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1. chinaXiv:202003.00081 [pdf]

滑面粘土FIB-SEM分析

赵宇; 胡良博; 蒋宇; 唐俊峰; 黄栋; 薛华庆; 周尚文
Subjects: Geosciences >> Geology

本文通过原位分析计算,获得滑面、邻近面特征粘土矿物种类及其相对含量、矿物粒径及孔隙率,实验以清晰可靠的物理图像和测试数据揭示滑面、邻近面矿物成分、结构的空间分布特征和差异,从而揭示土质斜坡破坏、滑面强度降低的物理路径和机制。实验采取新鲜未经后期风化滑带土,用AMICSCAN矿物分析电镜集高分辨场发射扫描电镜、最新一代(第三代)的矿物自动分析软件AMICS(Automatic Mineral Identification and Characterization System,分辨率可达0.5μm像素)和超大面积高分辨成像软件为一体的矿物分析和结构分析系统,依据矿物原子比例的唯一性,在识别矿物种类及其分布情况。其次,利用 FEI 公司的Helios NanoLab-650 聚焦电子束扫描电镜(FIB-SEM)并结合X 射线能谱仪(EDS)/以电镜的高分辨率背散射电子二维图像与能谱仪测得的特征谱相结合,借助Avizo Fire 软件基于能谱的点、线元素扫描图像和每间隔一微米扫描得出500帧聚焦电子束扫描电镜图像结合,可视化重建并计算滑带土的孔隙空间三维分布状态,并通过体积比近似折算成含量比,为揭示滑面形成路径和机理提供真实、准确可靠的证据。实验显示:1)微米尺度上,滑面、邻近面之间可见明显的分界,滑面厚度不均匀,在10纳米分辨率的背散射图像上,滑面结构致密孔隙小且较难分辨;2) 宽17微米,高19微米的立方体扫描切割3维立体滑带土样中,滑面部分孔隙率0.0331,邻近面部分孔隙率0.0754,邻近面孔隙率约为滑面的2.3倍;3)能谱仪特征谱图像和数据显示,滑面上蒙脱石特征元素Na、Ca、Mg峰明显,并且在分界线附近出现跳水式的陡降,证明滑面上蒙脱石富集,而邻近面却未检出蒙脱石;4)邻近面伊利石特征元素K高于滑面,即邻近面伊利石含量明显高于滑面。实验用清晰的物理图像和准确的能谱数据证实:滑面、邻近面存在矿物成分和结构的显著差异,滑面孔隙率低有可能是因为滑面上覆土体压力造成的。本文首次以原位实验的方法揭示滑面、邻近面矿物成分、孔隙率和结晶度及粒度空间差异,为揭示滑面演化路径提供了可靠的依据,为最终建立滑面、土体跨尺度演化模型,我们需要进行更多的滑面、邻近面成分结构差异、宏观强度、微纳尺度结构对比分析、以及矿物演化动力学过程分析。

submitted time 2020-03-26 Hits81Downloads40 Comment 0

2. chinaXiv:202003.00082 [pdf]

Measuring colloidal forces between clay microparticles with optical tweezers

赵宇; 武京治; 胡良博; 蒋宇
Subjects: Geosciences >> Geology

The interaction forces between clay micro-particles play an important role in the macroscopic strength behavior of clayey soils. Optical tweezers were used in the present study to explore the interaction between clay micro- particles. This technology uses a highly focused laser beam to manipulate small objects and can also be used as a force transducer for the measurement of forces on the order of pico-Newtons (pN). Polystyrene beads were first used to measure the surface interactions between polystyrene beads and clay particles for accurate calibration of the system because of their perfectly spherical shape and optical homogeneity, and were successful in obtaining force mea- surements within the range of 20 pN. Subsequently the interactive force was measured when a small clay particle was moved along the surface of a large clay particle. The force measured varies as the interaction of clay surfaces may evolve along their relative motion, leading to force measurements up to 40 ∼ 80 pN. The present study shows a promising potential of optical tweezers in exploring the complex micro-scale phenomena in clay minerals.

submitted time 2020-03-26 Hits150Downloads67 Comment 0

3. chinaXiv:201911.00042 [pdf]

季节性冻土区土体冻融过程及其对水热因子的响应

乌艺恒
Subjects: Geosciences >> Geology

利用内蒙古赛罕乌拉森林生态系统国家野外观测研究站试验地的森林小气候观测塔,根据2015—2016年冻融期野外观测的气温、降水量、土壤温度和水分数据,对该区季节性冻土的冻融过程和特点进行了分析,研究了土壤冻结和解冻过程中各土壤层的垂直温度和水分的变化,以及对气温和降水量的响应。结果表明:①季节性冻土的土壤温度随着土层深度增加,土壤冻结和融化滞后天数也会增加,同时与气温的相关性也逐渐减小;②季节性冻土解冻的速度要快于冻结的速度;③在进入解冻期前,3月中旬到5月中旬,各层土壤温度始终保持在-1~1℃之间,不随气温波动;④降水量并不大的解冻期,土壤未冻水含量会迅速增加,说明冻融过程确实能够保存土壤水分,这将有利于植被应对春季干旱。

submitted time 2019-11-14 From cooperative journals:《干旱区研究》 Hits327Downloads187 Comment 0

