恩施沙子坝滑坡发生于 2020 年 7 月,是地质灾害成功预警典型案例之一.在野外地质调查基础上,采用工程地质分析结合三维数值模拟方法,探究沙子坝滑坡破坏特征与形成机制.结果表明,沙子坝滑坡是一个灾害链式滑坡,其3 个分区具有不同的形成机制与变形破坏特征;连续强降雨是导致滑坡失稳变形的触发因素.一区变形体垮塌形成堆积体堵塞西侧冲沟,导致区域性地下水位升高,是二区发生整体滑动的主要原因;二区滑动后形成滑坡凹槽,给予一区、三区良好的临空条件,引导一区、三区产生变形破坏.二区滑动时间大约为180 s,破坏模式表现为推移+牵引式,其中部滑体主要起到阻滑作用,阻滑失效后滑坡整体破坏,致使滑体堆积于清江形成堰塞湖.研究成果对未来此类滑坡灾害防治与预测具有重要的参考意义.
为系统研究湿地生态地质环境现状及赋存的基础地质环境条件,以神农架林区大九湖湿地为研究对象,通过开展区域地质及典型植被样方调查,选取典型生态地质剖面,获取大九湖湿地岩石—风化壳—土壤—水—植被完整的地表与地下一体化数据,绘制其生态地质垂向剖面图,探究生态环境和地质环境特征及其相互作用规律.结果表明,根据区内主要植被群落类型及其生长环境状况,大九湖湿地生态地质垂向剖面类型主要分为湿生泥炭沼泽剖面、湿生草本沼泽剖面、湿生—中生草甸剖面、中生—旱生草甸剖面、旱生草甸剖面、典型森林剖面6种;影响区内生态地质剖面状况的关键因子是地下水水位,随着地下水水位的变化,剖面上的植物生物量及土壤理化性质也随之改变;大九湖湿地的环境现状是地质环境与生态环境相互作用的结果,充分调查区域地质状况是全面保护和治理该地区生态地质环境的必要前提.研究结果可为区域湿地生态地质环境恢复与保护提供科学依据.
黏土型锂矿是当前锂矿资源勘探开发的热点,然而对富锂黏土岩地质特征、找矿标志、成矿规律等认识依然不足.选取鄂西宜昌地区二叠系梁山组与龙潭组典型富锂黏土岩剖面,开展野外剖面精细刻画,采集富锂黏土岩样品,进行薄片鉴定、X射线衍射、全岩主微量(稀土)元素分析,旨在揭示梁山组与龙潭组富锂黏土岩地质特征、恢复其沉积环境、查明其找矿标志.结果表明,两套地层含矿岩系存在明显差异,梁山组富锂黏土岩中以含炭质高岭石黏土岩、硬质高岭石黏土岩Li含量最高,矿物组成主要为高岭石、绿泥石、锐钛矿等;龙潭组富锂黏土岩分为下部含植物根系黏土岩与上部含黄铁矿结核黏土岩两套矿层,矿物组成主要为高岭石、勃姆石、绿泥石、水铝石等;梁山组与龙潭组富锂黏土岩沉积环境为相对湿润、缺氧还原、受海陆交互作用影响的地带,且Ga含量、稀土元素总量(∑REE)较高,具有作为伴生有益元素综合利用的价值.
抗生素排放到环境中引发的生态风险和健康风险不容忽视.为查明光谷科学岛地区沉积物中抗生素的分布特征及风险水平,在该区7 个点位采集底泥样品,检测34 种抗生素的浓度,采用风险熵值法评价沉积物中抗生素的生态风险和健康风险.结果表明,研究区南部靠近豹澥后湖区域的 2 个点位检出 3 种抗生素(磺胺氯哒嗪、克林霉素、恩诺沙星)并且均超标,检出率为28.57%;2 个点位及附近存在中生态风险,其他地区不存在生态风险;1 个点位及附近在长期暴露情况下,可能对儿童和婴幼儿造成低健康风险,其他地区对各年龄段人群均不存在健康风险.建议在研究区南部开展某些特定建设项目时,对抗生素污染情况作进一步调查研究.
