超强不稳定和弱切变环境下一次飑线过程的雷达资料同化与分析

利用中尺度模式WRF及其3DVar同化系统,对武汉附近多普勒雷达资料进行循环同化,并结合NCEP FNL分析资料、自动站降水资料、雷达回波和探空资料,对2011年7月26日发生在湖北的一次飑线过程进行环境条件分析和同化研究。探空显示:此次飑线发生在超强不稳定和弱的风垂直切变环境中。雷达回波表明:系统内存在东北-西南向和西北-东南向的两条回波带,前一条为飑线主体,在发展和成熟过程中缓慢移动;后一条的西北段快速减弱,而东南段逐渐与前一条合并。利用同化雷达资料后的模式预报场诊断分析表明:初期,虽然动力抬升条件不利于单体的新生和发展,但强不稳定能量却为其提供了强热力抬升条件;在发展期,低层风垂直切变和冷池虽然向有利于飑线发展的方向演变,但强度仍然较弱,而不稳定能量仍起主要作用,飑线是在不断增强的动力抬升和强热力抬升共同作用下逐渐成熟;后期,环境中不稳定能量大减,冷池强度也明显强于低层风垂直切变,动力和热力条件均不利于飑线进一步维持,飑线衰亡。     

中国不同水体中δD与δ~(18)O研究进展

水体中氢氧稳定同位素对环境变化十分敏感,水汽蒸发、凝结至雨滴降落过程中,δD和δ18 O的变化与水汽来源及周围气象要素(温度、降水量、相对湿度等)之间存在密切的联系。研究不同水体中δD和δ18 O的时空分布特征可以探讨大气环流特征及全球和局地水循环机制,也可以为古气候、古环境的定量恢复与重建提供新依据,具有重要的应用意义。本文对中国不同水体中δD和δ18 O的研究进展进行综述,总结国内关于氢氧稳定同位素方面的研究进展和研究方法,探讨了其学科交叉与应用价值,并基于氢氧稳定同位素研究现状展望了未来研究的重点方向,以期为相关研究提供参考。     

青藏高原晚始新世干旱化事件：改则盆地康托组碳酸盐岩碳氧同位素的记录

改则盆地位于青藏高原腹地,盆地内沉积物记录了高原古环境变化的重要信息。本文对改则盆地康托组碳酸盐岩碳氧同位素进行研究,结果显示改则盆地中-晚始新世的演化分为两个阶段:1中始新世湿润气候下开放湖盆阶段:虽然碳酸盐岩δ~(18)O值在43层处向正值偏移,但整体~(18)O和~(13)C强烈亏损,并且该时期碳酸盐岩δ~(18)O值和δ~(13)C变化相关系数为R~2=0.082。表明该阶段的研究区虽然经历过短期蒸发作用增强或补给水减少,但整体是气候湿润条件下补给水丰富的开放型湖盆。2晚始新世干旱气候下封闭湖盆阶段:经过中新世晚期(63层)气候和湖泊水文状态的过渡,晚始新世~(18)O和~(13)C同位素富集,δ~(18)O值和δ~(13)C值变化相关系数为R~2=0.7762。表明该阶段气候干旱,蒸发作用强烈,湖盆萎缩成为封闭湖盆。综合前人研究,认为青藏高原腹地及北缘、东北缘在晚始新世存在明显的区域性干旱化事件。对比分析青藏高原隆升、全球气候记录、全球海水Sr和大气CO_2记录,认为青藏高原腹地和北部的干旱化事件主要受青藏高原隆升的影响。     

