丘陵草坡土壤10Be分布特征及土壤生成速率

以位于广东省境内的中国科学院鹤山丘陵综合试验站草坡集水区土壤剖面为对象, 对土壤样品进行了大气成因¹⁰Be测定, 对基岩以及风化岩石样品进行了就地(in-situ)宇宙成因¹⁰Be测定. 基于土壤层大气成因¹⁰Be测定, 参考土壤层底界¹⁴C表观年龄, 估算出草坡地区3800年以来大约有34%的成土物质被侵蚀掉; 基于风化岩石间隙土大气成因¹⁰Be测定, 估算得到基岩之上90 cm厚的风化岩石层至少经历了1.36 Ma, 平均侵蚀速率约为1.26×10^-4 cm/a. 表面风化岩石和基岩就地成因¹⁰Be浓度分别为10.7×10⁴ atoms/g和 8.31×10⁴ atoms/g, 据此估算得到: 土壤生成速率为8.8×10^-4 cm/a; 表层风化岩石以及基岩宇宙射线暴露时间分别约为7.2×10⁴和2.3×10⁵a. 土壤生成速率大于侵蚀速率, 自然地貌状况稳定.     

千烟洲人工针叶林CO_2通量季节变化及其环境因子的影响

对千烟洲人工针叶林碳通量与环境影响因子进行了分析,研究了23m和39m两层高度碳通量的时空变化特征,对2003年该生态系统的碳收支状况进行了初步估算.研究结果表明:影响净生态系统交换(NEE)的环境因子主要是光合有效辐射(PAR)、土壤温度等.白天(有光期)的NEE对于PAR的响应符合直角双曲线方程.通过摩擦速度的阈值对夜间数据进行了筛选,夜间(无光期)的NEE对于温度和饱和水汽压差的响应呈明显的指数关系.该生态系统全年各个月均表现为碳汇;碳通量各月的平均日变化和季节变化趋势明显.2003年各月NEE值以5,6月最高,日最大值为?0.61~?0.67mg·CO2·m?2·s?1;盛夏7月遭遇了严重伏旱及持续高温,NEE值约为5~6月的2/3,日最大值为?0.40mgCO2·m?2·s?1;秋末到冬季由于持续干旱,NEE为全年最低,日最大值为?0.29~?0.35mg·CO2·m?2·s?1.2003全年碳收支估算值在?0.553~?0.645kgC·m?2之间.     

澜沧5.9,6.7级强余震前后的重力变化

1988年11月6日澜沧——耿马地震后,使用2台Worden重力仪在7.6级地震震中附近的大塘乡下扎二进行了定点场地重力测量,本文对这次重力测量的结果进行了初步分析,认为观测期间在竹塘附近发生的二次强余震(11月27日,M=5.9,11月30日,M=6.7),震前引起了约30×10~(-8)ms~(-2)的重力变化,并且认为这二次强余震的孕育过程可以用DD模式来进行解释,据此初步估算这二次强余震之前的最大应力值约4×10~7达因/厘米~2,应变值约4×10~(-5),震源体的隆起约12厘米。     

冲绳海槽79站位A孔甲烷渗漏影响下的自生黄铁矿及其硫同位素特征

东海冲绳海槽中部79站位A孔发育强烈的甲烷厌氧氧化作用,表层沉积物中发育大量自生黄铁矿沉积.本文开展了该站位自生黄铁矿形貌特征及其硫同位素特征研究,研究发现自生黄铁矿主要以条状、管状以及有孔虫壳体填充状产出.通过铬还原法(CRS)实验提取黄铁矿并测试其硫同位素?34S在?41.20‰~8.92‰V-CDT之间,随着深度增加,黄铁矿硫同位素呈现34S逐渐富集的特征,278 cmbsf(17.18 ka)之上黄铁矿?34S均为负值且稳定在?32.73‰~?41.20‰,278 cmbsf之下?34S出现急剧增大并正偏的特征(?21.49‰~8.92‰V-CDT),对应的黄铁矿含量也出现突增,沉积物总硫含量(TS)则在100 cmbsf突增且在之下地层中相对稳定维持在1.04%~0.55%.278 cmbsf之上,稳定且负偏的黄铁矿硫同位素特征以及降低的TS特征指示了17.18~5.3 ka甲烷厌氧氧化活动的减弱;而之下逐渐增加的?34S特征和黄铁矿含量的增加则表明18.86~17.18 ka期间曾发育强烈的甲烷厌氧氧化活动和甲烷渗漏,18.78 ka时黄铁矿?34S最为正偏,指示了AOM活动此时达到最强烈,SMI的发育层位可能极浅,下覆地层较高的甲烷通量支撑了这一强烈的AOM活动.     

