气候变化与人类活动的影响下,陆地水循环过程发生了明显改变,并导致了一系列资源环境问题。深入认识陆地水循环过程的变化机理,发展陆地水循环过程综合集成模拟技术,预估未来陆地水循环的变化趋势,是当前水循环研究面临的重要任务。主要关注人类活动影响下的大尺度(大河流域或大陆尺度)陆地表层系统水循环模拟,梳理了近年来陆地水循环过程综合集成与模拟相关的研究进展,指出当前大尺度陆地表层系统水循环模拟模型的主要问题是对自然过程与人类活动过程间相互作用描述不足,以及人类活动参数化方案的不完善。因此,完善人类活动参数化方案,构建陆地水循环过程的综合集成模型,是模拟研究的重要发展方向之一。同时,考虑多要素过程的综合集成模型有助于解释气候变化与人类用水活动影响水循环变化的关键机制,为探索变化环境下陆地水循环变化成因及其效应提供理论与实践基础,其结果将为区域水资源配置及应对全球变化的战略决策提供科学依据。

  • 基于单形进化优化算法的重力固体潮信号解混及谱相关分析

    关键词:重力固体潮    分解模型    独立成分分析    谱相关    潮汐谐波    

    为了揭示地球固体潮中谐波成分间的相关乘性调制关系与非相关叠加关系,并根据这些关系来分析重力固体潮信号中隐含的潮汐谐波。根据地球、月球与太阳旋转轨道的位置关系,建立了一个引潮力的正交分解模型。进一步,基于改进单形进化智能优化算法的独立分量分析的重力固体潮正交分解模型上,利用谱相关方法,对重力固体潮的独立成分进行谱相关分析,从而完整实现了潮汐谐波加性正交分解之后的乘性解调。最后,结合实际观测数据,并引入理论信号作为参考背景,利用以上模型与算法进行对比处理和分析。研究表明,所提出的模型与方法可以有效地实现潮汐谐波的正交分解,凸显能量较弱的长周期谐波分量,并从谱相关图谱中反映潮汐谐波调制关系的变化。

  • 海岸风蚀地貌研究进展与展望

    关键词:海岸    风沙地貌    风蚀地貌    

    分布广泛、成因复杂的风蚀地貌随着研究技术与手段的提高近期取得了显著进展,作为其重要类型之一的海岸风蚀地貌也日益受到关注。基于对国外不同时期海岸风蚀地貌研究的主要成果、国内海岸风蚀地貌研究现状及争议、国内海岸与内陆风蚀地貌研究进展等方面的概括总结,提出开展我国海岸风蚀地貌研究十分必要,近期可通过查明海岸风蚀地貌的类型与分布、明确不同海岸风蚀地貌的形态及变化特征、探讨典型海岸风蚀地貌形态变化与气流相互作用机理等开展我国海岸风蚀地貌发育过程与演变模式的研究。

  • 水系结构分形特征的研究进展

    关键词:水系    自相似    分形    分维数    影响因素    

    水系结构对流域调洪蓄水能力、区域景观格局、洪水径流过程和城市管网水网建设等有着重要的影响,定量描述水系结构特征是认识其结构变化规律的前提和基础。由于水系结构无特征尺度,使得分形理论在定量刻画其结构特征中得到广泛应用。通过归纳整理近年来国内外有关分形理论在水系结构特征方面的研究成果,对分形理论的发展进行了梳理,重点归纳总结有关水系分形结构的主要研究内容:水系分形模型的建立及特征参数的计算、水系分维影响因素的探究、水系分维的应用研究。针对3个主要内容分别进行了评述和探讨,指出分形理论在水系结构研究方面仍有广阔的应用研究价值和拓展空间,建立统一的水系分维数计算标准、开展多标度多影响因素下的水系分维研究,以及揭示水系分维数与相关物理现象中蕴含规律之间的关系将是未来的发展方向。

  • 海洋微塑料输运的数值模拟研究进展

    关键词:微塑料    数值模拟    输运    海洋动力过程    

    微塑料采样数据在时间、空间上的不连续性限制了对微塑料源、汇区域、传输途径及发展趋势的研究。采用现场调查与数值模拟相结合的方法,能够综合研究微塑料自身特征、气象及水动力环境因素对微塑料分布和输运的影响。主要从微塑料输运的数值模拟方法、模拟研究及应用方面综述微塑料模拟研究进展,可归纳为:微塑料输运模型主要驱动场(流场)的构建;风、海浪、地形和极端海况等环境因素对不同(粒径、密度和形状)微塑料粒子性质和输运过程的影响;数值模拟工具在微塑料清除研究中的应用。同时基于近年来数值模拟方法在微塑料研究中的应用,展望未来该领域需要关注的研究方向,包括结合实测数据和输运模型,研究微塑料的分布特征及演变规律;微塑料输运的相关参数(粗糙度、风拖曳系数、沉降速率和再悬浮速率和污损率等)对气象和水动力影响响应的模拟研究,相应的敏感性模拟实验结果需要与采样调查和实验室检测结果对比验证,以改进数值模型的经验参数和公式。

