喜马拉雅造山带两种不同类型榴辉岩与印度大陆差异性俯冲

印度与亚洲大陆新生代碰撞-俯冲形成的喜马拉雅造山带核部由高压和超高压变质岩组成.超高压榴辉岩分布在喜马拉雅造山带西段,由石榴石、绿辉石、柯石英、多硅白云母、帘石、蓝晶石和金红石组成.超高压榴辉岩的峰期变质条件为2.6～2.8GPa和600～620℃,其经历了角闪岩相退变质作用和低程度熔融.超高压榴辉岩的进变质、峰期和退变质年龄分别为～50Ma、45～47Ma和35～40Ma,指示一个快速俯冲与快速折返过程.高压榴辉岩产出在喜马拉雅造山带中-东段,由石榴石、绿辉石、多硅白云母、石英和金红石组成.高压榴辉岩的峰期变质条件为>2.1GPa和>750℃,叠加了高温麻粒岩相退变质作用与强烈部分熔融.高压榴辉岩的峰期和退变质年龄可能分别是～38 Ma和14～17 Ma,很可能经历了一个缓慢俯冲与缓慢折返过程.喜马拉雅造山带两种不同类型榴辉岩的存在表明,印度与亚洲大陆约在51～53Ma碰撞后,印度大陆地壳的西北缘陡俯冲到了地幔深度,导致表壳岩石经历了超高压变质作用,而印度大陆地壳的东北缘平缓俯冲到亚洲大陆之下,导致表壳岩石经历了高压变质作用.     

浙闽泥质区全新世物源和古气候演化研究进展

浙闽泥质区是全新世高海平面以来沉积物的汇。受东亚季风影响,浙闽沿岸流和台湾暖流具有季节性变化,长江口"夏储冬输"的沉积物输运模式对东海内陆架泥质区的形成有关键作用。浙闽泥质区的潜在物源主要有长江、浙闽河流以及台湾西部山地河流,以长江物质为主。黏土矿物、稀土元素、Sr-Nd同位素、环境磁学等方法是物源研究的重要手段。长江物质以伊利石为主,蒙脱石含量较少,高岭石和绿泥石含量中等;而台湾物质以伊利石和绿泥石为主,没有蒙脱石。磁黄铁矿是台湾河流沉积物特有的磁性矿物,可作为大陆河流与台湾河流物源识别的指标。泥质区位于东亚季风区,受低纬热带过程和高纬大气环流的影响,气候变化具有波动性。沉积物敏感粒级反演的东亚冬季风（EAWM）只记录了泥质区形成以来的气候变化,不能代表整个全新世。受台湾暖流和浙闽沿岸流的双重影响,敏感粒级作为EAWM演化的指标需进一步深入研究。     

含白云石天然碳酸盐岩在中红外波段的辐射特性研究

利用红外发射光谱研究了含白云石天然碳酸盐岩及主要组成矿物的红外发射光谱特征,探究了影响其红外辐射性能的因素。X射线衍射(XRD)和微区拉曼光谱(Raman)结果显示白云石(70%)、方解石(25%)和石英(5%)是该天然碳酸盐的主要组成物相。基于黑体辐射定律以及在80℃时、400～2 000 cm-1各矿物的辐射能量谱,显示碳酸盐岩、白云石、方解石和石英的发射率依次减少(1. 010、1. 000、0. 997、0. 958),白云石是碳酸盐岩红外辐射性能的主要贡献者。在本文研究的温度和波长范围内,含白云石碳酸盐岩中主要组成矿物的热容是温度的函数,白云石高的热容有利于提高整体的热辐射性能;矿物颗粒直径对热辐射的传播有一定的影响,颗粒直径接近于辐射波长时热辐射出现衰减导致发射率降低;当化学键(C—O键、Si—O键)的振动出现在发射光谱窄的发射带范围内(1 350～1 500 cm-1和950～1 275 cm-1)则会导致相对较高的辐射能和发射率。     

微生物改造有机质不同演化阶段油气的生成

石油是生物地质作用的产物,沉积物中有机质的组成和结构影响着石油天然气的生成。微生物改造有机质形成石油、天然气具有明显的阶段性:1)易溶于水的有机质和分子量小、成分简单的化合物优先参与到成油中形成低熟油。2)成熟油的有机母质主要为来自水生生物、藻类的脂肪和蛋白质,其次为来自陆源有机质中的碳水化合物脂肪分解菌、蛋白质分解菌、产氢菌等;脂肪酸初始阶段不溶于水,只有当环境中不存在占优势的其他碳源物质时,微生物才能利用和分解脂类进行生长。3)高演化阶段生存着大量的嗜热、超嗜热产甲烷菌,来自于陆源植物的纤维素、木质素、高分子聚合物等许多在成熟阶段难以降解的有机质在高演化阶段可以发生降解。成油过程要经过降解有机质、去除含氧基团、产氢菌产氢、耗氢菌用氢等过程,较成气过程更为复杂。     

