用改进的增量方法计算硫化物中硫的同位素分馏系数

增量方法已成功地应用到硅酸盐矿物、金属氧化物、碳酸盐矿物和硫酸盐矿物氧同位素分馏系数的计算中。本文在对硫化物晶体结构与矿物学特点分析的基础上,通过详细分析前人对硅酸盐矿物和金属氧化物中氧同位素分馏的增量计算方法,将氧化物和硫化物的晶体特征加以对比,提出了计算硫化物中硫同位素分馏的增量计算方法。修正的增量方法根据硫化物的晶体化学结构特征,引入了一个重要的参数,即Madelung常数,用于指示不同结构的硫化物对~(34)S的富集能力。本文利用这一修正的增量方法计算出了0℃到1000℃温度范围内,磁黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、硫镉矿的10~3Inβ和它们之间的分馏系数10~3Inα。并给出这五种矿物间的~(34)S富集顺序：磁黄铁矿＞硫镉矿＞闪锌矿＞黄铜矿＞方铅矿。与前人的实验结果对比表明,本次计算结果与实验结果基本吻合。同时,增量计算方法成功地再现了任意硫化物中~(32)S、~(33)S、~(34)S和~(36)S这四种同位素之间确实存在一定的分馏比例关系。这说明尽管增量方法存在一定的局限性,但将其扩展到硫化物间硫同位素分馏的理论计算是可行的。     

石英一水一盐体系氧同位素分馏作用

温度为180—550℃,盐度(wt.％)分别为0、5、25和40条件下,在高压釜内完成了由硅胶合成石英的氧同位素分馏作用实验研究,目的是了解:①盐同位素效应;②△t值对同位素分馏的影响;③温度与同位素分馏系数的关系。研究资料表明:低温条件下矿物和纯水之间同位素平衡作用不可能发生;影响含氧矿物(初)之间氧同位素平衡速率的因素包括盐度、△t值大小和温度等;我们的研究还表明,盐度对同位素分馏作用同系数无影响,即不存在所谓的“同位素盐效应”。在180—550℃温度范围内,不同盐度条件下获得的石英-水氧同位素分馏实验方程为:10001nα_(石英-水)=3.306×10~5T~(-2)—2.71。     

文石-水体系氧同位素分馏系数的低温实验研究

采用缓慢分解法和“两步法”的附晶生长法,在低温(0℃～70℃)下实验合成纯文石型碳酸 钙矿物,以XRD和SEM技术对合成矿物的相组成和形貌进行了鉴定。将XRD与SEM及氧同位素分 析技术相结合,研究了文石的生成速率与氧同位素分馏之间关系。对0℃、25℃和50℃条件 下采用缓慢分解法合成的文石进行SEM观察发现,随着温度升高,矿物生成速率加快,氧同 位素分馏逐渐趋于不平衡,导致50℃条件下获得的文石-水体系氧同位素分馏是一种不平衡 分馏,而0℃和25℃条件下获得的低值代表平衡分馏。将0℃和25℃以下采用缓慢分解法获得 的文石-水体系分馏低值与采用“两步法”的附晶生长法在50℃和70℃条件下获得的文石- 水体系平衡分馏数据相结合,得到0℃～70℃范围内文石-水体系氧同位素平衡分馏方程为 ：103lnα=20.41×103T－41.42。这个实验结果不仅与增量方法理论计算结 果一致,而且与前人低温实验获得的文石或文石与方解石混合相碳酸钙-水体系,以及生物 成因文石-水体系的氧同位素分馏结果相近。这是首次根据实验确定的无机成因文石-水体 系热力学平衡氧同位素分馏系数,因此对于无机成因文石在古沉积环境和古气候研究中的应 用具有重要参考价值。     

用分子簇模型计算矿物的稳定同位素分馏的一个问题

簇合物模型(Cluster Model)已经被广泛地用来模拟矿物的局域结构和物理化学性质.但是,在计算矿物稳定同位素平衡分馏时,是否忽略平动和转动能还存在分歧.本文通过理论推导和对实际体系的计算研究了这一问题,详细评估了平动和转动能在配分函数之比中的贡献,给出了可以忽略的条件,说明在一般情况下,应用分子簇方法研究矿物的同位素分馏时,不应该忽略平动和转动能的贡献.     

