The long-term stability of a possible aqueous ammonium sulfate ocean inside Titan

We model the thermal evolution of a subsurface ocean of aqueous ammonium sulfate inside Titan using a parameterized convection scheme. The cooling and crystallization of such an ocean depends on its heat flux balance, and is governed by the pressure-dependent melting temperatures at the top and bottom of the ocean. Using recent observations and previous experimental data, we present a nominal model which predicts the thickness of the ocean throughout the evolution of Titan; after 4.5 Ga we expect an aqueous ammonium sulfate ocean 56 km thick, overlain by a thick (176 km) heterogeneous crust of methane clathrate, ice I and ammonium sulfate. Underplating of the crust by ice I will give rise to compositional diapirs that are capable of rising through the crust and providing a mechanism for cryovolcanism at the surface. We have conducted a parameter space survey to account for possible variations in the nominal model, and find that for a wide range of plausible conditions, an ocean of aqueous ammonium sulfate can survive to the present day, which is consistent with the recent observations of Titan's spin state from Cassini radar data [Lorenz, R.D., Stiles, B.W., Kirk, R.L., Allison, M.D., del Marmo, P.P., Iess, L., Lunine, J.I., Ostro, S.J., Hensley, S., 2008. Science 319, 1649-1651].     

藏南沉错湖泊沉积多指标揭示的2万年以来环境变化

通过对藏南沉错湖芯TC1孔的研究,分析了TC1孔的粒度、TOC、TN、C/N、Fe/Mn、Sr/Ba以及环境磁学参数等环境代用指标,基本上获得了这一地区2万年以来的环境变化记录。结果显示约19 800~18 000 Cal aBP的温度下降在各指标中具有明显的反映;约16 000 Cal aBP左右,温度在一次跃动上升之后,随即出现急剧下降;约15 200~12 000 Cal aBP,是降温之后的缓慢回升过程;约12 000~9 500 Cal aBP,各种指标均显示湖区环境处于不适宜阶段,特别是11 600~10 400 Cal aBP,湖区环境显著恶化。进入全新世后,湖区环境经历了3次明显的暖期(约9 500~7 600 Cal aBP、约6 800~5 800 Cal aBP、约4 800~3 800 Cal aBP) 和2次冷期(约7 600~6 800 Cal aBP、约5 800~4 800 Cal aBP),呈现出暖干/冷湿的交替规律,具有南亚季风(西南季风) 区气候变化的特征。沉错湖区2万年来的气候环境变化序列中的某些特征时段与格陵兰冰芯记录和青藏高原其他记录相比具有较好的一致性,反映了湖区及藏南地区的气候环境演变特征具有全球性特征。     

竞技型滑雪场赛道雪质及其气候变化风险评价——以河北省万龙滑雪场为例

2022年北京冬奥会将在我国举办,比赛项目以雪上项目为主。赛道雪质是雪务工作的核心问题,而目前国内关于竞技型滑雪场赛道雪质研究少有涉及。通过研究以人造雪为主的河北省万龙滑雪场赛道雪质特性,了解我国竞技型雪场目前赛道现状。通过比较,找出与国际雪联要求标准赛道雪质的差距,依据赛道雪质变化特性,提出雪质保持和提升方案,并对影响雪质的要素进行风险评估,以提升我国赛事雪务工作的科研能力和技术水平,为冬奥会成功举办提供科学依据和服务。     

中阿尔金南缘志留纪高压泥质片麻岩的发现及其构造地质意义

在中阿尔金南缘西段尤努斯萨依北部原划长城系巴什库尔干岩群中首次发现一套高压泥质片麻岩。根据岩相学观察和矿物化学成分可识别出其四期矿物共生组合:早期为石榴子石+多硅白云母+单斜辉石(?)+斜长石+黑云母+石英+金红石+钛铁矿;第二期为石榴子石+蓝晶石+钾长石+斜长石+黑云母+石英+金红石+钛铁矿;第三期为石榴子石+夕线石+钾长石+斜长石+黑云母+石英+金红石+钛铁矿;晚期为石榴子石+夕线石+斜长石+黑云母+石英+钛铁矿。依据矿物内部一致性热力学数据,基于THERMOCALC 3. 40程序平台,计算出P-T视剖面图,并结合矿物等值线、矿物对温压计等计算,依次确定四期变质温压条件为15. 8～18. 3kbar/646～729℃、10. 30～12. 30kbar/781～821℃、8. 50～9. 60kbar/812～838℃和4. 65～5. 70kbar/698～725℃。上述四期变质阶段共同构成一个早期降压升温后降压降温的顺时针型演化的P-T轨迹,指示出与陆壳俯冲-折返相关的变质地质事件。利用LA-ICP-MS进行的锆石原位微区U-Pb定年和微量元素分析结果表明,该岩石记录了432. 0±2. 7Ma、401. 4±2. 5Ma和381. 1±2. 4Ma三期变质年龄,可能分别代表了该岩石早期高压、中期高压麻粒岩相-麻粒岩相和后期角闪岩相变质阶段的时代。该高压岩石出露于中阿尔金地块西段南缘长城系巴什库尔干岩群之中,与南侧以断裂带分隔的赋存于阿尔金岩群之中的南阿尔金高压-超高压岩石出露的构造位置明显不同,其峰期变质时代(～432Ma)亦明显不同于南阿尔金高压-超高压岩石的峰期变质时代(～500Ma)。因此,该高压岩石与南阿尔金高压-超高压岩石显然不能构成同一条变质岩带。结合区域地质背景和前人关于柴北缘陆壳属性高压-超高压岩石峰期变质时代(～430Ma)的研究成果综合分析,本文初步认为该高压岩石可能是柴北缘高压-超高压变质岩带的西延或是被中新生代以来阿尔金复杂多期次走滑断裂系迁移而就位于中阿尔金南缘的部分柴北缘高压-超高压变质岩片/岩块。     

