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    1. 华夏地块南缘凤凰山岩体形成时代及成因
    余晨颖;张健;尹常青;刘锦;陈国楷
    中山大学学报自然科学版    2019, 58 (4): 14-29.   doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.04.002
    摘要261)      PDF (2860KB)(383)   

    中生代以来的岩浆事件记录一直是华夏地块中新生代大地构造演化的研究热点。近年来关于华夏中生代花岗岩的研究主要集中于南岭及闽浙沿海地区,对于粤东南地区的研究程度较低。通过地球化学、锆石U-Pb年代学及Hf同位素等手段,旨在探讨华夏地块南缘凤凰山岩体的形成时代、岩石成因机制及其大地构造环境。野外调查及岩相学研究表明,凤凰山岩体的岩石组合为黑云母二长花岗岩和黑云母钾长花岗岩,锆石UPb年龄分别为(156±2) Ma和(158±3) Ma,为晚侏罗纪岩浆活动的产物。两组花岗岩均具有高硅(SiO2=72.66%~76.63%)、富碱(Na2O+K2O =7.89%~9.43%)、低镁(MgO=0.05%~0.54%)和弱过铝质(ASI=1.02~1.04)的特征,富集Rb、Th、U等元素,亏损Ba、Sr、P、Ti等元素,且P2O5含量与SiO2含量呈明显的负相关关系。岩相学和地球化学显示,黑云母钾长花岗岩应属于弱分异I型花岗岩,而黑云母二长花岗岩分异指数较大(DI=93.91~95.74)、固结指数较小(SI=0.48~0.66),Rb/Sr(=99.12~243.75)和Rb/Ba(=67.45~203.80)比值较高、Eu负异常强烈(δEu=0.01~0.02),稀土元素配分图呈“海鸥式”分布,应属于高分异I型花岗岩。黑云母二长花岗岩和黑云母钾长花岗岩 εHf( t )分别变化在-8.4 ~ -5.4和-9.4 ~ -7.0;二阶段Hf模式年龄TDM2 变化范围分别在1 545~1 741 Ma和1 648~1 804 Ma,表明两者都是中-古元古代古老地壳物质重熔的产物。结合该时期区域构造背景,推断凤凰山岩体可能发育在与大洋俯冲板片后撤断离相关的岩石圈伸展的构造环境下,是地壳拉张减薄引起幔源岩浆底侵,带来大量热量,导致中-古元古代古老地壳物质发生部分熔融形成的产物。

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    2. 1961-2014年淮河流域极端气温时空特征及区域响应
    孙玉燕;孙鹏;姚蕊;张强;王友贞
    中山大学学报自然科学版    2019, 58 (1): 1-11.   doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.01.001
    摘要90)      PDF (4833KB)(366)   

    基于淮河流域气温日数据和趋势性、相关性等方法,全面分析淮河流域极端气温时空变化特征和流域气温变化对全球气候变化的区域响应。研究表明:① 最低气温极高值与最低气温极低值呈大范围显著上升趋势,最大增幅为0.4 ℃/10a及1.3 ℃/10a。东南部城市化高引起的热岛效应是极端暖指数在淮河流域东南部呈显著上升趋势的主要原因;② 极端冷指数呈下降趋势,除IDO和CID,淮河流域绝大部分地区其他极端冷指数呈显著下降趋势,气候变暖延长了淮河流域作物生长季;③ 淮河流域极端冷指数变化幅度大于极端暖指数,夜指数大于昼指数;东部地区极端气温指数变化幅度和显著性检验通过率均大于西部地区,且东南部的极端暖指数增幅是最大的;突变发生时间上,极端冷指数早于极端暖指数约10a;多数极端气温指数变化趋势与经纬度、海拔显著相关。

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    3. 敦煌旱峡古玉矿遗址工具石锤及其岩石材料来源分析
    杨炯;张跃峰;丘志力;陈国科;王辉;张钰岩;郑昕雨
    中山大学学报自然科学版    2019, 58 (4): 1-13.   doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.04.001
    摘要90)      PDF (3782KB)(304)   

