High-frequency monitoring of hydrological and biogeochemical fluxes in forested catchments of southern Chile     

Cristián Frêne  Juan J. Armesto  Freddy Véliz  Fernando D. Alfaro  Kathleen C. Weathers 《水文研究》2021,35(5):e14175

The variability of rainfall-dependent streamflow at catchment scale modulates many ecosystem processes in wet temperate forests. Runoff in small mountain catchments is characterized by a quick response to rainfall pulses which affects biogeochemical fluxes to all downstream systems. In wet-temperate climates, water erosion is the most important natural factor driving downstream soil and nutrient losses from upland ecosystems. Most hydrochemical studies have focused on water flux measurements at hourly scales, along with weekly or monthly samples for water chemistry. Here, we assessed how water and element flows from broad-leaved, evergreen forested catchments in southwestern South America, are influenced by different successional stages, quantifying runoff, sediment transport and nutrient fluxes during hourly rainfall events of different intensities. Hydrograph comparisons among different successional stages indicated that forested catchments differed in their responses to high intensity rainfall, with greater runoff in areas covered by secondary forests (SF), compared to old-growth forest cover (OG) and dense scrub vegetation (CH). Further, throughfall water was greatly nutrient enriched for all forest types. Suspended sediment loads varied between successional stages. SF catchments exported 455 kg of sediments per ha, followed by OG with 91 kg/ha and CH with 14 kg/ha, corresponding to 11 rainfall events measured from December 2013 to April 2014. Total nitrogen (TN) and phosphorus (TP) concentrations in stream water also varied with rainfall intensity. In seven rainfall events sampled during the study period, CH catchments exported less nutrients (46 kg/ha TN and 7 kg/ha TP) than SF catchments (718 kg/ha TN and 107 kg/ha TP), while OG catchments exported intermediate sediment loads (201 kg/ha TN and 23 kg/ha TP). Further, we found significant effects of successional stage attributes (vegetation structure and soil physical properties) and catchment morphometry on runoff and sediment concentrations, and greater nutrients retention in OG and CH catchments. We conclude that in these southern hemisphere, broad-leaved evergreen temperate forests, hydrological processes are driven by multiple interacting phenomena, including climate, vegetation, soils, topography, and disturbance history.  相似文献   

Simultaneous water and vapour transfer in an unsaturated mudstone in badlands terrain,southwestern Taiwan     

Kohei Higuchi  Masahiro Chigira  Der-Her Lee  Jian-Hong Wu 《地球表面变化过程与地形》2020,45(13):3323-3335

The simultaneous transfer of pore fluid and vapour was studied in the unsaturated shallow subsurface of a Plio-Pleistocene marine mudstone badland slope in southwestern Taiwan during the dry season using field monitoring data and numerical simulations. Data from field monitoring show mass-basis water contents of ~0.05 to ~0.10 that decrease towards the unsaturated ground surface and were invariant during the middle part of the dry season, except for daily fluctuations. In addition, the observed daily fluctuations in water content correlate with fluctuations in bedrock temperature, especially at depths of 2.5–5.0 cm. Periodic increases in water content occurred most notably during the day, when the bedrock temperature showed the greatest increase. Water contents then decreased to the previous state as bedrock temperature decreased during the night. Calculated vapour fluxes within the mudstone during the day increased up to 6 × 10⁻⁶–1 × 10⁻⁵ kg m⁻² s⁻¹, deriving a 0.01–0.02 increase in mass-basis water content at 2.5 cm depth for a 12-h period. This agrees with field monitoring data, suggesting that increases in water content occurred due to vapour intrusions into the bedrock. Pore water electrical conductivity (EC) showed periodic variations due to vapour intrusion, and gradually increased between the ground surface and depths of 2.5–5.0 cm. In contrast, pore water EC gradually decreased between 15 and 40 cm depth. Calculated water fluxes at depths of 2.5–40.0 cm varied from −4 × 10⁻⁶ to −2 × 10⁻⁹ kg m⁻² s⁻¹. These fluxes generated an increase in solute concentrations at the ground surface, with negative values of water flux indicating an upwards movement of water towards the surface. We show that the increase in solute content due to solute transfer from depth is highly dependent on variations in water flux with depth. © 2020 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