赤铁矿—水体系氧同位素分馏的实验研究

本文分别以3种不同的可溶性三价铁盐作为Fe~(3+)源物质的强迫水解法和以针铁矿和四方纤铁矿为起始物质的溶液转化法,在90～315℃范围内合成赤铁矿,测定了赤铁矿与水之间的氧同位素分馏。矿物合成实验和氧同位素分析结果显示,在90～225℃范围内,实验获得的赤铁矿与水之间氧同位素分馏为亚稳态分馏,并且不同合成实验方法得到不同的分馏关系,前者相对于后者富集(18)O约为2‰,即:10~31nα_(赤铁矿-水)=1.17±0.02×10~6/T~2-9.14±0.20(强迫水解法);10~31nα_(赤铁矿-水)=1.46±0.18×10~6/T~2-14.52±0.03(溶液转化法)。但温度在315℃以下,无论强迫水解法还是溶液转化法,在实验误差范围内实验测定的分馏值几乎不可区分,并且与增量方法的理论预测相近,表明该温度下获得的赤铁矿与水之间氧同位素分馏代表了赤铁矿-水体系氧同位素平衡分馏。此外,两种不同方法获得了不同的分馏关系,显示低温下赤铁矿-水体系氧同位素分馏不仅依赖于赤铁矿形成的温度,而且取决于赤铁矿的成因机制,因此对应于不同形成环境下的动力学亚稳态平衡,这对解释低温环境中赤铁矿的氧同位素数据具有重要意义。     

降水过程中氢氧稳定同位素理论关系研究

大气降水过程中氢氧稳定同位素比值呈现一定的规律,分析了瑞利分馏中分馏系数的影响因子,基于瑞利分馏原理和质量守恒定律,分别推导了开放系统和封闭系统降水过程中的稳定同位素微分方程模型,研究了大气降水过程中氢、氧稳定同位素变化规律,导出了云团水汽和降水氢、氧之间的相互关系,结果表明这一关系并非简单的线性关系。     

云母族矿物的氧同位素分馏

利用增量方法对云母族矿物的氧同位素分馏进行了系统的理论计算。结果表明，不同化学成分和结构状态的云母之间存在一定的氧同位素分馏，其１８Ｏ富集顺序在热力学同位素平衡时为：多硅白云母＞钠云母＞锂云母＞白云母＝珍珠云母＞海绿石＞铁云母＞金云母＞黑云母。在４００℃以上的高温条件下，云母－水体系的氧同位素分馏与温度之间的相关性不明显，并且云母相对于水亏损１８Ｏ达１‰－２．５‰。石英－云母体系的氧同位素分馏与温度之间具有显著的负相关性，因此，能够作为灵敏的同位素地质温度计。不过，石英－黑云母对的氧同位素地质测温往往给出岩石冷却过程中的退化再平衡温度，而不是岩石形成温度。     

碳酸钙-水体系氧同位素平衡及稳态分馏的低温实验研究

采用“一步”和“两步”的直接沉淀法和附晶生长法在 5 0℃和 70℃分别合成碳钡矿和文石 ,测定不同条件下合成矿物与水之间的氧同位素分馏 ,结果显示 ,文石—水体系氧同位素分馏机理分两步 :(1) [CO3 ]2 - 与H2 O的氧同位素交换和平衡 ,此过程是文石 水氧同位素平衡的决速率步骤 ;(2 )与H2 O平衡以后的 [CO3 ]2 - 与Ca2 +]结合生成文石 ,此过程体现矿物形成过程中氧同位素分馏的结构效应。在此基础上 ,采用缓慢沉淀法和“两步”的附晶生长法获得了 0～ 70℃的文石 水体系氧同位素平衡分馏方程。采用“一步”和“两步”的附晶生长法在 5 0℃和 70℃合成文石 ,文石在溶液中经同质多象转变成次生方解石 ;结合文献数据 ,获得 0～ 70℃范围内的方解石 水体系稳态氧同位素分馏方程。     