角闪石成分对东天山铜镍矿床岩浆过程的指示意义

图拉尔根、香山和天宇、白石泉岩浆铜镍硫化物矿床分别位于新疆东天山的觉罗塔格构造带和中天山地块,角闪石在这些矿床中均以贯通矿物产出。本研究通过这些矿床角闪石的主量和微量元素含量,讨论两个构造单元成矿岩浆的性质和演化过程。四个矿床的角闪石种属主要为韭闪石、镁绿钙闪石、浅闪石、钛闪石、钙镁闪石和镁闪石,结晶温度区间为940～1080℃,压力区间为250～450MPa,相当于11～15km的深度。图拉尔根和香山矿床的角闪石结晶温度和压力均相对较低(平均分别为1027℃、318MPa和1013℃、313MPa),可能与其所处的觉罗塔格构造带断裂发育,成矿母岩浆易于侵位到较浅处结晶有关。四个矿床角闪石结晶时岩浆的含水量均较高(4%左右),可能是俯冲交代作用导致的地幔源区本身水含量较高以及角闪石结晶较晚共同作用的结果。相较于觉罗塔格构造带的图拉尔根和香山矿床(0 ΔNNO 1. 7),角闪石氧逸度计指示中天山地块天宇和白石泉矿床的氧逸度变化范围大且偏低(分别是-0. 6 ΔNNO 1. 7和-0. 4 ΔNNO 1. 8)。中天山铜镍矿床的氧逸度特征及相对觉罗塔格构造带较低的微量元素Ce/Pb比值指示其岩浆侵位过程中受到的古老地块的混染作用较强。以上研究表明角闪石虽是玄武质岩浆中较晚结晶的矿物,但能为示踪铜镍矿床岩浆演化提供重要线索。     

华北克拉通南缘蚌埠隆起古元古代侵入体地质地球化学特征

华北陆块是世界上最古老、最大的克拉通地块之一。蚌埠隆起作为华北陆块的组成部分,其初始陆壳的形成时限为中太古代晚期,随着扬子陆块与华北陆块碰撞、拼接,经历了较为复杂的演化过程。为了深入探讨蚌埠隆起带古元古代岩浆活动,更新补充年代学及岩石地球化学分析数据,本次通过对区内古元古代侵入体的野外观察、年代学和岩石地球化学研究,在庄子里岩体和磨盘山岩体中分别获得锆石U-Pb年龄为(2089±44)Ma、(2133±27)Ma。地球化学研究显示两岩体明显富钠贫钾,总体铝碱比偏高,钙碱比偏低,属准铝—铝过饱和类型;轻稀土相对富集,具明显的铕负异常,铈异常不明显或无异常;K、Nb、Sr、P和Ti有较明显的亏损,Rb、Th、U、Nd、Zr和Sm相对富集,成因类型具备造山后A型花岗岩特征。ε_(Nd)(t)值介于-3.87～+3.20,暗示侵入体可能来源于同一源区,Nd两阶段模式年龄(2.37～2.84 Ga)与华北克拉通主体形成于太古宙,并以2.40～2.50 Ga为主体相一致。ε_(Hf)(t)值介于-9.77～+9.59,且差别较大,说明其具物质起源的复杂性,古老的两阶段Hf模式年龄(2.27～2.96 Ga)说明其物质起源主要为新太古宙,与蚌埠隆起拉张背景时间上具有一致性。构造环境判别属板内花岗岩范畴,表现为非造山构造环境,暗示其伸展构造背景。     

水合物开采过程中影响套管式加热器对井周地层加热效果的数值模拟

套管式加热器在维持孔壁稳定的同时还可实现对井周地层加热,以防止水合物开采过程中井周形成二次水合物。为分析水合物开采过程中日产水量、气水比和加热功率对井周地层温度分布的影响,采用COMSOL Multiphysics对加热过程进行模拟。模拟结果表明,日产水量对加热效果的影响明显大于加热功率,加热功率主要影响近井段的地层温度,气水比主要影响加热半径。通过数值模拟对套管加热器的加热效果进行了分析和评价,对天然气水合物的经济高效开采具有指导意义。     

浙江省龙游县北部土壤中植物营养元素动态变化研究

土壤中植物营养元素含量及其平衡状况对作物生长有重要影响。识别判断土壤中营养元素的时空变化趋势是土地质量地球化学监测的重要任务。利用浙江省龙游县北部地区2008年与2014年两期区域土壤地球化学调查数据,在对分析测试系统误差进行校正之后,采用统计分析与空间分析的方法,研究土壤中重要营养元素含量与空间分布的变化特征。结果表明,整体上大量营养元素N、K2O的含量有所降低,其净相对累积率分别为-4.40%和-13.81%;营养元素B和P的含量变化幅度很小;土壤中植物营养元素累积变化受土壤类型和土地利用类型的影响,不同土壤类型和土地利用现状下,营养元素相对累积率存在差异。如水田土壤N呈明显的富集趋势,林地、菜地、旱地等土地利用方式下土壤N呈贫化趋势;菜地、园地、旱地土壤P具有较明显的富集趋势,而水田土壤P呈贫化趋势。