刘公岛海洋牧场底层海水溶解氧浓度的变化特征     

李兆钦  李欣  孙利元  刘子洲  顾艳镇  翟方国  李培良 《海洋与湖沼》2019,50(1):86-99

由于缺乏长期观测资料,前人对山东半岛邻近海域海水溶解氧的时间变化和空间分布特征的研究较少。本文基于威海刘公岛海洋牧场于2016年7月20日至2017年3月14日期间,利用生态环境实时在线观测系统获得的底层海水的温度、盐度、水深、溶解氧数据,分析了该牧场海水溶解氧浓度的时间变化特征及其影响因素,并探讨了低氧灾害发生的可能性。结果表明在观测期间,该牧场海水溶解氧浓度以季节变化为主,冬季最大、夏季最小,其中2月份平均值最高,约为10.86mg/L,8月份平均值最低,约为5.91mg/L。同时海水溶解氧浓度也存在显著的小时变化和日变化,且变化幅度于8月份最大、3月份最小。影响海水溶解氧浓度变化的主要因素是海水温度,溶解氧浓度随着温度的季节性变化而变化。夏季,水体分层会使溶解氧浓度发生大幅度的降低,大风过程对于溶解氧浓度也有一定的影响,通过打破夏季的季节性温跃层使水体发生垂向混合从而为海底提供氧气,但大风过程之后的几天会出现溶解氧浓度降低的现象。本次研究发现刘公岛海洋牧场在观测期间不存在低氧现象。  相似文献   

吉林延边红太平铜多金属矿床脉型矿化的成矿时代与构造背景     

侯鹤楠  任云生  陆思宇  郝宇杰  杨群 《岩石学报》2020,36(3):820-836

吉林延边红太平铜多金属矿床位于兴蒙造山带东段,区内发育产于晚古生代火山沉积岩系中的层状铜多金属矿体和受岩体及构造控制的脉状铅锌矿体。为了确定脉型铅锌矿化的成矿时代与构造背景,本文对与脉状铅锌矿体相关的英安岩开展了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及岩石地球化学研究,并对脉状铅锌矿体中金属硫化物开展了Rb-Sr同位素定年。结果表明,英安岩中28个锆石测点的~(206)Pb/~(238)U加权平均年龄为204.1±2.0Ma(MSWD=0.24),脉状铅锌矿石中4件金属硫化物的Rb-Sr等时线年龄为206.8±9.0Ma(MSWD=2.0),二者在误差范围内基本一致,表明红太平矿床脉型铅锌矿化的成矿时代为晚三叠世末期。英安岩的稀土元素配分模式呈明显的轻稀土元素(LREEs)富集,轻重稀土分馏明显[(La/Yb)N=7.59～8.28],存在弱的Eu异常(δEu=0.65～0.68);微量元素以富集大离子亲石元素(LILEs:Rb、Ba和K)和不相容元素(U、Th),亏损高场强元素(HFSEs:Nb、Ta、P和Ti)为特征,表明原始岩浆应为壳-幔混源;脉状铅锌矿体中4件金属硫化物初始Sr同位素比值(87Sr/86Sr)i为0.705954～0.707101(均值0.706390),表明脉型铅锌矿化与壳-幔混源的岩浆作用密切相关。根据Rb-(Yb+Ta)及La/Yb-Th/Yb图解判别结果,结合区域构造演化分析,认为红太平矿区英安岩及相关的脉型铅锌矿化形成于活动大陆边缘的构造环境,与晚三叠世-早侏罗世(T_3-J_1)古太平洋板块向欧亚板块的俯冲作用密切相关。  相似文献   