贵州西北部基性侵入岩锆石U-Pb年代学、岩石地球化学特征 及其与铅锌成矿关系初探

贵州西北部发育多处基性侵入岩,总体规模较小(约0.25 Km2),多沿深大断裂侵位,出露于铅锌矿点外围,本文对猫猫厂、凉山两处矿点附近的儿马冲和白岩庆两地小型基性侵入岩进行了重点研究。侵入岩主要岩性为细粒辉长岩,造岩矿物主要为拉长石、普通辉石。SiO2范围为49.60-51.09 wt%,MgO从3.88-4.27 wt %,TiO2为3.69-3.85 wt %。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果为268.3±7.4 Ma,显示岩浆侵位于二叠纪。基性侵入岩的微量元素蛛网图呈OIB型特征,富集大离子亲石元素（LILE）、轻稀土元素（LREE）,亏损重稀土元素（HFEE）,相对亏损高场强元素（Nb,Ta）,有Sr、Y亏损,Pb富集。(87Sr/86Sr)i范围0.706749～0.707069,(143Nd/144Nd)i范围0.512313～0.512363,εNd(t)范围0.2～1.2;源区熔融深度处于石榴石橄榄岩相深度,可能经历了1-3 %的部分熔融,处于亏损石榴石二辉橄榄岩相向原始石榴石二辉橄榄岩相的过渡区。成岩过程中发生了单斜辉石、斜长石等矿物分离结晶,受到了有限的地壳混染作用,未经历明显的AFC过程。地壳物质在地幔源区中的加入可能是造成地幔富集的主要原因。侵入岩与成矿作用之间的关系,主要通过两方面所表现。一方面是二者间构造活动上的耦合性。另一方面是基性岩在成矿过程中可能发挥了重要的化学屏障层作用。     

粤西庙山铜多金属矿床硫化物微量元素LA-ICP-MS原位测定及S同位素对矿床成因的制约

庙山铜多金属矿床是在粤西阳春盆地内新近发现的一处铜多金属矿床。矿体主要呈似层状和透镜状产于泥盆系的陆源碎屑岩和含泥质的碳酸盐岩中。本文以矿石矿物黄铁矿和闪锌矿为研究对象,采用LA-ICP-MS原位微区分析新技术对其微量元素特征进行研究。结果表明,庙山铜多金属矿床中黄铁矿以富Se、Te和As,贫Ni元素为特征,其Co/Ni和S/Se比值特征指示其成因与岩浆热液型矿床密切相关;闪锌矿的微量元素组成指示其主要形成于中高温环境,以富Mn、In、Se,贫Ga、Ge、Tl等元素为特征,总体与国外一些典型的矽卡岩型矿床（如Baita Bihor、Majdanpek、Ocna de Fier和Valea Seaca）相似。同时,闪锌矿的部分微量元素比值（如Zn/Cd、Ga/In等）以及相关的微量元素图解（如Ge-In, Ge-Se等）均表明庙山矿床的成因类型与矽卡岩型矿床一致。硫同位素测试结果表明,矿石的δ34S值较为集中（-0.4‰ ~ +2‰）,平均0.69‰,具有较为明显的塔式分布特征,反映成矿物质具有岩浆来源的特征。以地质现象为基础,结合硫化物原位微区分析和硫同位素数据,我们认为庙山铜多金属矿床属于与岩浆热液有关的矽卡岩型矿床。     

河南嵩县店房金矿区花岗斑岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素及岩石地球化学

华北陆块南缘外方山店房金矿区内出露后沟、水漉塘和店房钾长花岗斑岩体(脉),其与隐爆角砾岩筒及金矿化有密切的空间关系。为查明钾长花岗斑岩体的侵位时代、岩石成因和源区性质,本次开展了锆石U-Pb定年、锆石Hf同位素及岩石地球化学分析等研究。结果表明岩体具有高硅、高钾、富铝、低镁的特征,属钾玄岩系列Ⅰ型花岗岩,轻重稀土元素分馏明显,具有弱的Eu负异常,岩石富集Rb、K、Ba等,亏损Nb、Ta、Sr、P、Ti等元素。锆石具有核—边结构,其中锆石边SHRIMP U-Pb年龄142.6±2.1Ma(MSWD=1.4),_(εHf)(t)=-23.0~-13.8,两阶段模式年龄主要集中于2075~2652 Ma;锆石核LA-ICPMS U-Pb年龄可分为两组,即2169~2336Ma和1732~1881Ma,Hf同位素组成可分为两组,_(εHf)(t)分别集中于-13.1~-4.8和-4.5~3.7,模式年龄主要集中于2376~2805Ma。表明钾长花岗斑岩体形成于142.6±2.1Ma的早白垩世早期,岩浆可能由2169~2336Ma的古老下地壳新太古代太华群部分熔融而成,并有地幔组分参与,岩浆在上升或定位过程中捕获了1732~1881Ma熊耳群火山岩的锆石。结合区域构造背景认为,该岩体是早白垩世古太平洋板块向欧亚大陆俯冲致使华北陆块岩石圈减薄伸展而引起的岩浆活动的产物。     