    石器工具是石器时代生产力和生产方式的重要标志。敦煌旱峡古玉矿遗址是中国目前发现最古老的玉(闪石玉)矿遗址,石器工具的矿物岩石材料学特征对于揭示当地采矿(玉)工业面貌和人群活动特点有明显的学术价值。利用偏光显微镜、XRF和ICP-MS等进行的测试显示,敦煌旱峡古玉矿遗址9件典型工具石锤的原岩分别为闪长玢岩、花岗闪长玢岩、辉绿岩、玄武岩和英安岩等岩浆岩。从宏观特征、显微结构、主微量元素特征及构造环境4个方面将石锤与附近区域出露的岩石进行了对比分析,发现它们的地质地球化学特征与以玉矿遗址为中心直径100 km范围内出露的岩浆岩一致,分别形成于火山弧及板内环境。结果表明,除部分卵石石锤外,敦煌旱峡古玉矿遗址石锤主要是就地/近取材于敦煌地块三危山玉矿及附近(以遗址为中心直径100 km范围内)的岩浆岩,特别是附近较为致密坚硬的次火山岩和火山岩。根据石锤的野外分布特点及其与其它采矿遗址石锤的比较,认为目前所研究的石锤更多为选矿(玉)工具,石锤的形制特点所反映的人类行为和社会系统力量的“技术表现”对探索采矿人群的意义有待深入探讨。

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    4. 海底表层水合物绞吸单齿破碎仿真分析
    王广申;王国荣;钟林;张亦弛;邱顺佐
    中山大学学报自然科学版    2019, 58 (5): 1-7.   doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.05.001
    摘要93)      PDF (1856KB)(275)   

    固态流化机械采掘的原位绞吸式开采是目前较为适用的海底表层水合物开采技术之一。基于离散元法建立了单齿切削水合物的拟三维数值仿真模型,对单齿切削水合物的破碎过程进行了研究。研究结果表明:1)水合物破碎仍然遵循岩石的破坏机理,纯态水合物呈塑性破坏、海洋水合物沉积呈脆性破碎;2)切削厚度越深,崩落的海洋水合物沉积物体积呈越大的趋势;3)切削厚度小于8 mm时,切削力随切削厚度成线性增大。运用三维离散元法研究绞吸头单齿破碎水合物具有可行性,其研究结果可为绞吸式机械采掘及绞吸头的设计、开采参数的制定提供依据。

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    5. 南海及周边地区晚春初夏降水变异关联主模态及其机理
    简茂球;彭敏;罗欣
    中山大学学报自然科学版    2018, 57 (5): 1-9.  
    摘要88)      PDF (6530KB)(252)   

    基于近38年的观测资料,对南海及周边地区5、6份降水变异关联主模态及其机理进行了统计诊断分析。南海及周边地区5、6月份降水的第一关联主模态反映出5、6月的降水变异的空间分布相似,即中南半岛、南海及菲律宾海均为同号区,而在中国南方地区则与之反号;时间尺度上以年际变化为主。该模态与前期发生的ENSO事件有密切联系,在ENSO冷事件(暖事件)的强迫作用下,使得5、6月份在南海-菲律宾附近出现持续的异常气旋(反气旋),进而影响南海及周边地区的降水的持续异常。第二模态显示南海及周边地区5月、6月降水异常的空间分布大致反相,其中在南海中部及菲律宾海的降水异常与我国东部的降水负异常反号;时间尺度以年代际变化为主。该模态主要是受南海夏季风爆发时间出现年代际提前的影响所致,其中又以低频季内分量的年代际变异的作用更为重要。

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    6. 荷载作用下软土压缩模量与孔隙结构关系研究
    闫小庆; 周翠英; 房营光;林鲁生
    中山大学学报自然科学版    2018, 57 (5): 57-63.  
    摘要60)      PDF (1350KB)(241)   

    以深圳软土为研究对象,通过压汞试验获取了软土孔隙结构的特征参数,研究了在荷载作用下软土压缩模量与孔隙体积含量、孔隙尺度大小、孔隙连通量等软土结构特征的关系;探讨了在荷载作用下软土压缩模量随土体孔隙结构变化的机理。研究表明:① 在荷载作用下软土压缩模量随其孔隙体积、平均孔径大小及孔隙连通量均呈双曲线形的负幂函数变化;② 荷载作用下软土压缩模量随孔隙结构的变化过程可分为两个阶段。

