黄渤海有机碳的分布特征及收支评估研究

陆架边缘海是陆海相互作用研究中最为关键的区域,也是全球重要的碳储库,在区域物质循环过程中发挥着重要的作用。基于2012年5月和11月对黄渤海海域的综合调查,对该海域水体和沉积物中有机碳的含量与分布进行了分析,并结合相关文献资料对黄渤海有机碳的收支进行了估算。主要结论为:黄渤海溶解有机碳和颗粒有机碳均呈近岸河口区域高、离岸低的分布趋势;有机碳的组成以溶解有机碳为主,颗粒有机碳由海洋自生的有机碳和陆地来源的有机碳组成;黄渤海沉积物有机碳高值区主要分布在河口和泥质区,其组成也是由海洋自生和陆源混合而成,其中渤海以陆源为主,而黄海以海源为主。黄渤海有机碳收支评估表明,有机碳的主要来源为初级生产力产生的有机物,其贡献为(6 760±971)×104t/a,占有机碳输入总量的(74±10)%,沉积物再悬浮的通量为(884±200)×104t/a,东海向黄海输入的通量为(679±107)×104t/a,河流及陆源输入的通量为(643±63)×104t/a,大气干湿沉降的通量为(141±39)×104t/a,其贡献分别占有机碳输入总量的(10±2.2)%,(7.5±1.2)%,(7.0±0.7)%和(1.5±0.4)%;黄渤海有机碳的主要支出为呼吸消耗,其贡献为(5 190±746)×104t/a,占有机碳输出总量的(57±8.2)%,黄海向东海输出的通量为(2 150±370)×104t/a,有机碳沉积通量为(1 030±225)×104t/a,有机碳降解通量为(737±191)×104t/a,其贡献分别占有机碳输出总量的(24±4.1)%,(11±2.5)%和(8.0±2.1)%。有机碳收支评估表明黄渤海有机碳以海洋自生来源为主,且具有潜在碳的"汇"的特性,水体中外源输入和海洋自生有机碳的(1.6±0.3)%埋藏于该海域内。     

祁连山地区不同植被生态系统固碳价值量估算及时空演变分析

基于改进的CASA模型测算祁连山地区植被净初级生产力（NPP）物质量, 并进一步基于光合作用方程式、 碳循环过程模型估算了研究区2005年、 2010年、 2015年植被、 土壤固碳量及价值, 旨在定量分析该区域不同植被生态系统植被、 土壤固碳价值时空演变情况, 为制定更科学合理的碳管理措施提供科学依据。研究表明： 祁连山地区2005 - 2015年植被、 土壤固碳价值呈递增趋势, 2005年、 2010年、 2015年植被、 土壤固碳价值分别为515.95、 356.56亿元; 491.05、 404.36亿元; 581.55、 465.65亿元, 土地类型的改变使得植被、 土壤固碳分别增长12.72%、 30.39%。从空间分布上看, 东部植被、 土壤固碳量明显高于西部, 林地固碳能力最高, 单位面积固碳量为10.19 t·hm^-2。草地是研究区分布最广的植被, 且其对该地区植被、 土壤固碳贡献比为51.13%、 49.34%。     

Advances in Geochemical Study of Phytolith Occluded Carbon

Phytoliths, also called amorphous silica particles, have a great geochemical stability and could occlude a certain amount of organic carbon during the forming process. At present, phytolith-occluded carbon (PhytOC) is recognized as one of long-term stable carbon sequestration mechanisms and has significant influence on regulating global climate change. At the same time, PhytOC isotope research has great value for paleo-environment, paleo-climate reconstruction and other fields. Therefore, more scholars pay attention to the PhytOC geochemical research. Based on the current research status, we summarized the current state of understading about phytolith forming process, elemental composition, geochemical stability, PhytOC sink and PhytOC isotope application for paleo-environment reconstruction. We also summarized the main problems of geochemical research on phytolith and PhytOC, which will make great contribution to further research on phytolith geochemical research.     