垦丁国家公园内南仁湖的地球化学

南仁湖区位于台湾省屏东县满州乡境内,是一个封闭且独立的盆地,土壤属于洪积层发良之红壤,是经过强烈淋洗后的风化产物。成分以粘土矿物为主,低价元素皆在风化过程中大量流失,呈强酸性反应(pH值为3.65—5.30)。淋洗出的土壤渗滤水pH值介於5.O左右,碱度几乎全在0.020 m mol(+)/L以下,没有提供大量碱度到湖水中,和一般沉积岩区土壤渗滤水不同。湖水中的叶绿素a含量大多数在10μg/L之上,属于富营养化的水域;碱度大部分在O.20 m mol(+)/L以下,属为对酸敏感到极敏感湖之列;磷含量已多在20μg/L以上,在分类上亦属于富营养阶段;氮和磷的比值相当低,因此氮成为水中浮游生物的主要生长限制元素;其他主要离子的来源受控于当地环境和雨水及海水飞沫的影响。为了解影响湖水化学组成的主要因素,作者收集南仁湖区的雨水、土壤渗滤水和湖水,以求了解其各别的离子含量及变化;同时还测量湖水流出量,并收集相关气象资料,企图计算出各种离子在集水区中的收支情况。经过实验及计算,估计雨水在1989年输入大约167×10~3mol(+)的离子,占年度总输入量的6％左右,其余则来自陆地;大约577×10~3mol(+)的主要离子从出水口流出南仁湖,约占总输入量的19％,其余的离子累积于湖盆中。显见陆源水的化学物质含量是影响南仁湖水质及化学组成的主要因素。水中有机质以33.7—52.9mg/cm~2·a的速率累积于南仁湖沉积物中,沉积物的总累积速率为581—911mg/cm~2·a。     

大气、地震和地球自转速率

1.大气——地球自转速率 地球大气的总质量约为5.136×10~(15)吨,而地球质量约为5.976×10~(21)吨,大气的质量只及地球的百万分之一,但它不仅对地面上的物理情况和生活环境起决定性的影响,而且影响了地球自转速度的相对变化。     

1981~2000年中国陆地植被碳汇的估算

用森林和草场资源清查资料、农业统计、气候等地面观测资料, 以及卫星遥感数据, 并参考国外的研究结果, 对1981~2000年间中国森林、草地、灌草丛以及农作物等陆地植被的碳汇进行了估算, 并对土壤碳汇进行了讨论. 主要结论如下: (1) 中国森林面积(郁闭度为20%)由1980年初的116.5×10⁶ ha, 增加到2000年初的142.8×10⁶ ha; 森林总碳库由4.3 Pg C (1 Pg C = 10¹⁵ g C)增加到5.9 Pg C; 平均碳密度由36.9 Mg C/ha (1 Mg C = 10⁶ g C)增加到41.0 Mg C/ha; 年均碳汇为0.075 Pg C/a. 中国草地面积约为331×10⁶ ha, 总碳库1.15 Pg C, 总碳密度3.46 t C/ha, 年均碳汇0.007 Pg C/a. 中国灌草丛的面积为178×10⁶ ha; 年均碳汇为0.014~0.024 Pg C/a. 中国农作物的生物量按0.0125~0.0143 Pg C/a的速率增加. (2) 在1981~2000年间, 中国陆地植被年均总碳汇为0.096~0.10⁶ Pg C/a, 相当于同期中国工业CO2排放量的14.6%~16.1%. 利用国外结果对中国土壤碳汇进行了概算, 为0.04~0.07 Pg C/a. 因此, 中国陆地生态系统的总碳汇(植被和土壤)将相当于同期中国工业CO2排放量的20.8%~26.8%. (3) 文中的碳汇估算存在很大的不确定性, 尤其是对土壤碳汇的估算. 为此, 需要进行更为深入、细致的研究.     