4. chinaXiv:201911.00043 [pdf]

黄河乌兰布和沙漠段两岸地表沉积物多重分形特征及其指示意义

常宏; 左合君
Subjects: Geosciences >> Geology

为了揭示黄河乌兰布和沙漠段两岸风沙沉积环境差异性与东岸沙物质来源,运用多重分形理论分析了两岸不同下垫面地表沉积物粒度多重分形特征。结果表明:除草地外,两岸沉积物众数粒径范围西岸为189.13~212.20 μm,东岸为133.89~168.56 μm,东岸地表颗粒整体较细,风能环境较弱。多重分形参数(D0、D1、D2、∆α、∆f)均表现为东岸>西岸,东岸沉积物粒径分布范围大、局部叠加程度强,进一步表明东岸沉积物颗粒属性差异大、颗粒来源范围广、沉积过程复杂、沉积环境多样。多重分形各参数与2~50 μm 、100~250 μm粒径颗粒含量存在显著相关,据风沙颗粒运移规律,结合两岸地形地貌,初步揭示上风向乌兰布和沙漠为黄河东岸2~50 μm悬移颗粒的主要源区之一。

submitted time 2019-11-14 From cooperative journals:《干旱区研究》 Hits389Downloads234 Comment 0

5. chinaXiv:201911.00044 [pdf]

石羊河流域表层沉积物垂直地带性分异特征—基于粒度与矿物指标

韩琴
Subjects: Geosciences >> Geology

地域分异规律是自然地理学非常重要的基本理论。在气候重建中,只考虑纬度地带性会使重建结果产生较大的误差。通过对石羊河流域现代表层沉积物粒度与矿物指标的垂直地带分布特征分析,结合流域全新世沉积剖面的粒度与矿物数据,对比石羊河流域的现代表层沉积物与全新世沉积物粒度和矿物特征,进而探索石羊河流域环境变化及其驱动机制。结果表明:全新世与现代具有相同的驱动力,石羊河流域上游在亚洲冬季风与西风的影响下,呈现山前风成沉积特征;中游地区在河湖水动力的影响下,呈现冲积、洪积特征;石羊河流域下游终端湖区,呈现湖相沉积特征,且现代气候较全新世时期更为干旱。

submitted time 2019-11-14 From cooperative journals:《干旱区研究》 Hits325Downloads180 Comment 0

6. chinaXiv:201910.00023 [pdf]

新疆博斯腾湖近现代湖泊沉积物粒度分布特征及其环境记录

华攸胜
Subjects: Geosciences >> Geology

以新疆博斯腾湖岩芯(41cm)沉积物粒度为研究对象,结合放射性同位素210Pb测年方法建立了沉积年代序列,利用粒径-标准偏差方法分析了沉积物中环境敏感组分,并重建了过去150a来的湖泊水位变化历史。博斯腾湖岩芯沉积物中黏土质(<4 μm)含量为18%,细粉砂质(4~16 μm)含量为40.2%,中粉砂质(16~32 μm)含量23.3%,粗粉砂质(32~64 μm)含量13.4%,砂质(>64 μm)仅有5.1%,不同粒级组分的垂向变化趋势具有较为明显的差异性。通过粒径-标准偏差法对沉积物环境敏感组分的提取表明,组分C2(粒径7.59~22.91 μm)的平均粒径变化与中值粒径变化一致(r=0.7,P<0.01),组分C2对博斯腾湖沉积环境变化响应敏感,并由此重建了过去150 a的湖泊水位变化历史。1940年之前,博斯腾湖水位整体处于近150 a来的历史低值期,1910s—1930s低水位期代表了一次较大范围的区域干旱事件;在气候变化和显著增强的人类活动的共同作用下,1980s中后期博斯腾湖水位显著降低。湖泊水位作为沉积粒度变化的影响因子之一,可以通过湖泊沉积物中环境敏感组分的含量重建过去博斯腾湖水位的波动历史,为研究湖泊的历史变化规律及其影响因素提供一种新的途径。

submitted time 2019-10-11 From cooperative journals:《干旱区研究》 Hits2088Downloads267 Comment 0

7. chinaXiv:201907.00003 [pdf]

Silurian-Devonian sub-parallel ridge-trench interaction in Western Junggar and North-Central Tianshan in NW China: Alternative genesis of archipelagic architecture

Zhang, Ji'en; Chen, Yichao; Xiao, Wenjiao; Wakabayashi, John; Windley, Brian F.; Song, Shuaihua; Yin, Jiyuan
Subjects: Geosciences >> Geology