碳酸钙-水体系氧同位素分馏系数的低温实验研究

碳酸钙是古气候和沉积岩稳定同位素地球化学研究中最常用的矿物 ,因此对碳酸钙水体系氧同位素分馏系数的实验校准已成为稳定同位素地球化学诞生以来的热点和前沿课题。但由于碳酸钙在自然界存在 3种同质多象变体 (方解石、文石和六方方解石 ) ,使人们对碳酸钙矿物与水之间氧同位素分馏系数的实验测定结果存在较大差别 ,当应用到同位素地质测温时 ,会给出显著不同的温度值。正确选用合理的方解石水或文石水体系分馏曲线 ,对低温和环境地球化学研究和应用具有重要价值。文章系统总结和评述了碳酸钙水体系氧同位素分馏系数实验校准的历史、方法和结果 ,对前人在表达方式上的不一致进行了统一 ,对氧同位素分馏的盐效应、动力氧同位素分馏效应和同质多象转变过程中的氧同位素继承性进行了讨论。通过对前人大量实验数据的系统处理并与理论计算相比较 ,推荐了热力学上平衡的方解石水体系氧同位素分馏方程 ,而对于文石水体系 ,理论计算结果尚有待于实验证实。     

碳酸盐矿物氧同位素分馏的理论研究

应用增量方法系统地计算了碳酸盐矿物的同位素分馏系数，得到不同结构和成分的碳酸盐矿物的18O富集顺序为：菱铁矿〉铁白云石〉菱镁矿≥白云石≥方解石〉文石〉菱锶矿〉白铅矿〉碳钡矿。在0℃～1200℃范围内获得了一组内部一致的碳酸盐－水体系的理论分馏系数，这些计算结果与已知的实验和／或经验数据之间存在良好的一致性，因此本文对碳酸盐矿物氧同位素分馏系数的理论校准不仅可应用于共生矿物组合形成温度的确定，而且能够应用于其形成机理的示踪。 计算结果表明，白云石的氧同位素分馏行为与方解石相似，在25℃下白云石与方解石之间的平衡分馏为0.56‰ 。理论预测文石相对于方解石显著地亏损 δ18O，在25℃时方解石与文石之问的平衡分馏为4.47‰ 。文石向方解石的同质多相转变可能是通过一种没有同位素再造的惰性氧结构单元[CO3]2- 进行的，即只涉及Ca2+ 与[C03]2- 基团之间键的断裂和再组台而未出现[CO3]2- 基团内部C－O键的断裂和再组合。结果在自然界和实验室实验中，文石中氧同位索配分的温度关系能够传递副方解石中来。这种在同质多相转变形成方解石过程中的氧同位素继承性对于了解白云石－方解石－水体系分馏的难题至关重要。理论预测也能够用来解释对方解石分馏的经验估算与实验测定之间的分歧。     

我国中西部前陆盆地的特殊性和多样性及其天然气勘探

通过对我国中西部前陆盆地构造特征、大地构造背景、地球物理特征的理论研究和典型前陆盆地的详细解析,系统分析了我国中西部前陆盆地的发育特征和特殊性。强调晚二叠世以来大小不一、形态各异的多块体小型克拉通的聚合碰撞作用是导致中西部前陆盆地群形成的基本动力学过程：这些小型克拉通的多块体聚合碰撞造就了中西部前陆盆地的特殊性和多样性。同时,明确提出中西部盆地的基本特点是“两期三类前陆盆地”,即海西一印支期前陆盆地和喜山期前陆盆地,三类指海西一印支期的周缘前陆盆地和弧后前陆盆地、喜山期再生前陆盆地。根据前陆盆地的盆地结构和演化特征,又将中西部的前陆盆地划分为4种组合形式,即叠合型组合、改造型组合、早衰型组合和新生型组合。综合论述了不同时期不同类型前陆盆地构造对天然气聚集的五大控制作用。     