  • 《地球科学进展地展》杂志投稿须知杂

    关键词:地球科学    著录格式    文献类型    文后参考文献    法定计量单位    责任者    

    (2019年1月修订)《地球科学进展》(月刊)的主要任务是评述国内外地球科学研究新进展,介绍全球变化研究、可持续发展研究等综合性跨学科重大研究领域发展态势,报道边缘学科、交叉学科最新信息,推动高新技术在地球科学中的应用,促进地球科学与资源环境科学研究工作的发展,介绍国家自然科学基金项目选题意向,公布国家自然科学基金地球科学项目评审情况,宣传报道国家重点研发计划项目、国家攀登计划、国家自然科学基金项目等地球科学领域的最新研究成果和进展。

  • 流域盆地化学风化强度空间分布及控制因素研究:以长江和珠江为例

    关键词:流域盆地    化学风化强度    趋势面分析    长江流域    珠江流域    

    大型流域盆地化学风化对全球海陆物质循环和气候变化有着显著影响。许多学者提出了不同的化学风化指数,并对影响因素进行了研究。然而,目前对化学风化强度的定量刻画以及化学风化控制因素的认识仍存在不足。以长江和珠江流域盆地水系沉积物地球化学数据为例,利用化学蚀变指数(CIA)和帕克风化指数(WIP)定量刻画了化学风化强度,利用趋势面分析完成了空间分布特征研究,同时基于空间相关分析完成了化学风化强度同气温和降水的相关性分析。获得了以下结果:(1)长江流域CIA平均值为72.9,WIP平均值为34.2,指示中等强度风化;珠江流域CIA平均值为93.8,WIP平均值为6.4,指示强风化。(2)趋势面分析显示化学风化强度存在由北向南逐渐增强的趋势。局部地区的CIA和WIP异常值与该地区较高的年降水量和年均气温相吻合。(3)长江和珠江流域的化学风化同气候条件紧密相关。研究区内CIA和WIP同年均降水量和年均气温的相关系数均在0.85以上。综上,认为CIA和WIP可以作为定量刻画流域盆地化学风化强度的指标,趋势面分析较好地刻画了区域及局部分布特征。

  • 病毒对海洋细菌代谢的影响及其生物地球化学效应

    关键词:海洋病毒    海洋细菌    代谢    

    病毒是海洋生态系统中丰度最高的生命形式,其中超过90%属于浮游细菌(细菌和古菌)病毒,是海洋生态系统的重要参与者和海洋生物地球化学循环的重要驱动力。作为海洋浮游细菌主要的致死因子之一,病毒通过裂解宿主释放出大量的有机物和营养盐,调控宿主群落的代谢行为,进而影响生物地球化学循环。同时,伴随侵染的发生,病毒挟持宿主细胞的代谢系统完成自身的生命周期.从而改变宿主胞内的代谢途径和代谢产物。概述了病毒在个体层面和群落层面对海洋浮游细菌代谢的影响,及其对海洋元素循环的作用.评估了气候变化、环境因子对病毒调控细菌代谢的潜在影响.有助于人们对微生物参与的海洋生物地球化学循环的全面认识。

  • 南海西边界急流影响下的近惯性振荡特征分析

    关键词:近惯性振荡    偏移效应    背景环流    背景涡度    

    在利用南海西沙海域多年声学多普勒流速剖面仪(ADCP)观测流速资料分析近惯性内波运动的生成、传播等演变特征的过程中,发现冬季和夏季的近惯性振荡频率存在整体性的偏移效应。ADCP所处海域位于南海西边界急流区,冬季和夏季的背景环流分别为东北向和西南向,背景环流的方向性差异可能影响近惯性振荡频率的偏移效应。针对背景环流的不同方向,筛选出其对应的近惯性振荡信号.进行合成分析。探讨南海西边界急流如何影响近惯性振荡特征。从背景涡度的角度对这一影响机制做出了解释:夏季时,东北方向背景环流的水平剪切使得局地产生负的背景涡度,近惯性振荡频率往低频方向偏移(“红移”现象);冬季时,西南向背景环流的水平剪切导致局地产生正的背景涡度,近惯性振荡频率往高频方向偏移(“蓝移”现象)。