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    7. 伶仃洋ZK19孔全新统有机物δ13C和C/N值特征及东亚季风演变记录
    陶慧;王建华;陈慧娴;瓦西拉里;吴加学
    中山大学学报自然科学版    2019, 58 (3): 1-12.   doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.03.001
    摘要89)      PDF (2582KB)(241)   

    为了深入探讨珠江河口区全新世东亚季风演变历史,对珠江口伶仃洋海区ZK19孔全新统开展年代学、有机碳同位素等地球化学多指标的研究。年代测试结果分析显示:钻孔早、晚全新世沉积完整,缺失高海平面期的中全新世沉积,研究认为该地层缺失是因水下侵蚀导致。钻孔δ13C和C/N值分析结果表明,早全新世沉积物中偏负的δ13C值和逐渐增大的C/N值,指示早全新世东亚强夏季风不断增强,不断增强的降水使钻孔区含较多的陆源有机质;而晚全新世逐渐偏正的δ13C值和变小的C/N值表明,东亚夏季风不断减弱,降水量逐渐减小,陆源有机质输入逐渐减少,但这些指标在1.5 cal ka BP开始受人类活动影响,近500年来影响较显著。早、晚全新世东亚夏季风变化趋势主要与岁差相关的北半球日照量相关,而在东亚夏季风整体变化趋势下,还存在千年-百年尺度的气候波动周期,与太阳活动强度和周期的相对应。

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    8. 一种基于信息熵和DTW的多维时间序列相似性度量算法
    乔美英;刘宇翔;陶慧
    中山大学学报自然科学版    2019, 58 (2): 1-8.   doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.02.001
    摘要104)      PDF (1321KB)(218)   

    提出一种基于信息熵和动态时间规整(DTW)的多维时间序列相似性度量的方法。首先,基于马氏距离(mahalanobis distance)的DTW,不仅考虑了多维时间序列的各个变量间的相互关系,而且对于长度不同的时间序列,通过动态规整可以进行准确地对齐。其次,利用信息熵理论,通过最小化损失函数,对马氏距离矩阵进行学习,来获得全局最优的马氏矩阵。为了验证所提算法的效果,选用UCI数据集中的5个数据集,采用最近邻分类算法对其进行分类实验。实验结果表明:该算法相比于其他算法,具有较高的分类准确率,且时间消耗较少。

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    9. 路内停车价格与泊位数量的组合优化
    关颂衡;李军
    中山大学学报自然科学版    2019, 58 (5): 39-43.   doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.05.006
    摘要94)      PDF (835KB)(210)   

    提出了 “停车服务水平”指标来描述路内停车场能够提供停车服务的概率,建立了考虑泊位利用率的停车服务水平最大化的整数优化模型,从停车价格和停车泊位数两个方面来优化调整路内停车的收费方案。以广州市一个路内停车场为例,验证了指标参数和模型的有效性和合理性。同时,研究表明:不合理的停车价格与泊位数组合会导致经营者与车主的利益均受损。

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    10. 基于自适应模糊PID的风速控制系统设计
    伞红军;陈浩;陈明方;张道义;刘金鑫;臧家秀
    中山大学学报自然科学版    2019, 58 (4): 153-158.   doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.04.016
    摘要70)      PDF (1276KB)(208)   

    针对传统PID风速调控响应速度慢、调节效率低的问题,设计了一种自适应模糊PID控制策略,用于风机的恒风速调控。所设计的控制系统由数据采集、模糊推理、指令执行以及数据反馈四部分组成。通过搭建的试验平台,对传统PID控制方法及自适应模糊PID控制方法进行了对比。实验结果表明:自适应模糊PID控制系统的风速调节速度快、效率高,调节效果优于传统PID。

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    11. 非线性系统准周期振动的多时间尺度IHB法
    张丹伟;刘济科;黄建亮
    中山大学学报自然科学版    2018, 57 (6): 63-70.   doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2018.06.008
    摘要109)      PDF (3369KB)(196)   