西北天山莱历斯高尔岩体年代学、地球化学及其成因

西北天山莱历斯高尔岩体主要由花岗闪长斑岩和二长花岗斑岩组成,二者具有相似的地球化学特征,可能为同源岩浆分异演化的产物。锆石SHRIMP U-Pb年龄显示岩体形成于晚泥盆世(374±4 Ma)。莱历斯高尔岩体具有较高的SiO₂(67.75% ～74.71%)含量和K₂O/Na₂O(1.24～2.20)比值,属于高钾钙碱性系列。稀土元素配分曲线为轻稀土富集型(La/Yb)_N(5.25～10.57),具有中等-弱的Eu负异常δEu(0.55～0.92)。微量元素特征显示富集大离子亲石元素(LILE),而亏损高场强元素(HFSE),具有较低的Sr(122×10^-6～356×10^-6)含量、较高的Y(17.19×10^-6～21.82×10^-6)和Yb(1.78×10^-6～2.57×10^-6)含量。岩体的Sr-Nd同位素特征为I_Sr=0.707 867～0.709 654,ε_Nd(t)=-2.79～-1.46。铅同位素特征为²⁰⁶Pb/²⁰⁴ Pb=18.423～19.915,²⁰⁷ Pb/²⁰⁴Pb=15.576～15.685,²⁰⁸ Pb/²⁰⁴Pb=38.344～39.305。元素和同位素地球化学特征表明,莱历斯高尔岩体岩浆源区主要为中元古代下地壳的部分熔融,并有部分地幔物质的加入。岩体形成于晚泥盆世准噶尔洋向伊犁-中天山微板块陡角度俯冲的大陆弧构造环境。     

河北保定容城凸起地热田储层属性与资源潜力

21世纪人类将面临资源、环境与灾害的严重挑战。地热资源作为绿色新型能源,可减少传统燃料的消耗,实现CO₂减排,日益受到人们的青睐。河北保定市容城凸起地热田为我国东部代表性中低温地热田,其热储类型为基岩岩溶裂隙热储(主要为蓟县系雾迷山组及长城系高于庄组),具有储量大,可回灌等特点。根据现有数据和地质资料进行的地热资源潜力评估表明:容城凸起(56 km²研究区范围)基岩(3 000 m以浅)热储地热资源量为416×10¹⁶ J, 相当于标准煤239×10⁶ t,折合热能1 320 MW,可采地热资源量为62×10¹⁶ J,相当于标准煤36×10⁶ t,折合热能198 MW。     

干旱区内陆河流域的生态安全与生态需水量研究——兼谈塔里木河生态需水量问题

结合对干旱区生态安全和生态需水量关键科学问题的探讨,提出干旱内陆河流域生态脆弱区的生态安全分析是以水过程研究为核心的,水文过程控制着生态过程,对流域生态系统的稳定性有着直接影响,而水资源开发利用和水循环对生态系统功能有重要影响,天然植物恢复和生长的合理地下水位的研究是确立生态需水量的基础.并实证分析和计算了维系塔里木河生态安全的生态需水量,塔里木河干流现状生态需水量为31.74×108 m3,其中,上、中、下游分别为9.95×108 m3、18.47×108 m3和3.32×108 m3.     

山东滨海盐碱地柽柳林下微生物量变化特征及其影响因素

以山东昌邑国家级海洋生态特别保护区内柽柳林下土壤微生物为研究对象, 测定了其微生物量变化. 结果表明: 研究区细菌、真菌及古菌基因平均拷贝数分别为8.24×10⁶ copies·g^-1、1.51×10⁴ copies·g^-1和2.85×10⁴ copies·g^-1, 微生物量碳、氮平均值分别为140.54 mg·kg^-1和29.19 mg·kg^-1. 自密集区经稀疏区到边缘区, 随植被盖度的降低, 微生物量呈现降低的趋势. 相关分析表明, 不同植被盖度所造成的有机质输入的差异是造成这种变化规律的主要因素.     