  • 库车坳陷迪北侏罗系深部储层孔隙演化特征与有利储层评价——埋藏方式制约下的成岩物理模拟实验研究

    关键词:库车坳陷    成岩物理模拟    深部储层    成岩作用    

    利用自主研发的成岩物理模拟系统,对库车坳陷迪北侏罗系粗砂岩储层在特有的埋藏方式下,即沉积早期长期浅埋、后期快速深埋、晚期构造抬升影响下的成岩演化过程开展成岩物理模拟实验。研究表明:随着模拟的温度、压力、埋深的逐渐增大和压实作用的持续加强,石英、长石等脆性颗粒出现裂纹。长石更易形成次生溶蚀;粗砂岩成岩样品的孔隙、孔喉和成岩流体中K,Na,Ca,Al,Si,Ti和Mn等主要阳离子均呈现一定的变化规律;自生矿物和黏土矿物发育,如方解石、石英、自生I/S混层和绿泥石等较常见。快速深埋藏阶段3000~6500m,溶蚀作用强烈,孔径和喉径均达到最大值,方解石胶结和石英加大发育。构造抬升阶段5000-4500133,在降温卸压作用影响下,砂岩孔隙回弹,油气充注的酸性水使长石和岩屑等强烈溶蚀。实验表明,深部溶蚀作用、早期长期浅埋、后期快速深埋、晚期构造抬升的埋藏方式和构造作用引起的侧向挤压、裂缝等因素,是我国西部挤压型油气盆地中深部优质储层形成的重要条件。

  • IODP综合大洋钻探计划,2003-2013

    关键词:综合大洋钻探计划    iodp    发达国家    国际竞争    考察船    深海    地球    海底    

    2003年10月开始,大洋钻探计划进入“综合大洋钻探计划(IODP)”新阶段。日本花费5亿多美元新建造了“地球号”考察船。美、日为首的发达国家,以每年1.6亿美元的投入,向深海进军,提出了“海底下的大洋”、“打穿大洋壳”等新目标,掀起了一场深海科技和资源探索的新世纪国际竞争。

  • 热卡斯特湖对多年冻土热状况长期作用的数值模拟研究进展

    关键词:热喀斯特湖    多年冻土    融区    数学模型    

    热喀斯特湖是其周边多年冻土重要的热源,也是排向大气的温室气体的重要源泉,对湖下及周边多年冻土中发生的物理、化学、生物、地貌和水文过程能产生重要的作用,严重影响冻土区环境和建筑物的稳定性。数值模拟为量化分析热喀斯特湖及其演化对周边多年冻土热状况长期影响的效果提供了有效的方法,极大地深化了人们对热喀斯特湖作用的认识,总结热喀斯特湖对多年冻土热状况数值模拟研究的进展对运用和改进现有数学模型以及开发更加有效的模型具有重要的指导作用。综述了最近10多年开发的描述热喀斯特湖对多年冻土热状况影响的相变热传导模型、热融滑塌模型、湖塘—冻土耦合模型、组合热量传递与质量传输过程的湖扩张模型、温度场与水分场耦合运移模型,以及基于移动网格方法的热喀斯特湖动态演化模型等主要数学模型的构成、功能、优点和不足,提出了未来数值模拟研究中值得重视的问题,包括建立更有效的模型,确定更符合实际的初始条件,深入研究土壤的热和物理参数,充分考虑湖水补给的作用,进一步研究热喀斯特湖周边冻土层上水的热效果,建立耦合相变热传导与对流传热过程的控制方程,在模型中嵌入气候变暖的效应,研究热喀斯特湖干涸对多年冻土区环境变化的长期影响,量化分析多个热喀斯特湖对冻土共同作用的效果,模拟热喀斯特湖邻近湖岸浅水区下面融区发展的过程与特点,并继续做好系统全面的现场观测等。