    准周期运动是实际工程中较为广泛的一类振荡现象,也是从周期运动通往混沌的途径之一。利用增量谐波平衡法(incremental harmonic balance method, IHB),结合多时间尺度研究了非线性系统的准周期振动。在Duffing和van der Pol-Duffing两个算例方程中,由增量谐波平衡法得到了系统在多个频率不可公约的外激励作用下的准周期运动特性。同时,与数值法得到的结果进行对比,两者相吻合。算例说明了多时间尺度增量谐波平衡法能够解决非线性系统的准周期运动问题,为非线性振动领域的深入研究提供了一种有效的分析方法。

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    12. 广州东部风水林斑块面积对生物量的影响
    娄铎;陈玉娟;刘凯;陈瑶瑶;马磊;于晨曦;管东生
    中山大学学报自然科学版    2019, 58 (1): 12-21.   doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.01.002
    摘要76)      PDF (2018KB)(190)   

    近年来人类活动的干扰导致许多连续的自然森林破碎为斑块化的森林片断(如村落旁保留的“风水林”),研究森林斑块的面积与森林生物量的关系对改善森林的碳汇作用具有十分重要的意义。本文在位于广州市东部的风水林中分别选取立地条件、森林植被类型和结构、林龄、森林生长发育阶段等因素相同但面积不同的大斑块(15-25 hm2)、中斑块(5-8 hm2)和小斑块(0.5-2 hm2)各5个,采用样方调查和遥感估算相结合的方法,研究风水林地上生物量与斑块面积的关系,以及风水林斑块从林缘到林内地上生物量的梯度变化。结果显示:(1)平均生物量呈现出大斑块(199.33 t/hm2)>中斑块(181.59 t/hm2)>小斑块(147.51 t/hm2)的趋势,大、中、小斑块的地上生物量之间存在显著性差异(P<0.01),斑块面积对地上生物量的影响比较显著;(2)样地调查结果和遥感数据都显示,边缘效应对风水林斑块地上生物量的影响比较明显:大斑块生物量从林缘到林内呈现斑块中心(290.24 t/hm2)>斑块中心到林缘的中间位置(226.63 t/hm2),>板块边缘(129.16 t/hm2)的趋势;(3)大斑块中高大树木的比例较大,这是大斑块的生物量大于中、小斑块的主要原因。本研究的结果表明,保护和建设较大的森林斑块,有助于提高森林的碳汇作用。

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    13. 不同气象条件小区通风与污染物扩散模拟
    翁佳烽;林满;王宝民;杭建;梁晓媛
    中山大学学报自然科学版    2019, 58 (1): 30-38.   doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.01.004
    摘要84)      PDF (2556KB)(188)   

    利用三维微尺度气象模拟软件ENVI-met,对广州市海珠区中山大学小区冬夏季水平和垂直流场特征以及污染物扩散情况进行了模拟研究,并通过实地观测CO质量浓度进一步检验了模拟结果。研究表明,ENVI-met适用于模拟街区尺度近地面污染物的分布特征,研究区域内存在角隅大风、气流爬坡滑坡及回流等显著特征,由此造成的污染物在不同区域和高度形成高低质量浓度区。当来流与街道峡谷平行时,在风速辐合区形成污染物高值区;当来流与街道峡谷垂直时,存在2种情况:对于独立建筑物和上风向建筑低于下风向建筑的街道,存在与来流反方向风分量,导致街道背风一侧为污染物高值区;而对于上风向建筑物高于下风向建筑物的街道,低层气流方向相同,街道中东部为高污染区。街谷中垂直扩散效率,上风向建筑物低的路段最好,其次为上风向建筑高的路段,独立建筑物的路段最差。研究结果对于城市小区的规划设计布局具有实际借鉴意义。

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    14. 新疆蕴都卡拉A型碱性花岗岩岩石地球化学特征及其构造意义
    张海军;朱伯鹏; 吴晓贵
    中山大学学报自然科学版    2019, 58 (1): 39-49.   doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.01.005
    摘要85)      PDF (4579KB)(186)   