湖北省秭归县地质灾害频发,严重影响了当地群众的生命财产安全,同时也制约了地方经济社会的发展.以秭归县作为研究区,结合其地质灾害分布现状,选取高程、坡度、坡向、斜坡结构、距构造带距离、工程地质岩组、水系密度等7 个控制因素,运用GIS技术和信息量模型相结合的评价方法进行地质灾害易发性评价.结果表明,秭归县极高、高、中和低易发区的面积分别为83.11、186.00、571.22、1 355.06 km2;区内地质灾害呈现带状集中展布式分布,与距构造带距离和水系密度具有较强的相关性,距构造带距离越远,地质灾害发育程度明显减弱,同时随着水系密度的减小,地质灾害表现出逐渐减弱的趋势.研究结果与实际调查情况基本相符,表明基于GIS和信息量模型的评价方法能够较好地应用于地质灾害易发性评价.
为了提高实验室光谱分析中样品粉末定量给料的生产效率和控制精度,实现定量给料流程自动化,研发了一套高精度微量给料系统.该系统主要结构由电控系统、塞柱式高精度微量给料仪、高精度称量系统、接料系统、减震隔振系统组成.采用直线运动模块作为动力源,驱动高精度微量给料仪给料,经高精度称量系统及控制系统的综合运算及控制,自动完成高精度微量给料的操作.经试验结果验证,该系统给料具有可行性、可操作性及可靠性,可为该系统下一步的设计研究提供一定的参考.
黄陵背斜核北部黄凉河组产出大鳞片晶质石墨矿,现有研究认为石墨片度分布与混合岩化作用有关,但这些研究多侧重于经验判断和特定样品的对比,缺乏统计学证据.以蔡家冲矿区的石墨矿为研究对象,根据不同层位样品中石墨片度的统计结果,分析混合岩化作用对石墨成矿的影响;对黄凉河组代表性样品进行相平衡模拟,探讨P-T轨迹对石墨成矿的启示.结果表明,蔡家冲地区的混合岩造成距离其0～20 m范围内的石墨片度增大,≥50 目的石墨鳞片含量相较于蔡家冲地区整体平均值提高了5.77%～19.55%,因此石墨片度受石墨矿体与混合岩距离的影响,石墨矿体距混合岩越近,其大鳞片石墨含量越高;同时混合岩影响距离的远近与混合岩规模有关,混合岩规模越大,受其影响的距离越远.采用黄凉河组含石墨红柱石十字石二云片岩样品进行相平衡模拟,得到其峰期变质条件为 640～660℃、0.31～0.38 GPa;结合该样品变质矿物世代变化和对应的变质反应,在P-T视剖面图中得到升压升温+减压升温的两阶段P-T轨迹,升压升温阶段对应碰撞造山过程,石墨矿的主体形成于该时期;减压升温阶段指示造山后伸展之前的热松弛期,混合岩化作用发生于该时期,并造成部分石墨矿体的石墨片度明显增大.
青峰断裂带作为大型逆冲推覆构造运动的产物,对区域地质环境,包括岩溶发育造成显著影响.以青峰断裂带丰溪段为研究区,通过现场地质调查和系统分析,探究岩溶发育特征和岩溶水流系统特征,分析断裂对岩溶发育的控制作用机理.研究表明,研究区岩溶水流系统可分为深切河谷控制下的中—浅循环水流系统模式和浅切沟谷控制下的浅循环水流系统模式;2 个岩溶大泉的矿物饱和指数指示现阶段岩溶发育缓慢甚至趋于停滞;区内岩溶化阶段可分为鄂西期和山原期,大部分岩溶集中发育于山原期岩溶化Ⅱ2、Ⅱ1 期,少部分发育于鄂西期岩溶化Ⅰ2期.提出断裂对岩溶发育具有正向和反向双重控制作用,正向作用是滑脱引张作用形成的张裂隙为地下水经流与赋存提供了良好通道,有利于岩溶的发育;反向作用则是断裂带对岩溶水系统的分割阻断限制了水的运移,不利于岩溶的发育;节理的走向与倾角是控制岩溶发育的最重要构造因素.研究成果能够为解决断裂带相关岩溶工程地质问题提供科学依据.