基于钻进状态监测的智能工况识别          下载免费PDF全文

范海鹏  吴敏  曹卫华  赖旭芝  陈略峰  陆承达 《探矿工程》2020,47(4):106-113

钻进过程状态监测旨在实时描述钻进工况，判断运行性能优劣程度进行非优追溯，及时指导司钻人员调整作业操作,保证钻进过程安全、高效、稳定开展。钻进工况是钻进系统运行状态的反映，因此开展面向状态监测技术的钻进工况识别研究具有重要的理论和应用价值。本文针对钻进工况识别问题，基于状态监测数据，建立基于支持向量机的钻进工况识别模型，对钻进工况进行识别。综合工况识别结果，对钻进效率进行评估，并对影响钻进效率的因素进行讨论，寻找提升钻进效率的手段。最后，采用钻进现场实钻数据进行仿真实验,验证所提方法的可行性和有效性。  相似文献   

郯庐断裂带肥东北部文集地区构造岩类型与构造变形分析     

袁芳  宋传中  LIN ShouF  石永红  李加好  李振伟  王微  王阳阳 《岩石学报》2020,36(2):601-620

位于郯庐断裂带中南部的肥东地区是郯庐断裂带内韧性剪切带出露的主体区域之一。本文从肥东北部文集地区的构造岩组成及其变形入手,通过详细的野外观测、室内显微构造变形分析来确定该地区构造变形的几何学形态及其涡度、有限应变、分维度、差异应力、应变速率等参数。研究区主要出露角闪岩相肥东变质杂岩,构造岩以糜棱岩和糜棱岩化片麻岩为主,岩石变形强烈。根据极摩尔圆法得到的运动学涡度值为0.729~0.870,指示区域内的韧性剪切活动以简单剪切为主。几何学形态上,肥东北部文集地区构造整体呈一背形展出,其枢纽走向NE-SW,轴面倾向SE,物质及变形强度等方面均表现出一定的规律和对称性。研究区内动态重结晶石英颗粒边界具有统计学上的自相似性,其分维值D在1.143~1.208之间,且自背形核部向两翼,颗粒粒径增大,分维值减小。差异应力Δσ介于17.86~55.18MPa之间,应变速率ε值在1.960×10^-13~7.330×10^-12s^-1之间,且背形核部差异应力和应变速率较两翼大,呈近似对称性分布。通过对比以上构造参数可以发现,区内差异应力和应变速率表现出一定的正相关性,自核部向两翼二者均呈减小趋势;动态重结晶石英颗粒则与应变速率呈负相关性,即核部颗粒细小、两翼增大。本文从几何学、运动学以及显微构造变形分析等方面对该区构造变形展开精细化研究,借此来分析肥东北部地区郯庐断裂带的构造形态和运动学特征,这对进一步认识郯庐断裂带的演化过程及构造模型的建立有着重要的意义。  相似文献   

多元素衬值累加地球化学方法在找矿中的应用——以青海省夏日哈-什多龙远景区为例     

赵志飞 《地质与勘探》2020,56(2):328-336

青海省夏日哈-什多龙成矿远景区位于青藏高原东昆仑东段,西起都兰县夏日哈镇,东至兴海县什多龙一带,跨祁漫塔格北坡-夏日哈岩浆弧和北昆仑岩浆弧,是青海省重要的成矿区。为了在该区寻找新的成矿有利地段,本文在对该区区域地质背景、矿产特征及区内典型矿床地质特征系统研究的基础上,利用多元素衬值累加地球化学找矿方法,在区域上优选出一批找矿靶区。多元素衬值累加地球化学找矿方法首先收集远景区1∶5万水系沉积物测量成果,经过数据处理,绘制远景区衬值累计地球化学图,进而建立典型矿床找矿模式,最终通过对比分析,选出新的找矿靶区。对圈定的找矿靶区进行野外踏勘检查,均发现不同程度的矿化线索,为今后在该区进一步找矿起到了很好的指导作用。通过本次工作,发现了该方法在靶区圈定方面的优势:(1)可快速圈定异常,提高工作效率;(2)编制的地球化学图浓集中心更显著;(3)圈定的找矿靶区找矿成果显著,尤其针对陆相火山岩型多金属矿、斑岩型铜钼矿、矽卡岩型多金属矿找矿成果突出;(4)能直观反映背景变化趋势,有助于评价异常。  相似文献   