铀钍的地球化学及对地壳演化和生物进化的影响

本文论述了在含挥发份和贫挥发份条件下Ｕ、Ｔｈ的迁移行为及其对地球和行星演化的影响,并阐述了造成地球独特地质演化历史的原因。提出了Ｕ、Ｔｈ在地球中的迁移模式以及该模式对地壳形成、演化的控制作用和对生物发展演化的可能影响。     

On the origin and evolution of the earth's crust and magmas

This paper discusses some controversial petrological ideas, expressed in the geonomic literature of our time.Origin and evolution of the crust: According to classical magmatism the sialic crust is segregated from the mantle in the course of the Earth's evolution, causing a growth of the continental crust. Arguments against this concept are advanced.According to neo-huttonism the sialic crust developed from the outside in an early phase of the Earth's history. This might have occurred according to the hot-Earth theory on the origin of our planet (Rittmann), or according to the cold-Earth theory of cosmogenesis (Urey; Berlage).The matter of this envelop of proto-sial has then been geochemically recycled countless times during the major part of the Earth's history (neo-huttonism), transforming it into the sialic crust as we know it (Nieuwenkamp). During the later part of the evolution, in post-Algonkian times, a new process came to the fore. Extensive parts of the sialic crust were incorporated and digested by the mantle; in these areas an oceanic crust came into being. This physicochemical process of burning holes in the sialic crust has been called the Mediterranean type of oceanization (van Bemmelen).Origin and evolution of the magmas: Distinction is made between basaltic magmas segregated from the upper mantle, and the calcalkaline suite of magma derived from the sialic crust and its sedimentary cover. This classification corresponds withRittmann's bimodality concept, andNieuwenkamp's distinction between an oceanic and a continental metabolism. Moreover, transitions are found between the two fundamental types of crust (continental and oceanic) and the corresponding suites of magma. These transitions occur especially in small ocean basins with a foundering, intermediary type of crust and thick piles of sediments (Menard). In these areas the process of Mediterranean oceanization is active.The final chapter discusses the synthetic model of the origin and evolution of the Earth's crust and magmas according to the undation theory.