湖北省南部古生物化石十分丰富,具有较高的科研、科普和美学价值.通过资料收集整理和实地调查,查明湖北省南部化石产地的资源特征、赋存地层、分布规律和保护现状,提出化石产地保护利用建议.在湖北省南部筛选出30 处化石产地,初步评定Ⅰ级(世界级)、Ⅱ级(国家级)、Ⅲ级(省级)、Ⅳ级(省级以下)化石产地分别有2、13、11、4 处,提出4 处重要化石集中产地.建议将湖北省南部化石产地设置为14 个保护区,并从加强基础科学研究、打造科普教育基地、开发地学研学路线和助力乡村振兴发展等4 个方面加强化石产地开发利用,为全省化石资源保护和开发利用提供参考.
恐龙蛋化石作为重要的遗迹化石,对研究古生物、古构造、古环境和促进地方文化旅游发展都具有重要意义.湖北省是重要的恐龙蛋化石产地,但其产出和埋藏特征缺乏系统性总结,成为进一步开展恐龙蛋化石研究的不利因素.通过野外考察、薄片鉴定和古生物分析,系统总结湖北省恐龙蛋化石的产出地质背景、产出特征及埋藏特征,综合分析恐龙蛋化石的埋藏环境和类型,探索晚白垩世恐龙的生活习性.研究表明,湖北省恐龙蛋化石赋存量大、分布广、数量多、类型丰富、埋藏浅、保存完整、成窝性好;均产出于上白垩统洪积相—湖泊相沉积体系,多数产于泛滥平原沉积环境中,极少数产于洪积扇扇根重力流沉积中,赋存岩性主要为粉—细砂岩、含钙质结核粉—细砂岩和含砾中—粗砂岩等 3 种类型;以蛋窝状产出为主,在蛋窝中的排列方式主要为交错平行、多层平行和不规则排列,以原地埋藏为主,推测产树枝蛋的母体恐龙具有较高的产蛋率,并有群居或杂居的习性,习惯于在某个时期内迁徙至固定环境集中产蛋.
提高地质灾害易发性的准确度,可以为区域地质灾害风险评估和防灾减灾工作提供科学依据.以长时序主被动遥感数据为数据源,充分挖掘遥感信息,结合地质环境背景信息,利用机器学习模型建立易发性评价体系,开展区域地质灾害易发性评价.结果表明,在传统地质环境背景因子基础上,设置不加入时序特征因子、加入植被概率因子、加入InSAR形变量因子、加入植被概率与InSAR形变量因子的随机森林模型和加入植被概率与InSAR形变量因子的支持向量机模型等5 种组合进行对比,利用ROC曲线分析其准确度,各组合的AUC值分别为0.869、0.879、0.881、0.889、0.699;高程对各评价模型的贡献度最大.因此在相同的评价因子条件下,随机森林模型比支持向量机模型的分类精度更高;在传统地质环境背景因子基础上加入长时序遥感因子,能进一步提高地质灾害易发性评价的准确度.基于随机森林模型协同长时序主被动遥感数据的地质灾害易发性评价具有可靠性.
二叠纪—三叠纪之交发生了自显生宙以来最大的生物大灭绝事件,彻底改变了当时的海洋生态系统.牙形石作为二叠纪—三叠纪之交最重要的标准化石,为该时期地层对比提供了重要的基础.在当时属于上中扬子地区的湖北省,由于位于三叠系底界的全球界线层型剖面——浙江长兴煤山D剖面和曾经的层型候选剖面——四川广元上寺剖面之间,同样记录了该时期大量的地层,基于此,对湖北省该时期牙形石带相关研究进行了系统总结和对比.结果表明,湖北省二叠纪—三叠纪之交牙形石序列发育完整,可以识别出与煤山、上寺剖面精确对比的牙形石带,为充分理解二叠纪—三叠纪之交生物与环境协同演化过程提供了有利线索.但不同程度的海退事件对湖北省该时期牙形石带的记录产生了一定的影响.正是因为如此,在牙形石序列研究的基础上,加强对牙形石个体形态、成分组成等其他方向的研究,将会帮助理解区域事件及全球性事件对生物的影响,从而对该时期生物与环境协同演化过程有更深刻的展示.同时,由于鄂西地区大隆组是下一页岩气开采重点层位,对其进行详细的牙形石生物地层研究,也能为未来探索页岩气富集机理提供一定的理论基础.