太湖沉积物中厌氧铁氨氧化过程

铁氨氧化(Feammox)是近年来发现的一种新型的厌氧氨氧化耦合三价铁[Fe(Ⅲ)]还原的脱氮途径,该途径对于水生态系统中的氮素自净可能有着重要的作用。但是相对于废水处理和农田土壤,目前自然水体中Feammox相关的研究相对甚少。为此,本研究采集太湖不同区域沉积物进行厌氧培养,并借助同位素技术和分子生物学等手段,对沉积物中铁、氮循环相关细菌、Feammox影响因素以及潜在速率等进行了探究。厌氧培养过程中,亚铁[Fe(Ⅱ)]和各形态氮的浓度以及沉积物形态和颜色的变化,表明沉积物中发生了Feammox反应,并且硝酸盐(NO₃^-)是铵(NH₄⁺)氧化的重要产物之一。不同氨氮(NH₄⁺-N)添加量的厌氧培养实验表明,NH₄⁺可以促进Fe(Ⅲ)的还原,但过量的NH₄⁺可能会产生抑制效应。不同Fe(Ⅲ)添加量的各处理中,NH₄⁺-N浓度的...     

底泥释磷及其对杭州西湖富营养化的影响

杭州西湖是一个小型浅水湖泊,底泥由上部藻骸腐泥和下部泥炭层构成,其显著特点是有机碳含量特别高,氮含量也相当高,而磷的富集程度相对较低。通过实验室和现场模拟研究,考察了pH值、温度、溶解氧、氧化还原电位及上覆水种类等环境因素对底泥释磷量和释磷速率的影响。上覆水pH值在6.5—7.0范围内底泥释磷量最低;在较高或较低pH值时,释磷量倍增。升高水温或降低上覆水溶解氧浓度均能加速释磷。实验室模拟西湖底泥最大释磷量为0.368μgP/g。夏季现场模拟平均释磷速率为1.02mg P/m~2·d;由此估算底泥释磷量达1.346tP/a,相当于年平均外部入湖磷负荷的36.4％。底泥释磷对西湖富营养化起着不容忽视的影响。     

华北盆地地震构造与重力变化

华北盆地自晚第三纪末期或第四纪以来,地壳拉张速率逐渐减弱,相继转为北东东向水平挤压和上下运动。夏垫、唐山-宁河断裂为深切地壳的断裂。唐山震区震前重力变化约为正200微伽(76年3月—76年7月)。依据北京—乐亭重力变化曲线,推断引起唐山重力变化的密度界面深度约为36公里,上隆约1米,而夏垫相应下降。同时根据密度界面公式来估算震源附近密度变化量,唐山为2.17×10-4克/厘米3,夏垫为-1.46×10-4克/厘米3     

生态环境需水量评估方法与例证

首先评价了生态环境需水量概念内涵, 包括概念的界定、生态环境水的组成结构和需水特点. 在此基础上, 提出了生态环境需水量分级和计算方法. 以黄淮海地区为研究实例, 估算了研究区生态环境现状用水量、最小需水量、适宜需水量, 并计算了相应的缺水量. 然后根据相关的规划, 对未来的水平年2010年, 2030年和2050年生态环境需水量进行了预测. 结果显示, 随着功能设定的不同, 水资源参照平台的差异, 最小和适宜生态环境需水量不同, 相应的缺水量也会产生差异. 研究表明, 黄淮海地区最小生态环境需水范围在2.84×10¹⁰~1.02×10¹¹ m³, 适宜需水量范围在6.45×10¹⁰~1.78×10¹¹ m³, 最小需水时的缺水量范围为9.1×10⁹~2.16×10¹⁰ m³之间, 适宜需水时的缺水量范围为3.07×10¹⁰~7.53×10¹⁰ m³之间. 通过不同的缺水量数值, 可以安排配水的优先性. 三个预测年的生态环境需水量范围分别为4.49×10¹⁰~1.73×10¹¹ m³, 5.99×10¹⁰~2.09×10¹¹ m³和7.44×10¹⁰~2.52×10¹¹ m³.     