黑潮与毗邻陆架海域的碳交换

作为沟通陆架边缘海与开放大洋的北太平洋西边界流,黑潮对毗邻中国陆架海域碳循环有着不可忽视的影响。分析总结了黑潮与毗邻陆架海域海水中溶解有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)、溶解无机碳(DIC)和颗粒无机碳(PIC)分布与交换的现有研究成果。分析表明,黑潮通过表层水涡旋、入侵以及次表层以下水体上涌等形式携碳进入毗邻陆架海域。在黑潮与毗邻陆架海域,DOC和POC的分布受生物活动、水团混合以及沉积物—水界面相互作用的共同影响,表层与陆架水中含量较高,DIC受海水碳酸盐体系平衡影响,表层含量低于底层,在陆架海域与上升流区有高值,PIC含量较低。在台湾东北海域,DOC,POC和DIC由东海陆架海域向黑潮有净输出,输出量分别为2 431×109,1 051×109和21 733×109mol C/a,PIC通过陆架源悬浮颗粒物向黑潮主流输送,通量为1 852×109mol C/a。DOC,POC和PIC由南海经吕宋海峡向黑潮有净输出,输出量分别为2 652×109,1 009×109和230×109mol C/a,但DIC由黑潮向南海有净输出,通量为13 005×109mol C/a。台湾海峡碳循环受黑潮输运的影响,但影响机制及过程至今并不清楚。因此,黑潮与毗邻陆架海域的碳交换过程研究还有若干重大科学问题亟待解决,尚需深入系统的研究。     

河北省安妥岭钼矿床地质特征及辉钼矿Re-Os同位素年龄

河北省安妥岭钼矿床位于太行山北段,是燕辽钼矿带内著名的钼矿床之一。辉钼矿化呈脉状、薄膜状、浸染状分布于斑岩体及其外接触带中,围岩蚀变为硅化、黄铁矿化、绢云母化、黄铁绢英岩化、青磐岩化等,具有斑岩型钼矿床的基本特征。对矿床中5件辉钼矿样品进行了Re-Os同位素分析,获得模式年龄为(145.7±2.4)～(148.8±2.6) Ma,平均模式年龄为(146.9±1.0) Ma,等时线年龄为(147.3±3.7) Ma,MSWD值为1.5, ¹⁸⁷Os初始值为(-0.4±2.6) ng/g,表明钼成矿时代为晚侏罗世,属燕山中晚期构造-岩浆-流体活动的产物。样品Re含量为50.42×10^-6～104.9×10^-6,黄铁矿单矿物δ³⁴S的变化范围为0.7‰～2.8‰,结合已有的Pb同位素结果,推断成矿物质为壳幔混源,矿床形成于中国北方中生代第二期大规模成矿作用期,处于中国东部构造体制转折阶段。     

黑河下游额济纳绿洲土地生产潜力的动态变化及影响因素分析

在通过Visual MODFLOW软件模拟地下水位的基础上, 采用GIS技术进行栅格运算, 把影响土地生产潜力的各个因子作为"修正"系数, 运用逆向因子修正法分析黑河下游土地生产潜力的变化.在计算不同影响因素组合条件下土地生产潜力的同时, 结合不同的分水方案, 对各影响因素进行分析.结果表明: 在狼心山来水量为7.5×10⁸m³·a^-1时, 区域的水分有效系数整体增加, 植被覆盖度增大, 土地生产潜力大幅度提高, 能有效改善当地的生态环境.与现状相比, 在来水量为2.5×10⁸m³·a^-1时, 东河下游的水分有效系数出现降低的情形; 在来水量为5.0×10⁸m³·a^-1和7.5×10⁸m³·a^-1 时, 其水分有效系数均显著增加. 通过对影响因素的剖析有利于预警当地荒漠化发展的趋势, 进一步建立土地沙漠化的判别指标体系, 从而为黑河流域的土地生产服务.     