Western Junggar and North-Central Tianshan in NW China comprise a double magmatic belt, which evolved as a result of 446-380 Ma SSZ-type gabbro-basalt-andesite-diorite-granite-rhyolite magmatism that intruded a 504-446 Ma accretionary complex in SW Junggar and coeval magmatic arc in Central Tianshan. This orogenic framework is interpreted as a product of sub-parallel ridge-trench interaction, which generated the double magmatic belt together with adakitic intrusions in the older accretionary complex. In this model, a buoyant subducted ridge stalled and separated the double magmatic belts, resulting in the opening of a new 414-325 Ma intra-arc ocean, which is represented by Nb-depleted OIB- and MORB-type ophiolites. Mafic rocks generated by sea floor spreading in the modern Gulf of California record a similar evolution and chemistry. This new ocean split the northern accretionary complex along Mt. Xiemisitai-Barleik-Mayile line, leading to deposition of Devonian shallow marine-terrestrial sediments and cessation of magmatism at 380-349 Ma; this evolution also resembles that of the late Cenozoic passive margins of Baja California. Subsequent removal of the new ocean and its ridge-subduction gave rise to an archipelagic framework in the Late Paleozoic. A worldwide analysis of published examples of sub-parallel ridge-trench interaction indicates that a ridge jump can lead to multiple episodes of subduction, which could occur long before terminal ocean closure.

submitted time 2019-07-03 Hits2583Downloads316 Comment 0

8. chinaXiv:201811.00064 [pdf]

地表风化作用对楼兰地区雅丹地貌发育的影响

林永崇; 穆桂金
Subjects: Geosciences >> Geology

风蚀是雅丹地貌发育的主要控制因素,但是在特定环境中,其他环境因素也可能起重要作用。本研究通过对楼兰地区雅丹地貌野外调查、测试及室内实验分析,探讨风化作用对雅丹发育的影响。结果发现:新疆罗布泊地区广泛发育雅丹地貌,其中楼兰地区雅丹相对较为矮小,主要发育于全新世沉积岩上,地表没有植被或松散沉积物等覆盖,地层裸露。楼兰雅丹体为黏土质粉砂岩,干燥条件下较为坚硬(>20 Kg•cm-2),抗风蚀能力较强,但是雅丹体表层岩性发生明显软化(<10 Kg•cm-2)。这主要是由于罗布泊地区虽然降雨量十分稀少,但这些少量且集中的降水、地表昼夜温差导致大气水分凝结以及强烈太阳辐射等相互作用造成的。从这些广泛存在的松软层表明,雅丹体风化作用速度快于风蚀作用,而首先进行的表层风化作用,对雅丹风蚀作用起很大的促进作用,明显加速了楼兰地区雅丹地貌的发育。因此,受少量降水、昼夜温差和强烈的太阳辐射等影响的风化作用对楼兰地区雅丹地貌发育具有重要的影响。

submitted time 2018-11-13 From cooperative journals:《干旱区地理》 Hits2656Downloads818 Comment 0

9. chinaXiv:201810.00139 [pdf]

1996—2016年西藏定结地区风沙地貌格局与变化

马建军; 潘美慧; 伍永秋
Subjects: Geosciences >> Geology

本文采用1996—2016年定结地区Landsat4-5 TM、MSS、Landsat7 ETM、Landsat8 OLI共6期遥感影像,结合野外实地考察,对西藏定结地区风沙地貌特征及近20年来风沙地貌格局动态变化进行了定量研究。结果表明:(1)定结地区风沙地貌类型主要有爬坡沙丘、谷坡灌丛沙堆、新月形沙丘、平沙地及谷底灌丛沙堆,主要沿朋曲河、协林藏布、叶如藏布、吉隆藏布及曲强藏布等河谷呈条带状分布并集中在宽谷段,同时在登么错、强左错、共左错及错母折林等湖泊周围呈小面积零星分布。(2)1996—2016年定结地区风沙地貌格局变化分为两个阶段:1996—2004年呈扩张趋势,年转换率为0.87,增加量为151.2 km2;2004—2016年呈逆转趋势,年转换率为-0.59,减少量为276.6 km2。整体而言,1996—2016年总面积转化率为-0.27,风沙地貌面积呈先扩张后缩减趋势,转移矩阵分析流动沙地向固定、半固定沙地转移较多,这种变化特征与转移方向印证了青藏高原气候暖湿性愈发显著的趋势。

submitted time 2018-10-23 From cooperative journals:《干旱区地理》 Hits2384Downloads408 Comment 0

10. chinaXiv:201810.00140 [pdf]

则岔石林地质公园喀斯特地貌类型及形成机制

徐家红; 鄢志武; 柳晓丹
Subjects: Geosciences >> Geology

则岔石林地质公园位于甘肃省碌曲县,该处地貌完整地保存了高寒喀斯特的特征,具有典型性与稀有性。为了揭示其自然科学价值,促进自然资源开发与景观保护,基于前人工作基础,通过野外地质调查,以碌曲县区域地学为背景,介绍了则岔石林地质公园的喀斯特地貌类型,即以高原石林为主,一线天为亮点,小型溶洞为辅。继而从地质构造、岩性、水文气候、生物因素四方面分析了园内喀斯特地貌的形成机制。对完善我国高海拔地区岩溶系列地质遗迹的科学研究具有一定意义。同时,高寒喀斯特的生态化对南方喀斯特沙漠化的治理具有良好的示范作用。

submitted time 2018-10-23 From cooperative journals:《干旱区地理》 Hits1887Downloads408 Comment 0

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