    新疆准噶尔东北缘蕴都卡拉一带碱性花岗岩具有高硅(w(SiO2)=72.40%-74.17%)、富碱(w(Na2O+K2O)=8.41%-10.40%)、低钛(w(TiO2)=0.20%-0.40%)、贫钙(w(CaO)=0.38%-0.70%)的特征,岩石显著富集高场强元素Zr、Th、Y等,轻重稀土分馏明显(LREE/HREE为5.1-10.5),明显亏损Eu(δEu=0.19-0.26),稀土元素配分模式呈右倾海鸥型,Sr、Ba、Ti等元素的强烈亏损,与典型的A型花岗岩一致。岩石地球化学研究表明,蕴都卡拉一带A型花岗岩可能是下地壳先存的俯冲洋壳或富Nb玄武岩部分熔融的产物,形成于晚石炭世后造山的拉张构造环境,是准噶尔东北缘造山作用结束的标志。

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    15. 采场空区拱架效应与矿柱宽度及间距相依性分析
    姜立春;王玉丹;温勇
    中山大学学报自然科学版    2018, 57 (6): 1-7.   doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2018.06.001
    摘要89)      PDF (2363KB)(182)   

    为了充分利用岩体拱架效应提高矿山釆空区的稳定性,基于采空区岩拱拱轴内力及结构承载力的特征,构建空区岩拱的力学模型,采用无铰拱理论计算岩拱内力大小,推导出矿柱间距及宽度关于拱轴系数 m 及拱高 h 的数学表达式。分析了某大型金矿不同拱轴系数情况下,矿柱宽度及矿柱间距依存关系。结果表明:当矿柱宽度一定时,矿柱间距( l )随着拱轴系数( m )的减小而减小,当拱轴系数减小至零时,拱轴线趋近直线,岩拱效应逐渐消失;当矿柱间距一定时,矿柱宽度( d )随着拱轴系数( )的增加而增大,变化曲率逐渐减小。工程验证表明,矿柱合理间距取28 m时,采场顶板安全状态良好,现场位移监测验证了其结果的可靠性,说明了空区顶板岩体拱架效应约束作用明显。

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    16. 海南岛三亚湾全新世以来沉积特征与古环境演变
    孙倩文;黄康有;谢德豪;周斯;王萌; 郑卓
    中山大学学报自然科学版    2019, 58 (3): 13-21.   doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.03.002
    摘要70)      PDF (2371KB)(181)   

    根据海南岛三亚湾SY01钻孔AMS14C测年建立沉积物年代框架,结合粒度、烧失量、色度和有孔虫等分析研究了三亚湾地区的海平面变化、沉积相和古环境演变过程。结果表明,SY01钻孔的沉积物呈现5个变化阶段:含砾粉砂层-含粗砂粉砂层-含中砂粉砂层-含细砂粉砂层-粉砂层;有孔虫和介形虫的分析结果显示出其主要出现在8.1~3.7 cal ka BP期间,且含量最丰富的层位在5.2~4.7 cal ka BP;烧失量的分析结果表明有机质和碳酸盐在5.2~4.7 cal ka BP期间的含量相对较高,揭示该时期陆地或海洋生物较为繁盛;色度值的结果也反映该阶段处于还原状态的沉积环境。因此,综合各个环境代用指标,研究区域的沉积过程划分为5个阶段:洪积相内侧-洪积相远端-滨岸相-海湾相-潟湖相;三亚湾地区从~9 cal ka BP开始沉积,全新世海侵高海平面期为~5 cal ka BP,之后进入晚全新世海退阶段,河流泥沙输送形成了三亚湾砂质海岸。

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    17. 水环境下氢氧根水分子团簇催化赖氨酸旋光异构及羟自由基致损伤的机理
    赵晓波;佟华;杨晓翠;王佐成
    中山大学学报自然科学版    2018, 57 (5): 88-97.  
    摘要61)      PDF (5281KB)(180)   