油田地热资源评价研究新进展

油田地热资源评价和开发利用一直是我国陆上沉积盆地内中-低温水热型地热资源研究的重点工作。本文介绍了油田地热资源评价的基本思路和评价方法,并以大庆油田、华北油田和辽河油田为例,通过地温场研究、热储特征分析、岩石热物性测试,按照新建立的油田地热资源评价分级体系,重新评价了油田区的地热资源量。3大油田区11个层系地质资源总量为10 934×10¹⁸ J,地热水资源量为86 607×10⁸ m³,其中,可采水资源量为19 322×10⁸ m³,可采地热能资源为425×10¹⁸ J。根据油田采出水和综合利用等5种开发利用方式,评估了油田地热能开发潜力,为我国地热资源评价和油田地热规模化开发奠定了基础。     

Study on the Soil Carbon Pool and Potential Capacity of Carbon Sequestration in the Northern Tibetan Plateau

It is important to investigate the soil organic carbon reserves of the northern Tibetan Plateau for understanding the global carbon cycle. The surface soil carbon storage is 1.27×10⁸ t, and the surface topsoil organic carbon density is 4.96×10³ t/km² in the study area. Compared with the results of the second National Soil Census, the distribution of organic carbon reserves of chestnut soil, sierozem, alpine steppe soil, swamp soil, sandy soil and ustic cambisols increased gradually, which are mainly distributed in savanes of the northern Qinghai Lake and woodland in middle-high mountain areas of the eastern Qinghai Lake; savanes and woodland are classified as the carbon sink area because this area’s carbon sequestration is greater than the release quantity. By contrast, the distribution of organic carbon reserves of mountain meadow soil, alpine meadow soil, grey cinnamon soil, chernozem and anthropogenic-alluvial soil decreased gradually, which are mainly distributed in the farming areas of eastern Qinghai Province. This area’s carbon sequestration is less than the release quantity because of cultivation effect, and is classified as the carbon source area. The 97.5% of organic carbon storage cumulative frequency is closed to the threshold value of the organic carbon saturation. The carbon sequestration potential of the study area is 241.57×10⁶ t. Take the widely distributed chestnut soil as a case, it will take 18.66 years to reach saturation for the soil organic carbon reserves of chestnut soil.     

Terrestrial Kr-Kr ages of Antarctic meteorites

The production rate of ³⁸Ar in meteorites—P(38)—has been determined, as a function of the sample's chemical composition, from ⁸¹Kr-Kr exposure ages of four eucrite falls. The cosmogenic ⁷⁸Kr/⁸³Kr ratio is used to estimate the shielding dependence of P(38).

From the “true” ³⁸Ar exposure ages and the apparent ⁸¹Kr-Kr exposure ages of nine Antarctic eucrite finds, terrestrial ages are calculated. They range from about 3 × 10⁵ a (Pecora Escarpment 82502) to very recent falls (Thiel Mountains 82502). Polymict eucrites from the Allan Hills (A78132, A79017 and A81009) have within the limits of error the same exposure age (15.2 × 10⁶ a) and the same terrestrial age (1.1 × 10⁵ a). This is taken as strong evidence that these meteorites are fragments of the same fall. A similar case are the Elephant Moraine polymict eucrites A79005, A79006 and 82600 with an exposure age of 26 × 10⁶ a and a terrestrial age of 1.8 × 10⁵ a. EETA79004 may be different from this group because its exposure age and terrestrial age are 21 × 10⁶ a and 2.5 × 10⁵ a, respectively.

The distribution of terrestrial ages of Allan Hills meteorites is discussed. Meteorites from this blue ice field have two sources: Directly deposited falls and meteorites transported to the Allan Hills inside the moving Antarctic ice sheet. During the surface residence time meteorites decompose due to weathering processes. The weathering “half-life” is about 1.6 × 10⁵ a. From the different age distributions of Allan Hills and Yamato meteorites, it is concluded that meteorite concentrations of different Antarctic ice fields need different explanations.     