基于栅格的关中平原城市群人居环境质量综合评价          下载免费PDF全文

魏献花  白永平  车磊  王栋  效瑞  张文娴 《干旱区地理》2019,42(5):1176-1184

基于自然与人文多重栅格数据，构建人居环境质量综合指数评价模型，分析2015年关中平原城市群人居环境的空间分异格局，并对人口分布与人居环境质量的协同性进行探讨。结果表明：(1)人居自然环境呈现出自东向西，由山地、高原向平原、谷地依次递减的空间分布格局，受地形影响最为明显，地形起伏度与人居自然环境呈负相关关系。(2)人居人文环境表现出平原低、山区高，城镇高于乡村的空间分布格局，受城市行政层级影响显著。(3)关中平原城市群人居环境综合质量指数介于0.216～0.716之间，呈现出以关中平原、汾河谷地向外梯级递减的带状空间分布格局。(4)关中平原城市群人口密度与人居环境质量空间分布显著一致，总体呈现出平原高于山地，城市高于乡村的空间分布规律，人居环境质量越高，人口密度越大，土地利用也越充分。  相似文献   

青藏高原月NDVI时空动态变化及其对气候变化的 响应     

郑海亮  房世峰  刘成程  吴金华  杜加强 《地球信息科学学报》2019,21(2):201-214

青藏高原脆弱的高寒植被对外界干扰十分敏感,使其成为研究植被对气候变化响应的理想区域之一。青藏高原气候变化剧烈,在较短的合成时间研究气候变化对植被的影响十分必要。因此,本文利用GIMMS NDVI时间序列数据集,研究了1982-2012年青藏高原生长季月尺度植被生长的时空动态变化,探讨了其与气温、降水量和日照时数等气候因子的响应关系。结果表明：在区域尺度上,除8月外,其他各月份植被均呈增加趋势,显著增加多发生在4-7月和9月;大部分月份的NDVI增加速率随着时段的延长显著减小,表明NDVI增加趋势放缓;在像元尺度上,月NDVI显著变化的区域多呈增加趋势,但显著减少范围的扩张多快于显著增加。4月和7月植被生长主要是受气温和日照时数共同作用,6月和9月受气温的控制,而8月则主要受降水量的影响。长时间序列NDVI数据集的出现为采用嵌套时段研究植被生长变化趋势奠定了前提,而植被活动变化趋势的持续性则有助于形象表征植被活动变化过程、深入理解植被对气候变化的响应和预测植被未来生长变化趋势。由此推测,青藏高原月NDVI未来增加趋势总体上趋于缓和,但在像元尺度显著变化的区域趋于增加。  相似文献   

云南墨江金厂矿床金镍赋存状态及成因关系探讨     

周凯  张洪瑞  柴鹏  张慧超  程先锋  杨澍 《矿床地质》2020,39(1):97-110

墨江金厂金镍矿床位于哀牢山造山带中段,九甲—安定大断裂上盘,是西南三江成矿带内一个独特的金镍矿床。本文在详细野外地质调查基础上,通过显微镜下观察、扫描电镜和能谱分析,结合矿石微量元素分析,对矿石中金、镍赋存状态及成因关系进行了研究。结果显示,金赋存形式主要有可见金和不可见金。可见金又可分为粒间金和包体金;不可见金是以Au~+赋存于硫锑铜银矿、黄铁矿中。镍赋存状态有两种:一是以独立矿物,如辉砷镍矿、锑硫镍矿等存在;二是以离子态赋存于黄铁矿、硫锑铜银矿中。矿石结构构造、矿物共生组合及微量元素含量等显示,金和镍为同期热液成矿,金来自岩浆热液系统远端的低温热液,镍是含金低温热液流经超基性岩体时萃取而来。成矿过程可分为早期富硅质热液和晚期富钙质热液两个阶段,成矿是在幕式构造活动下多期流体运移和沉淀的结果。  相似文献