冈底斯岩浆弧的形成与演化

位于青藏高原南部的冈底斯岩浆弧是新特提斯大洋岩石圈长期俯冲导致的中生代岩浆作用的产物,而且在印度与亚洲大陆碰撞过程中叠加了强烈的新生代岩浆作用,是世界上典型的复合型大陆岩浆弧,也是研究增生与碰撞造山作用和大陆地壳生长与再造的天然实验室。基于岩浆、变质和成矿作用研究成果,我们将冈底斯弧的形成与演化历史划分5期,即新特提斯洋早期俯冲、新特提斯洋中脊俯冲、新特提斯洋晚期俯冲、印度-亚洲大陆碰撞和后碰撞期。第1期发生在晚白垩世之前,是以新特提斯洋岩石圈的长期俯冲、地幔楔部分熔融形成钙碱性弧岩浆岩为特征。长期的幔源岩浆作用导致了整个冈底斯弧发生显著的新生地壳生长,并在岩浆弧西部形成了一个大型的与俯冲相关的斑岩型铜矿。第2期发生在晚白垩世,活动的新特提斯洋中脊发生俯冲,软流软圈沿板片窗上涌,使上升的软流圈、地幔楔和俯冲洋壳发生部分熔融,导致了强烈的幔源岩浆作用和显著的新生地壳生长与加厚,并以不同类型和不同成分岩浆岩的同时发育和伴随的高温变质作用为特征。第3期发生在晚白垩世晚期,为新特提斯洋脊俯冲后残余大洋岩石圈的俯冲期,以正常的弧型岩浆作用为特征。第4期发生在古新世至中始新世,伴随印度与亚洲大陆的碰撞,俯冲的新特提斯洋岩石圈回转和断离引起软流圈上涌,诱发了强烈的幔源岩浆作用。在此阶段,大陆碰撞导致的地壳挤压缩短和幔源岩浆的底侵与增生,使冈底斯弧经历了显著的地壳生长和加厚,新生和古老加厚下地壳的高压、高温变质和部分熔融,幔源和壳源岩浆岩的共生和强烈的岩浆混合。所形成的I型花岗岩大多继承了新生地壳弧型岩浆岩的化学成分,并多显出埃达克岩的地球化学特征。在岩浆弧北部形成了一系列与起源于古老地壳花岗岩相关的Pb-Zn矿床。第5期发生在晚渐新世到早-中中新世的后碰撞挤压过程中,以地壳的继续加厚,加厚下地壳的高温变质、部分熔融和埃达克质岩石的形成为特征。在岩浆弧东段南部形成了一系列与起源于新生加厚下地壳埃达克质岩石相关的斑岩型Cu-Au-Mo矿。冈底斯带的多期岩浆、变质与成矿作用为其从新特提斯洋俯冲到印度-亚洲大陆碰撞的构造演化提供了重要限定。     

地表“矿物膜”:地球“新圈层”

地球表层是一个极为复杂的开放系统,其中所充满的阳光、大气、水分、有机酸、无机酸/盐、矿物质和微生物等彼此之间无时无刻不在发生着人们尚未充分认识到的多种自然作用。本文采用环境矿物学、半导体物理学与光电化学等交叉学科研究手段,在我国南方红壤、西南喀斯特和西北戈壁等典型陆地生境中,发现直接暴露于太阳光下的土壤/岩石表面广泛发育有几十纳米到数百微米厚度的铁锰氧化物"矿物膜";详细研究了铁锰氧化物"矿物膜"中矿物组成及其精细结构特征,发现半导体性能优异的水钠锰矿普遍存在,其晶体结构中富含促进其光催化功能的稀土元素Ce。在这些生境中,矿物岩石表面所包覆的铁锰氧化物"矿物膜"总是朝着太阳光发育,岩石背面却不出现"矿物膜",揭示出太阳光照射下的地球陆地表面普遍存在的"矿物膜"与太阳光有着直接的响应关系。光电化学测试结果显示,天然"矿物膜"具有较好的日光响应性能,由其制成的电极在可见光照射下皆能产生明显的光电流,而不含铁锰氧化物矿物的岩石基质样品及石英、长石等矿物样品几乎不产生光电流,表明"矿物膜"光电流的产生主要与铁锰氧化物有关。进一步测得"矿物膜"中主要铁锰氧化物的禁带宽度均小于2. 5eV,证明其均为对可见光具有广泛而良好吸收的天然半导体矿物。以全球日光平均辐照强度100mW/cm~2计以及全球典型生境中"矿物膜"分布面积估算,全球"矿物膜"吸收太阳能等效为生物质能的最大量与2017年度全球糖类产量(1. 92亿吨)相当。铁锰氧化物"矿物膜"不仅存在于陆地地表,还存在于海洋透光层中。可以认为地表"矿物膜"是地球上分布最广的天然"太阳能薄膜",从功能上"矿物膜"相当于继地核、地幔和地壳之后的地球第四大圈层,事实上构成了地球"新圈层",也是地球在太阳光能量驱动下发生外营力地质作用的关键地带。在此基础上,本文提出从"矿物膜"中产生的矿物光电子与太阳光子和元素价电子共同组成了地表存在的三种主要能量形式的认识。深入探讨太阳光照射下地表多圈层交互作用界面上所发生的电子传递与能量转化的微观机制,有助于深刻理解地表"矿物膜"这一地球"新圈层"如何影响地球物质演化、生命起源进化与环境变化演变的宏观过程。     