近20a来黑河中游张掖盆地地下水动态变化

在研究黑河中游张掖盆地水文地质条件及对区内地下水进行动态分区的基础上, 总结了区内1981-2001年地下水水位、储量的时空变化规律. 结果表明: 1)盆地内部沿冲洪积扇自上而下的 4 个区域内由于赋存条件的差异, 地下水多年动态类型分异显著. 其中, 冲洪积扇中上部 20 世纪 80 年代的10 a内地下水储量累积减少56.47×10⁶m³, 90年代地下水储量累积减少150.83×10⁶m³; 冲洪积扇下部80年代储量减少11.80×10⁶m³, 90年代减少77.50×10⁶m³; 细土平原 20 a 内储量累积减少0.56×10⁶m³; 临高河谷平原近20 a内储量增加了 1.78×10⁶m³; 进入 90 年代后, 各区域变化幅度均有不同程度增加. 2)各区域内地下水年内动态类型复杂, 存在显著的季节差异, 在进入 90 年代后年内动态变化也均有不同程度的增强.     

高雷诺数顶盖驱动方腔流实验

为得到高雷诺数(1×105~1×106)条件下顶盖驱动方腔水流流场和速度分布,设计了边长为0.2 m和0.5 m的立方腔,并利用粒子图像测速技术(Particle Image Velocimetry,PIV)对方腔流流场进行测量,分析方腔流流场特性和边壁对流场影响规律。结果表明:雷诺数达到5×105时方腔流中主涡旋发生变形,雷诺数从5×105增大到1×106过程中,中间的初级涡旋(Primary eddy,PE)继续变形,并分裂成两个涡旋;随着雷诺数的增大,顺流次级涡旋(Downstream Secondary Eddy Region,DSE)区域面积缩小,雷诺数为5×105时DSE区域可看到成型的涡旋,当雷诺数为1×106时,DSE区域继续缩小,在同样条件下看不到成型的涡旋;雷诺数增大的过程中各边壁的边界层变薄,边壁对方腔流流场特性影响明显。     

草地退化对植物硅分布和植硅体碳汇的影响:以北方农牧交错带草地为例

草地生态系统中,硅(Si)不仅在植物生长过程中扮演着重要的角色,而且通过形成植硅体碳(Phytolith-Occluded Carbon,简称PhytOC)的方式参与陆地生态系统碳循环。近几十年来,由于人为干扰等因素导致的草地退化引起了广泛的关注。本研究中,我们选取了我国北方农牧交错带中30个不同退化程度的样地,分析了8种常见植物(共71个样品)地上部分Si含量和分布特征,并估算了植硅体碳产生通量。结果发现,随着草地退化的加剧,糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)地上部分Si含量呈下降趋势,而羊草(Leymus chinensis)表现为先上升后下降的倒"V"型。不同退化程度样地植物地上部分Si平均含量分别为12.25±1.02 g/kg(轻度)、10.56±1.15 g/kg(中度)和8.06±0.93 g/kg(重度),而植硅体碳产生通量显著下降,分别为0.320±0.038 kg/(ha·a)、0.190±0.021 kg/(ha·a)和0.068±0.006 kg/(ha·a)(P<0.05)。研究表明,草地退化对不同种类植物的Si含量和产生通量的影响不同,这可能是由于植物的功能类型不同造成的。草地退化可以导致种群结构的变化和地上净初级生产力(ANPP)的降低,从而影响草地植物地上部分Si的分布和植硅体的固碳能力。当退化严重时,初步估算北方农牧交错带内草地植物地上部分植硅体固碳速率将下降5倍以上。     

小兴安岭鹿鸣大型钼矿LA-ICP-MS锆石U-Pb和辉钼矿Re-Os年龄及其地质意义

鹿鸣钼矿是小兴安岭地区于近年发现的大型斑岩型钼矿床。为探讨研究区成岩成矿关系及其地质意义,在对矿化特征分析的基础上,采用LA-ICP-MS锆石U-Pb技术对鹿鸣地区含矿二长花岗岩测年,获得成岩年龄为 (187.1±1.2) Ma (n=15, MSWD=0.70) 。通过辉钼矿样品Re-Os同位素分析,获得等值线年龄为(177.4±3.5) Ma (n=11, MSWD=0.71) ,加权平均年龄为(178.08±0.79) Ma (n=11,MSWD=0.46)。两种方法获得的年龄大致相近,表明它们形成于同一成岩成矿系统。鹿鸣钼矿成岩成矿年龄,与乌奴格吐山铜钼矿、兰家沟钼矿和杨家杖子钼矿等矿床辉钼矿Re-Os同位素年龄相近,表明包括小兴安岭地区在内的我国东北地区广泛存在早侏罗世岩浆-成矿作用。微量元素和同位素指纹显示,鹿鸣钼矿形成于地壳挤压向拉伸转换的构造环境,成矿物质为壳幔混合来源。     