地下溶洞的普遍存在严重威胁城市地铁建设工程的安全性和稳定性.为了减小地下溶洞对城市地铁建设的影响,注浆处理作为一种常见的应对措施被广泛采用,然而,在进行注浆处理前后,准确计算地下溶洞的大小和位置至关重要.选取武汉某地铁线路进行实验,利用地震背景噪声互相关函数对地铁建设区域50m以内的速度结构进行三维成像,并与钻孔数据进行对比分析.结果表明,前期钻孔资料推测的溶洞区域往南和东北方向延伸,推测1 线和2 线、3 线和4 线之间存在溶洞通道,导致注浆向南北方向发散,后续在1 线和4 线的钻孔资料中也证实了这一推测,成功揭示了地铁施工区的溶洞分布特征;利用地震背景噪声互相关函数进行速度结构成像是一种有效的方法,可以帮助解决城市地铁建设中地下溶洞问题,提高工程的安全性和可靠性.
为提高土壤样品的检测效率,通过优化消解液体系、消解时间、消解温度、消解压力、称样量等条件,建立微波消解—电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)同时测定土壤中 8 种易挥发和难挥发元素(As、Se、Hg、Cu、Zn、Pb、Cd、Cr)的方法.结果表明,以HNO3 + H2 O2 + HF(5∶2∶1)为消解液体系,在190℃下微波消解土壤样品30 min后,各元素均呈现良好的线性,相关性系数≥0.999 5,检出限为0.02～0.2 μg/g.采用国家一级标准物质(GBW07425、GBW07457、GBW07307a、GBW07305a)验证方法的准确度和精密度,结果表明8 种目标元素的测定值均在标准值范围内,方法准确度优于10%,方法精密度优于6%.对孝感市内采集的3 种不同类型的土壤样品进行检测,各元素的加标回收率为 90.4%～106%,并且本方法与标准方法测定值的相对偏差均在标准规范的限定范围内.该方法可用于实际土壤样品中易挥发元素和难挥发元素的同时测定.
高位崩塌作为一种危害性极大的常见山区地质灾害类型,具有高差大、隐蔽性强的特点,不但传统调查手段应用受限,而且分析预测和防治难度大.以柴埠溪峡谷口崩塌为研究对象,通过无人机倾斜摄影技术,构建高精度三维实景模型,获取高位崩塌地质、地形、结构等特征信息,并利用ROCKFALL软件对落石运动过程进行三维数值模拟.结果表明,柴埠溪峡谷口崩塌本次塌落方量为74.5 m3,主要原因是岩体后壁垂向裂隙受静水压力作用,与底部缓倾结构面形成贯通,最终在自重作用下发生失稳破坏;北侧斜坡3 处危岩体威胁谷底公路约130 m,落石最大动能为2 261.82 kJ,最大弹跳高度为 1.83 m.该技术方法具有准确、高效、安全的特点,在高位崩塌调查及防治方面具有一定的应用推广价值.
地热资源勘查区可能被水域覆盖,应用广域电磁法进行探测时,电极布设不当会导致测量数据质量差、可靠性低,进而影响探测效果.以武汉某涉水区域为研究区,开展广域电磁法应用试验,通过陆域铜电极直埋测量数据和水域不同电极不同布设方式下测量数据的对比研究,提出涉水区域布设电极的有效方法和建议.结果表明,在涉水区域采用与陆域测量相同的电极,使用PVC护管加强隔水,将电极埋入水下湿土层,可以测出有效的电场数据.研究成果可为广域电磁法及其他物探方法在涉水区域的应用提供参考.
为了给通城县生态保护与修复提供依据,在生态环境地质调查和综合研究的基础上,共选取了17 个评价指标,运用GIS技术、SRP模型和层次分析法对通城县生态环境地质脆弱性作出评价,最终将通城县生态环境地质脆弱性分为5 个等级,并划分为 7 个生态环境地质脆弱性分区.结果显示,生态环境地质极度脆弱区、重度脆弱区、中度脆弱区、轻度脆弱区、微度脆弱区分别占全县国土面积的12.34%、37.50%、16.70%、15.42%、18.04%,其中极度脆弱区主要分布于中部城镇区,重度脆弱区主要分布于北部平原区,微度脆弱区主要分布于西北部及东部山区,轻度、中度脆弱区主要分布于南部丘陵区.