基于DEM黄土丘陵沟壑区不同尺度流域地貌现状及侵蚀产沙趋势

基于流域DEM对各个集水区进行划分,提取流域沟壑长度、平均高程、平均坡度等信息,并运用EXCEL、SPSS对这些信息进行分析处理,计算出沟壑密度、流域相对高程、面积-高程积分值,并结合流域侵蚀产沙数据以及实地考察情况,借助地貌学的相关理论,分析流域不同区域内、不同尺度流域地貌发育及侵蚀产沙情况.研究发现,流域左右两岸支流的发育数目、形状受邻近流域的影响;面积-高程积分值的大小能反应流域的地貌现状与侵蚀趋势,蛇家沟与岔巴沟的面积-高程积分值分别为0.547 5、0.463 7,但面积-高程积分值的大小及变化趋势还与流域最低点是否达到基岩有关;沟壑发育分为长度发育与宽度发育两个阶段,沟壑密度只是衡量地貌的一个重要指标,沟壑密度对流域侵蚀产沙的影响与沟壑的发育阶段有关;一般情况下产沙模数的大小与流域面积大小没有直接的关系,主要看流域内的地貌的发育阶段.     

东北地区经济增长效率及其时空分异研究

以1987~2008年东北地区市域面板数据为基础,通过对数型柯布-道格拉斯的随机前沿分析,对东北地区经济发展效率及其空间分异进行了研究。结果显示:东北地区平均经济增长效率偏低,经济增长主要依靠资本等要素驱动,技术贡献率较低,属粗放型经济增长模式。1987~2008年,平均经济增长技术效率不同,但相差不大;总体来看,1987~2000年呈上升趋势,从1987年的0.525增加到2000年的0.659;2001年以来,呈下降趋势,从2001年的0.620降低到2008年的0.474。1987~1990年、"八五"、"九五"、"十五"和2006~2008年等不同历史时期下,经济增长效率空间差异不同,1987~1990年,空间差异不显著,其它时期差异都显著,尤以"九五"时期最为显著;总之,大城市经济增长技术效率值较大,中等城市次之,小城市最小。对外开放水平、产业结构和人力资本等因素对经济增长效率具有促进作用,但政府一般预算支出对其具有一定的抑制作用。     

杭州第四系软土动力特性试验与土结构性影响的探讨

受新构造运动和气候变化的影响,杭州第四系软土地层相变多而复杂,并具有一定的结构性。为了研究杭州市第四系结构性软土的动力特性,开展了一系列动三轴试验,从而得到工程场地土的动应力-应变骨干曲线以及相关动力特性参数。通过试验研究发现,地层沉积环境的变化使软黏土产生结构性,并对其初始动弹性模量Ed0产生较大的影响。但土的结构性对于最大动应变幅值的控制是随机的,影响并不明显。结构性软土层的剪切波速值与测试点深度之间基本呈幂函数的关系形式,但土结构性特点会使剪切波速与深度的统计关系图象出现分叉。此外,土的结构性对阻尼比与剪切模量的统计关系方程会有一定的影响。     

饱和地基表面基础在Rayleigh波作用下的摇摆振动分析

考虑地基与基础的相互作用,运用Biot波动方程理论,研究了饱和地基表面有质量的刚性圆形基础在入射Rayleigh波作用下的摇摆振动问题。将饱和地基中的总波场分解为自由波场、刚体辐射波场及刚体散射波场,从而考虑基础对Rayleigh波的散射。采用Hankel变换求解土体控制方程,结合基础摇摆振动的混合边值条件以及Rayleigh波的动力作用获得基础摇摆振动振幅的表达式。计算结果分析了泊松比、基础质量、透水条件、土体渗透系数等对基础摇摆振动的影响。研究结果表明,与弹性介质相比,饱和地基中孔隙水的存在减弱了基础的摇摆振动,其作用效果与土体渗透系数及地基表面排水条件密切相关。