50年来华北平原降水入渗补给量时空分布特征研究

针对华北平原水文地质条件复杂,地下水开发利用程度高,地下水位埋深和包气带岩性在时间和空间上差异大的特点,基于大量钻孔和地下水位监测资料,将华北平原划分为4个水文地质单元,以埋深7 m作为降水入渗稳定点,根据各分区的水文地质条件对钻孔岩层赋予入渗系数值,应用加权平均法求得华北平原20世纪60年代、80年代和21世纪初的降水入渗系数分布图.利用华北平原1956-2008年水资源四级区逐月降水量数据,求得华北平原20世纪60年代、80年代和21世纪初各分区单元的降水入渗量.结果表明,50多年来华北平原降水量呈减少的趋势,降水入渗系数呈增加的趋势,降水入渗量呈增加的趋势.3个年代的降水入渗量分别是118.86×108,147.91× 108和174.33×108 m3.     

LF-Y油田动态石油地质储量评价

LF-Y油田S区在ODP开发调整方案实施中,钻井表明构造边部变陡,含油面积变小,静态方法重新计算地质储量为1 328.30×10⁴ m³,但该储量规模与油田生产动态不相符。结合生产动态法、储量反算法及油藏数值模拟法分析油田储量规模及合理性,指出了S区存在储量计算不足的问题并分析了原因,通过动态信息反算地质储量的方法,反算储量规模在1 450.00×10⁴~1 700.00×10⁴之间,因此该油田西边无井控区域储量潜力可能性较大。结合重新开展的孔隙度反演、精细地质模型、储量计算及油藏数值模拟等研究,再通过静态方法最终计算S区的地质储量为1 566.03×10⁴ m³,储量规模增加了237.73×10⁴ m³。以动态反算储量,并反馈到静态储层评价与储量计算之中,使两者达到较为一致的结果。研究成果不但解决了S区储量不足的矛盾,使模型更加合理,剩余油分布预测也更加可靠,为ODP调整方案成功实施提供了储量基础;而且验证了油藏动态方法对储量问题研究的反证作用,从而实现了油藏动、静态结合解决地质难点问题。     

青藏高原北部白榴碧玄岩年代学及地球化学研究

本文在可可西里北部边缘银顶山地区首次发现含橄榄石的高镁高钾质超基性火山岩。火山岩在阿尼玛卿-昆仑-木孜塔格缝合带南侧呈熔岩残丘形式产出,分布面积约为0.2 km²,其形成时代为上新世(5～4 Ma),是岩浆的快速侵位-喷溢的结果。斑晶主要为橄榄石(10%～12%)+白榴石(21%～27%)+霞石(13%～16%)±透辉石(29%～31%),基质主要为透辉石+云母+Fe-Ti氧化物+玻璃,定名为白榴碧玄岩。对3个样品51个点的橄榄石电子探针数据计算显示,橄榄石牌号为Fo_74-87Fa_13-26,属贵橄榄石,岩石中的橄榄石均不存在扭折带,表明这些橄榄石很可能是岩浆结晶的产物,而非岩浆捕获体。通过计算,银顶山地区橄榄石的结晶温度大约在1 226 ℃～1 234 ℃左右。白榴碧玄岩的化学组分:SiO₂<45%,MgO>10%, Na₂O+K₂O>8%,Mg^#(68.84～70.80),而Cr(149×10^-6～156×10^-6)和Ni(138×10^-6～151×10^-6),⁸⁷Sr/⁸⁶Sr(约0.708 6)和¹⁴³Nd/¹⁴⁴ Nd(约0.512 4),处于EMII源区范围内。初步认为藏北地区上新世超基性火山岩来自于较深的源区,最有可能是软流圈顶部地幔的局部熔融,并受到俯冲地壳物质的交代。