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Zusammenfassung Diese Arbeit bespricht einige umstrittene petrologische Gedanken, welche in letzter Zeit in der geonomischen Literatur publiziert wurden.Herkunft und Entwicklung der Kruste. Nach dem Konzept des klassischen Magmatismus wurde die sialische Kruste im Laufe der Erdentwicklung vom Mantel ausgeschieden, was von einem Wachstum der sialischen Kruste begleitet wurde. Argumente gegen diese Auffassung werden angeführt.Nach den neo-huttonischen Vorstellungen wurde die Kruste von außen her in einer frühen Phase der Erdgeschichte gebildet. Die Bildung einer protosialischen Hülle könnte entweder ganz im Anfang stattfinden (nach der Theorie einer heißen Urerde vonRittmann), oder kurz nach der Agglomeration einer kalten Urerde (nach den Vorstellungen vonUrey undBerlage).Die Umwandlung dieser Protosialhülle in eine sialische Kruste geschah während den zahllosen geochemischen Zyklen der Erdgeschichte (Neo-huttonismus nachNieuwenkamp). Im letzten Teil der Erdgeschichte wurde eine neue Phase der planetarischen Entwicklung erreicht. Ausgedehnte Teile der sialischen Kruste wurden vom Mantel angefressen, verschluckt und verdaut, wobei die Ozeane mit basaltischer Kruste entstanden. Diese relativ jungen physischchemischen Prozesse der Aufnahme der Sialkruste im Mantel wird Mediterraner Typus der Ozeanisation genannt (van Bemmelen).Herkunft und Entwicklung der Magmen. Ein Unterschied wird gemacht zwischen basaltischen Magmen, die ihre Herkunft im oberen Mantel haben, und der kalk-alkalischen (Pazifischen) Magmenreihe, die von der sialischen Kruste und ihrer Sedimenthülle abgeleitet wird. Diese Unterscheidung stimmt überein mitRittmanns Auffassung der Bimodalität der Magmen, undNieuwenkamps Einteilung in ozeanischen und kontinentalen Metabolismus.Außerdem treten auch Übergänge auf zwischen diesen zwei Grundtypen der Kruste und den sie begleitenden Magmen. Diese Übergänge können beobachtet werden in den kleinen ozeanischen Becken der Gegenwart, mit absinkender Kruste intermediärer Art und mächtiger Sedimentfüllung (Menard). In diesen Gebieten ist der Prozeß der Mediterranen Ozeanisation im Gange.Das Schlußkapitel bespricht das synthetische Modell der Herkunft und Entwicklung der Erdkruste und der Magmen nach der Undations-Theorie.

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Résumé Cette contribution analyse quelques idées controversables, sur les problèmes fondamentaux du volcanisme publiées récemment dans la littérature géonomique.Origine et développement de l'écorce terrestre. Selon la théorie classique du magmatisme, la croûte sialique est le produit du manteau (supérieur). Elle s'est dégagée pendant l'évolution de notre planète et ce processus résultait dans un accroissement en volume de l'écorce sialique. Des arguments contre cette théorie sont étalés.Selon la théorie « neo-huttonique », l'écorce sialique se formait de l'extérieur de notre planète au commencement de son évolution.Rittmann suppose une proto-planète chaude, tandis queUrey etBerlage supposent une agglomération relativement froide. Cette enveloppe proto-sialique fut formée immédiatement ou peu de temps après cette agglomération planétaire. Puis le matériel de cette enveloppe fut soumis aux cycles géochimiques qui produisaient l'écorce continentale que les géologues de terrain peuvent étudier (Nieuwenkamp).Dans la dernière phase de l'évolution terrestre un nouveau phénomène géochimique devient de plus en plus important. Des parties de la croûte sialique sont corrodées et englouties par le manteau. Dans ces régions l'écorce continentale est transformée en écorce océanique. Ce processus de transformation de la croûte continentale est nommé le type méditerranéen de l'océanisation (van Bemmelen).Origine et développement des magmes. On peut distinguer entre les magmes basaltiques, qui sont dégagés par le manteau et les magmes calco-alkalins (suite Pacifique) qui sont dérivés de la croûte sialique et son épiderme sédimentaire. Cette distinction correspond à l'idée deRittmann sur la » bimodalité « des magmes et l'idée deNieuwenkamp sur deux types de « métabolisme » (continental et océanique) de la terre. En outre, on peut observer des transitions entre ces deux types fondamenteaux de l'écorce (continentale et océanique) et de magmes (basaltiques et granodioritiques). Ces transitions sont actives dans de petits bassins océaniques (récemment décrits parMenard) dans lesquels l'écorce continentale est en train de transformation et descente. Cette écorce intermédiaire est couverte par des piles de sédiments d'une épaisseur énorme.Dans le chapitre dernier l'auteur avance un modèle synthétique sur ces problèmes fondamentaux de l'évolution de notre planète selon la théorie des ondations de la surface terrestre.