CO2羽流地热系统(简称CPGS)以CO2 为介质,在封存CO2 的同时,提取出地热能供开发利用(供暖、发电等),可同时解决环境与能源两大问题,是当前前瞻性技术之一.相较于需要进行压裂的增强型地热系统,CPGS热储层的选择可以是深部咸水层或是枯竭的高温油气藏,构成一个CO2 捕获、双重利用和储存系统(CCUS),更高效且安全地进行地热资源开采.讨论CO2 在地热开采中的应用,综述CO2 羽流地热系统运行的影响因素、环境效应以及提高系统经济性的综合利用方法,在此基础上,阐述CO2 羽流地热系统未来的发展趋势,为其实际应用提供参考.
2019 年9 月采集了长湖马洪台区、后港区、毛李区、湖心区和出湖口区共 25 个表层沉积物样品,分析表层沉积物营养盐和重金属的空间分布和污染特征,并对重金属来源进行初步分析.结果表明,长湖表层沉积物中Corg和TN空间分布特征相似,含量高值区基本位于马洪台区,其次为毛李区,含量低值区基本位于后港区、湖心区和出湖口区;TP含量表现为后港区和湖心区最高,马洪台区次之,毛李区和出湖口区最低.重金属As、Pb、Cr、Cu、Ni在空间分布上具有一致性,含量高值区主要集中在后港区和湖心区,毛李区次之,马洪台区和出湖口区含量最低;Cd和Hg在马洪台区含量最高,略高于土壤背景值;Zn含量在各区域变化不明显,整体上低于或接近于土壤背景值.营养盐污染评价中,后港区、湖心区和马洪台区整体上处于重度污染,毛李区处于中度污染,出湖口区处于轻度污染,其中P是造成长湖水体富营养化的主要因素.重金属潜在生态风险评价中,后港区和湖心区污染较为严重,处于中等生态风险水平,其中As是主要的生态风险贡献因子,在后港区和湖心区处于较重生态风险水平;Cd与Hg在马洪台区处于中等生态风险水平;其余重金属均处于低生态风险水平.分析结果表明,重金属As、Cr、Cu、Ni和Pb之间相关性显著,具有相似的来源,可能主要来源于后港镇工农业废水;Cd和Hg主要来源于船只燃油排放;Zn主要受自然源的影响.该研究成果可为长湖污染控制和生态修复提供科学依据.
铁矿产业是国民经济建设的基础,"十三五"期间湖北省铁矿产业经济持续增长,但也面临着铁矿石供应不足、严重依赖外购的不利局面.在总结湖北省铁矿资源量特征基础上,分析铁矿开发利用现状、供需形势,针对性地提出促进湖北省铁矿资源供应安全的对策建议.研究表明,湖北省铁矿累计查明资源量主要分布于鄂西南、鄂东南和鄂西北,以化学沉积型、接触交代型(矽卡岩型)、岩浆分异型铁矿为主,并集中于品位(TFe)为30%～50%的铁矿石中;截至2020 年底,湖北省铁矿保有资源量约占全省累计查明资源量的86.4%,开采铁矿石以鄂东南中高品位赤铁矿矿石、磁铁矿矿石为主,鄂西南高磷赤铁矿矿石和鄂西北超贫磁铁矿矿石为潜在资源,但暂时难以有效开发利用;湖北省2020 年铁矿石产量为891.1 万t,估算铁矿石(TFe 35.4%)需求量约7812.4 万t,省内保障度为11.4%,预计2025 年省内保障度能提升至19%,但依赖进口铁矿砂和铁精矿的局面难有改变.为提高湖北省铁矿资源保障程度,建议加强科技创新,攻克鄂西铁矿选冶技术难题;聚力"攻深找盲",扩大鄂东南铁矿资源储备;加快铁矿开发转型,促进新型现代化矿山和绿色矿山建设;建立"两种资源,两个市场"机制,优化铁矿资源配置.