    在MP2/6-311++G(2df, pd)∥B3LYP/6-31+G(d, p)双理论水平,研究了氢氧根水分子团簇催化2种稳定构象的赖氨酸分子旋光异构及羟基自由基致其损伤的机理。反应通道研究发现:赖氨酸旋光异构有2个通道a与b,a是氢氧根水分子团簇与α-氢和氨基氮通过氢键作用形成底物,氢氧根拔α--氢,然后α-碳再拔另一侧2个水分子簇的氢;b是氢氧根水分子团簇与〖WTBX〗α〖WTBZ〗-氢和羰基氧通过氢键作用形成底物,氢氧根拔α-氢,而后α-碳再拔另一侧2个水分子簇的氢。羟自由基拔氢致赖氨酸损伤可在b通道实现。势能面计算表明:水液相环境下,构象1(氨基羧基间为单氢键)和构象2(氨基羧基间为双氢键)旋光异构的优势通道均为b,决速步能垒分别是49.94和60.41 kJ·mol-1,羟自由基在b通道致构象1和2赖氨酸分子的损伤为低或无势垒放热反应。

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    18. 避暑旅游气候舒适度模型构建与应用
    刘逸;卢展晴;陈欣诺
    中山大学学报自然科学版    2019, 58 (3): 22-31.   doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.03.003
    摘要104)      PDF (1432KB)(179)   

    从旅游气候学基础理论出发,对目前用于评价旅游气候舒适度的若干模型进行了分析比较,以其中的综合舒适度模型为基础,结合现有文献资料及实际问卷调查,建立了避暑旅游气候舒适度模型(STCI)。借助此模型,对全国244个城市发展避暑旅游的气候条件进行了分析。结果发现基于新模型评价下的排名与《2014年中国城市避暑旅游发展报告》、传统综合舒适度模型下的排名存在显著差异。通过比较分析发现,我国目前存在部分未得到有效开发的潜在避暑旅游地,这些地区具有极佳的避暑气候条件,却因区位不佳、知名度低等原因而未获得关注;高纬度的东北地区和高海拔的西南地区是我国最适宜开展避暑旅游活动的2大区域,集中了我国大部分具有优越避暑气候的城市;华北地区和西北地区的避暑旅游城市排名存在一定的争议;黑龙江省绥化市、云南省保山市等7个城市具备极佳的避暑旅游气候,适宜发展为避暑旅游城市。基于上述发现,为旅游者的出行决策和政府的旅游业开发提出了相应的建议。

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    19. 广东省河源断裂带碳酸泉水化学特征及形成机制
    李静荣;王中正;王亚;邱晓林;张珂;李景富
    中山大学学报自然科学版    2018, 57 (5): 19-28.  
    摘要80)      PDF (2069KB)(177)   

    为了解广东省河源断裂带碳酸泉的形成机理,全面认识碳酸泉形成过程,为碳酸泉的开发与管理提供科学依据,在河源断裂带地区采集了5组碳酸泉样品及18组非碳酸泉样品,开展了水化学特征分析及δD、δ18O、14C、δ13C和3He/4He多种同位素分析。结果表明,碳酸泉主要水化学类型为Na-Ca-HCO3型。δD、δ18O同位素分别介于-43.32‰~-41.72‰和-7.06‰~-6.55‰,位于大气降水线附近,表明其补给来源于大气降水,补给高程在1 000~1 300 m。通过14C法测年及修正后的δ13C年龄校正模型计算得到碳酸泉的年龄在21~26 ka。碳酸泉点δ13C的变化范围在-1‰~2‰之间,R/Ra(样品3He/4He与大气3He/4He之比)比值介于0~2.5,表明河源断裂带碳酸泉中的CO2为幔源与变质混合成因,并以变质作用为主。

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    20. 基于改进AHP法的广佛城际公交满意度模糊综合评价
    温惠英;璐帆;梅家骏
    中山大学学报自然科学版    2018, 57 (5): 64-71.  
    摘要56)      PDF (1851KB)(174)   

    基于改进的AHP法和模糊综合评价,在满意度影响因素和出行者特性的基础上,从经济性、可靠性、便捷性、舒适性、可达性5个方面着手,建立了城际公交出行满意度评价体系;结合广佛城际公交出行调查数据,计算出了各指标层的权重及满意度评分,绘制了重要度-满意度四分图。结果表明:舒适性、可达性对广佛城际公交出行满意度的影响较大;广佛城际公交出行满意度总分为63.8,介于“一般”和“满意”之间,且可达性和经济性方面得分较高。

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