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Dedicated to Professor Dr. A.Rittmann on the occasion of his 75. birthday     

继往开来务实创新坚持不懈地为勘察设计行业的改革发展服务——青岛市勘察设计协会发展回顾与思考

青岛市勘察设计协会成立于1985年。20年来，伴随改革开放的不断深入和国民经济的快速提升，青岛市勘察设计行业实现了跨越式的发展。目前，全市共有勘察设计单位181家，从业人员近万人，其中，注册执业人员1000余人，初步建立起了以甲级资质为主导，建筑设计资质为中心，工程勘察、测量、海洋、港口等各类行业设计、专项设计构成的门类较齐全的行业结构体系，基本适应了城市建设和经济发展的客观需要，为青岛市的城市发展、社会进步做出了独有、积极的贡献。同行业的发展相适应，青岛市勘察设计协会与行业发展相依存、相促进，遵循“桥梁、纽带、服务、自律”的工作理念，以“加强自身建设、协助政府管理、维护行业发展、服务社会公众”为指导思想，在实践中创新工作、在变革中探索发展，各项事业取得长足的进步。     

从榴辉岩与围岩的关系论苏鲁榴辉岩的形成与折返

位于华北和扬子两板块碰撞带中的苏鲁榴辉岩形成的温压条件不但是超高压，而且是高温。榴辉岩的PTt轨迹表明其为陆-陆磁撞俯冲带的产物。榴辉岩的区域性围岩花岗质片麻岩为新元古代同碰撞期花岗岩，榴辉岩及其他直接围岩皆呈包体存在于其中，并见新元古代花岗岩呈脉状侵入榴辉岩包体中。区域性围岩新元古代花岗岩的锆石中发现有柯石英、绿辉石等包裹体，表明新元古代花岗岩的组成物质也经受过超高压变质作用，且榴辉岩与围岩新元古代花岗岩的锆石U-Pb体系同位素年龄基本相同。但新元古代花岗岩所记录的变质作用和变形作用期次（或阶段）却少于榴辉岩。椐上述可得如下推断：超高压榴辉岩与新元古代花岗岩岩浆是同时在碰撞带底部（俯冲板块前部）形成的；榴辉岩的第一折返阶段是由新元古代花岗岩岩浆携带上升的，其第二折返阶段是和新元古代花岗岩一起由逆冲及区域性隆起而上升，遭受剥蚀。     

Wavelets and the Generalization of the Variogram

The experimental variogram computed in the usual way by the method of moments and the Haar wavelet transform are similar in that they filter data and yield informative summaries that may be interpreted. The variogram filters out constant values; wavelets can filter variation at several spatial scales and thereby provide a richer repertoire for analysis and demand no assumptions other than that of finite variance. This paper compares the two functions, identifying that part of the Haar wavelet transform that gives it its advantages. It goes on to show that the generalized variogram of order k=1, 2, and 3 filters linear, quadratic, and cubic polynomials from the data, respectively, which correspond with more complex wavelets in Daubechies's family. The additional filter coefficients of the latter can reveal features of the data that are not evident in its usual form. Three examples in which data recorded at regular intervals on transects are analyzed illustrate the extended form of the variogram. The apparent periodicity of gilgais in Australia seems to be accentuated as filter coefficients are added, but otherwise the analysis provides no new insight. Analysis of hyerpsectral data with a strong linear trend showed that the wavelet-based variograms filtered it out. Adding filter coefficients in the analysis of the topsoil across the Jurassic scarplands of England changed the upper bound of the variogram; it then resembled the within-class variogram computed by the method of moments. To elucidate these results, we simulated several series of data to represent a random process with values fluctuating about a mean, data with long-range linear trend, data with local trend, and data with stepped transitions. The results suggest that the wavelet variogram can filter out the effects of long-range trend, but not local trend, and of transitions from one class to another, as across boundaries.     

Palaeoecology and the origin of the coconut

While botanists, archaeologists, historians and linguists have contributed to the debate on the origin of the coconut pollen analysts have been silent. This article attempts to integrate the results of recent palaeoecological research with findings from the other disciplines.