西藏泽当英云闪长岩的地球化学和Sr-Nd同位素特征: 特提斯洋内俯冲的新证据

对雅鲁藏布江缝合带泽当段岛弧火成岩组合中英云闪长岩的分析表明, 该岩石具有与典型埃达克岩相似的特征: 高SiO₂(58%~63%), Al₂O₃(18.4%~22.4%), Sr(810×10^-6~940×10^-6), Sr/Y(77~106), 低HREE(Y=9×10^-6~11×10^-6, Yb＝1×10^-6~1.3×10^-6), 富集LREE, 并有微弱的Eu正异常. I_Sr(0.70421~0.70487)较低, 而¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd (0.512896~0.512929)和εNd(t)值(+6.7~+7.3)较高. 以上特征表明, 泽当英云闪长岩是由洋壳俯冲到一定深度后部分熔融而成, 熔融过程中可能卷入了少量大洋沉积物. 这套俯冲洋壳成因的埃达克岩的厘定, 指示中生代时特提斯洋开始发生洋内俯冲, 印证了前人所提出的洋内岛弧的存在.     

冰后期长江三角洲沉积通量的初步研究

在265个长江三角洲钻孔地层资料中识别出了冰后期海侵旋回底界面和(或)最大海侵面, 分别记录了它们的埋深值. 由此绘制出了长江三角洲冰后期沉积物等厚图及冰后期最大海侵以来的沉积物等厚图, 计算了冰后期沉积旋回及其海侵和海退层序的沉积物数量, 并且分析了其分布特征. 结果表明, 长江三角洲在冰后期及其海侵和海退期间的沉积物数量分别为17742.2×10⁸ , 9791.9×10⁸和7950.3×10⁸ t. 其中, 下切河谷沉积量超过三角洲两翼, 海侵期沉积量大于海退期, 南翼沉积量大于北翼, 两翼前缘沉积量大于后缘. 综合考虑冰后期滞留于现今三角洲地区的沉积物数量与长江输沙量之间比值的变化以及输沙量本身可能的变化, 可以认为冰后期长江年均输沙量应当在2.36×108~4.86×10⁸ t之间, 总量约为35400×10⁸~70800×10⁸ t; 年均输向外海和相邻岸段的泥沙在1.18×10⁸~3.54×10⁸ t之间, 总量约为17700×10⁸~53100×10⁸ t.     

南海及邻域现代构造应力场与近代地壳运动及地壳稳定性研究

本文根据有限元法反演了南海及邻域现代构造应力场的基本特征,着重讨论了应力场与地震活动、火山活动、活动断裂和地壳升降运动等的相关性,并根据最大剪应力的数值将本区划分为极不稳定区(≥1.8×10~7Pa)、不稳定区(1.2×10~7Pa-1.8×10~7Pa)、次稳定区(6×10~6Pa-1.2×10~7Pa)和稳定区(<6×10~6Pa)等4个大区域的地壳稳定性分区。     

喀斯特地区梯级水库建造对水化学分布的影响

为深入了解河流梯级筑坝对喀斯特地区河流水化学分布的影响,于2017年1、4、7和10月别对乌江干流洪家渡水库(多年调节)、乌江渡水库(季调节)和索风营水库(日调节) 3个具有不同滞留时间的水库进行水样采集,分析入库水、坝前剖面水和下泄水的水化学特征,探讨河流梯级筑坝对水化学分布及风化速率估算的影响.研究结果表明:3个水库深层水比表层水HCO3-浓度分别高12.9%、5.5%和8.0%,Ca~(2+)浓度分别高15.9%、2.4%和8.5%.河流梯级筑坝一定程度上改变了水体水化学组成,从而影响碳酸盐岩风化速率估算.整体上,洪家渡水库、索风营水库和乌江渡水库的全年风化速率变化范围分别为:-1.7%～15.4%、-5.6%～1.1%和-0.3%～3.4%.河流筑坝作用对风化速率估算及主量离子浓度的影响:HCO_3~-与Ca~(2+)浓度分布均为:洪家水库乌江渡水库索风营水库,这与水体滞留时间长短规律一致,表明水体滞留时间影响着水化学的组成分布.同时水体离子浓度表现出明显的季节性差异,丰水期各水库变化率明显大于枯水期.上述结论表明喀斯特地区河流连续筑坝后水化学组成及分布特征发生了一定程度改变,影响流域化学风化速率的估算,且影响程度随水体滞留时间延长而增大,并受气温影响.因此,今后在估算流域风化速率及探究水化学空间变化时应对筑坝作用加以考虑,以便更加准确地评估喀斯特流域岩石风化在全球碳循环中的作用.     