  • 早前寒武纪BIF原生矿物组成及演化、沉积相模式研究进展

    关键词:条带状铁建造    矿物成因    原生矿物    沉积相模式    

    条带状铁建造(BIF)原生矿物组成有助于约束其沉积相和沉积环境,当前主要认为三价铁氢氧化物或铁硅酸盐微粒(主要成分为铁蛇纹石或黑硬绿泥石)可能是BIF原生矿物的主要成分,在后期成岩或变质作用过程中转变为赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿等矿物。根据BIF的矿物组合可将其沉积相划分为氧化物相、硅酸盐相和碳酸盐相。通过沉积地层学和地球化学等方法研究,以古元古代大氧化事件为标志将沉积相总结为“缺氧还原”和“分层海洋”2种相模式:大氧化事件前,古海洋整体处于缺氧还原环境,BIF沉积相从远岸到近岸呈赤铁矿相—磁铁矿相—碳酸盐相分布,如南非West Rand群BIF(2.96~2.78 Ga)和Kuruman BIF(约2.46 Ga);大氧化事件期间及之后,古海洋上部氧化、下部还原,BIF沉积相与之前截然相反,从远岸到近岸呈碳酸盐相—磁铁矿相—赤铁矿相分布,如中国袁家村BIF(2.2~2.3 Ga)和加拿大Sokoman铁建造(约1.88 Ga)。总体看来,只有特定的沉积环境才能形成这种特殊的地质历史上不再重复出现的沉积建造,而原生矿物组成的甄别和推导、沉积相的形成机制、BIF沉淀条件的准确限定和微生物活动与BIF的关联等问题是推测古海洋环境的关键所在,也是目前亟待解决的问题。

  • 北祁连西段熬油沟组玄武岩地球化学特征及构造意义

    关键词:玄武岩    oib    富集地幔    分离结晶    大陆裂谷    

    北祁连造山带是一典型的板块缝合带,其中镶嵌着众多大小不一的由前震旦系变质岩系组成微陆壳残块,为解析北祁连前造山构造过程提供了重要的研究载体。北祁连西段卡瓦—祁青一带分布有较为完整的中元古界长城系朱龙关群熬油沟组火山岩—碎屑岩—碳酸盐岩建造。岩石地球化学研究表明,熬油沟组玄武岩主量元素含量变化较为稳定,具高K_2O(4.27%~6.07%),TFe_2O_3(10.49%~13.01%),Ti O_2(1.96%~2.90%)以及中等的Mg O(5.37%~6.71%,Mg~#48~51),Ca O(2.57%~5.51%),为钾玄碱性玄武岩。岩石Cr和Ni含量随着Mg~#降低而减小、Ca O与Ca O/Al_2O_3呈正相关,明显富集轻稀土元素(LREE)和大离子亲石元素(LILE),轻微正Eu异常,高含量的高场强元素(Nb,Ta,Ti),以及元素对Gd/Yb(2.5~3.0),Zr/Y(8.6~10.2),Ta/Yb(0.96~1.23),Ti/Yb(5 074~6 021),Zr/Yb(81~97),Ce/Nb(1.87),Zr/Nb(6.41)值均揭示了熬油沟组玄武岩具有洋岛玄武岩(OIB)地球化学特征。结合区域地质背景研究表明,熬油沟组碱性玄武岩源于类似于OIB的深部富集地幔,在岩浆作用过程中发生过橄榄石和单斜辉石的分离结晶作用以及一定程度的大陆地壳物质的混染作用,形成于大陆裂谷背景,并认为其是对中元古代Columbia超大陆裂解的响应,进一步为中元古代华北克拉通裂解与Columbia超大陆裂解事件的关系提供了重要的岩石学证据。

  • 利用工业CT对致密砂岩裂缝三维定量评价——以塔里木盆地库车凹陷巴什基奇克组砂岩为例

    关键词:ict    裂缝    巴什基奇克组    砂岩    塔里木盆地    

    摘要:利用高分辨率工业CT成像系统(ICT)对致密砂岩裂缝进行三维定量评价具有不破坏样品的优点。利用二维切片、三维可视化软件对裂缝网格进行定量评价,首先扫描岩心样品产生灰度图像,同时测量相对应的裂缝面积、长度、张开度、孔隙度和密度:利用体积渲染软件对二维切片进行叠加产生完整的三维图像,开启的裂缝被标注蓝绿色、方解石充填的裂缝被标注品红色;利用三维计数方法计算开启的裂缝和开裂缝的比表面积、体积、裂缝孔隙度和张开度。通过ICT技术在大气压力下计算裂缝孔隙度和张开度比成像测井技术在地层真实压力下计算的数值要大,最后通过计算裂缝渗透率判断裂缝之间的连通性。裂缝密度的分布、裂缝的张开度决定了致密砂岩储层渗透率和产量。

地球科学进展

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