西藏高原低大气压下冬小麦表观光合量子产额及其对温度和胞间CO_2浓度变化的响应

西藏高原海拔高,大气压低,气温低且日较差变幅大,植物的光合作用受到显著的影响.单叶表观光合量子产额(αA)是反映植物光能利用和光合物质生产效率的基本参数,准确确定西藏高原的αA在研究高原C3植物光合作用和全球变化建模中具有重要意义.在海拔3688m,大气压为654×102Pa的拉萨高原生态试验站,利用Li-Cor6400光合仪测定了冬小麦旗叶在不同温度和胞间CO2浓度下的光响应曲线.利用0~150μmolm?2·s?1光量子通量密度下与净光合速率的初始斜率为αA指标,分析了高原稀薄大气环境下C3作物冬小麦的αA随叶温和胞间CO2浓度的变化规律.在30℃下,西藏高原冬小麦旗叶αA为0.0476±0.0038,与低海拔地区C3植物相比相差不大.αA主要受到温度和[CO2]/[O2]分压比的综合影响,以往测得αA可能由于仪器和数据处理方法的系统误差而低估了西藏高原真实值.αA随温度升高呈线性降低,温度每升高1℃,αA降低0.0007,随温度降低的梯度与低海拔地区相似.αA受到[O2]的显著影响,在一定[O2]下,随胞间CO2浓度增加而升高,呈双曲线关系.与低海拔地区相比,高原αA对CO2升高反应更敏感.     

东太平洋海隆13°N附近Fe-氧羟化物的形成: 矿物和地球化学证据

测定了东太平洋海隆13ºN附近1个站位(103º54.48′W, 12º42.30′N, 水深2655m)的Fe-氧羟化物的矿物和化学组成. Fe-氧羟化物为隐晶质, 含少量闪锌矿微晶. 与其他海区的Fe-氧羟化物相比, 其化学组成的变化范围较小, Fe, Si, Mn含量分别达39.90%, 8.92%和1.59%, 具有高Cu(0.88%~1.85%)和Co(66×10^-6~704×10^-6)含量, 以及Co+Cu+Zn+Ni>1.01%的特点, 微量元素As, Co, Ni, Cu, Zn, Ba, Sr和常量元素Fe, Ca, Mg, Al的含量落在东太平洋海隆13ºN附近热液硫化物的变化范围内, 反映出其是热液硫化物经次生氧化作用形成的产物. 东太平洋海隆13ºN附近1个站位Fe-氧羟化物的SREE较低(5.44×10^-6~17.01×10^-6), 具有明显的负Ce异常(0.12~0.28), 与海水具有相似的球粒陨石标准化REE配分模式形态, 明显不同于热液柱中悬浮物和喷口流体的REE组成特征, 表明Fe-氧羟化物形成过程中REE主要来自海水, 可构成海水中REE的一个汇. 热液柱颗粒物的快速沉淀导致了其REE含量较低和Mn含量偏高, Fe-氧羟化物对海水的吸附作用, 使其从海水中捕获了部分V和P等元素. 东太平洋海隆13ºN附近该站位Fe-氧羟化物的形成过程是一个低温、有氧条件下的硫化物次生氧化过程, 所形成的Fe-氧羟化物与东太平洋海隆13°附近的硫化物平均值相比, 具有较高的Fe, Cu, Co含量, 和较低的Zn, Pb, Cd含量.     

新疆二台北花岗岩矿物-水氧同位素交换反应动力学

新疆北部二台北花岗岩共生矿物表现出显著的~(18)O/~(16)O不平衡关系,尤其是石英、长石具有倒转△~(18)O_(石英-长石)关系(△~(18)O_(石英-长石)<0).上述关系表明在花岗岩-水之间发生了~(18)O/~(16)O交换反应.根据质量平衡约束关系对岩石与外来流体的初始δ~(18)O值作了估计.定量模拟表明:二台北岩体流体流动速率约为3×10~(-14)mol/s,水-岩反应时限为0.8～3Ma,水/岩比介于0.79～3.08.以流体δ~(18)O值为变量对流体路径及其不均一性作了估计.     

联合GPS和GRACE观测研究日本MW9.0地震震后变形机制

利用GPS和GRACE观测数据研究了日本M_W9.0地震的震后变形特征.GPS观测显示，区域震后位移呈现随指数函数变化特征，变化速率符合大森公式的衰减特性；近五年的震后水平位移累积已达到东向60~165 cm，南向20~65 cm的量值，距震中较远站点已超过同震变化量，且震后变形仍然持续.GRACE观测到显著的震后重力变化，地震破裂两侧的重力变化总体均呈上升趋势，但海洋侧的变化速率较快.联合震后余滑和黏弹性位错理论对震后变形进行了模拟，探索了GPS和GRACE观测的综合应用方法.研究发现，综合考虑震后余滑和黏滞性松弛效应可以对日本地震的震后变形做出较合理的解释，震后初期余滑起主要作用，1至2年以后逐渐减弱，黏滞性松弛作用逐渐增强.在震后变形模拟和区域黏滞性结构反演中形成GPS和GRACE观测结合应用的方法，先基于震后GPS形变估算区域黏滞性结构，而后利用GRACE观测修正深部的黏滞系数，并综合利用这两种观测微调浅层黏滞系数，最终确定区域黏滞性结构.基于该方法反演了日本震源区的地幔黏滞性结构，地震断层破裂两侧的流变参数存在差异，大陆侧的地幔顶层黏滞系数在1.0×10¹⁹ Pa·s量级，而海洋侧的则略小于大陆的，在6.0×10¹⁸ Pa·s量级.     

南盘江地区二叠纪-三叠纪之交浅水台地古氧相研究

海洋缺氧被认为是导致二叠纪末生物大灭绝的重要原因之一,但是缺氧时限和缺氧程度在不同地区的差异仍未得到很好的解决.为深入探索二叠纪-三叠纪之交浅水相区海洋缺氧的演变过程和形成机理,对位于"大贵州滩"台地内部打讲剖面的二叠系-三叠系界线地层中的生物组成和关键地球化学指标进行了系统研究.大灭绝前的浅水碳酸盐岩台地表现出低硫(总硫,黄铁矿硫),低黄铁矿硫/有机碳比值(硫黄铁矿/C有机),低黄铁矿化系数(DOP)的特征,同时记录了碳同位素的负偏和硫化氢气体释放事件,表明该时期以氧化环境为主;大灭绝后的各种地球化学指标显示浅水台地开始向贫氧-缺氧环境转变,但缺氧程度不高,主要为贫氧-缺氧相.以此为基础,本文提出该时期南盘江盆地古氧相的基本演变模式,即大灭绝前频繁的火山活动释放大量CO2,SO2等气体,使得气温出现上升,导致陆地生态系统开始瓦解,陆地风化速率加快,陆源输入的增加引发碳同位素负偏;与此同时,陆源物质输入的增加还导致海洋贫氧层(OMZ)扩张.当OMZ间歇性入侵透光带时,导致H2S气体向浅水台地释放,从而引发黄铁矿埋藏脉冲式上升的现象.大灭绝后,气温急剧上升,陆地风化速率加剧,OMZ急剧扩张,"大贵州滩"浅水台地开始向贫氧-缺氧环境转变.由此可见,二叠纪末的生物大灭绝是由火山活动增强,升温事件和海洋缺氧等一系列环境因素引发的.结合最新的研究结果,笔者认为该时期的升温事件是引发生物大灭绝的主导因素,同时也是导致海洋缺氧加剧的主要原因.此外,本文新的地球化学数据进一步证实了该地区的微生物岩形成于贫氧-缺氧环境.