广东潮安飞鹅山钨钼多金属矿床辉钼矿Re Os同位素定年

广东潮安飞鹅山钨钼多金属矿床是近年来在粤东地区新发现具有重要找矿远景的矿床之一。区内燕山期岩浆活动强烈,断裂构造活动频繁。飞鹅山钨钼多金属矿体主要赋存于燕山期花岗岩及云英岩中,主要矿床类型有石英脉型和云英岩型两种,石英脉型矿体主要受北东向及近南北向断裂构造控制,云英岩型矿体则主要受云英岩化蚀变控制。本次通过对该矿床矿体中6个辉钼矿样品Re-Os同位素测试分析,获得了Re-Os模式年龄为136.5~142.3Ma,~(187)Re-~(187)Os等时线年龄为142.6±6.3Ma,MSWD的值为1.9,加权平均年龄为139.4±2.2Ma,MSWD的值为4.0。分析结果表明该矿床的成矿时代与区域成矿事件相吻合;Re/Os比值(4)及Re同位素含量(0.07×10~(-6)~0.12×10~(-6))指示了成矿物质来源于地壳,矿床为燕山早期第三阶段重熔花岗岩分异演化与期后热液共同作用的产物。     

北祁连的形成与演化历史：来自河流沉积物地球化学及其碎屑锆石U Pb年龄、Hf同位素组成的证据

通过对发源于北祁连造山带北段、中段、南段河流沉积物地球化学与碎屑锆石U-Pb年龄及Hf同位素组成的系统研究,确定河流沙、泥沙质微量元素平均组成与大陆上地壳平均值基本一致。一般沙质成分由于石英的稀释作用使其微量元素含量稍低于大陆上地壳平均值,泥沙质成分的微量元素含量一般稍高于大陆上地壳均值。北祁连造山带河流碎屑沉积物As、Sb、Cu、Zn等元素的平均含量明显高于大陆上地壳的平均含量,可能指示北祁连硫化物矿床成矿具有良好的前景。河流碎屑沉积物Sm-Nd同位素组成得到的Nd亏损地幔模式年龄为1.89~1.12Ga,平均为1.68Ga;北段、中段河流沙质部分的Nd同位素亏损地幔模式年龄比相对较细的泥沙质部分的老,说明河流近源古老地壳基底组分更多;而南段的部分河流则相反,说明近源有更多的新生地壳组分。锆石U-Pb年龄结果表明,北祁连造山带最强的岩浆作用发生于新元古代—晚古生代早期(650~400Ma),此期间形成的锆石占全部锆石的31%,它们主要记录了北祁连洋壳的俯冲消减、陆-陆碰撞及碰撞后的壳内岩浆作用过程。太古宙古老基底组分在北祁连造山带存在,但所占比例极低,它们可能以碎屑组分存在于古元古代的北大河岩群等变质基底中。新太古代到古元古代(2700~1700Ma)期间形成的锆石占全部锆石的~34%,此期间是北祁连基底的主要形成阶段。古元古代末到新元古代(1700~650Ma)期间形成的锆石占全部锆石的17%,它们可能代表着古祁连洋盆的主要形成阶段。锆石Hf同位素组成确定的北祁连由亏损地幔增生物质到地壳主要发生于3.2~2.0Ga、2.0~1.0Ga这两个时间段,650Ma以后基本没有增生地壳组分的加入。不同地段河流碎屑锆石U-Pb年龄有些差别,北段的北大河中最老基底组分所占比例最高,而南段河流中的古老基底组分比例相对较低,印证了古祁连洋是从东南向西北拉开的过程,西北段在俯冲消减及碰撞过程中有较多古老地壳基底组分的参与。晚古生代晚期—三叠纪期间北祁连仍存在较弱的岩浆作用。由Nd同位素比值与Nd含量、Na_2O/K_2O比值之间的关系进一步证明北祁连河流沉积物是最古老的基底长英质组分、较老的基底镁铁质组分或其熔融产物、古祁连洋壳镁铁质组分或其熔融产物三者混合的产物。     

天津蓟县东水厂锰方硼石矿床成因新认识

天津蓟县东水厂锰方硼石矿床是世界上唯一一个具有经济开发价值的锰方硼石矿床,锰方硼石赋存与中元古代高于庄组二段泥晶白云岩中。本文通过微量元素分析探讨了锰方硼石的成矿环境,测定结果显示Sr/Ba=0.125~0.128;V/(Ni+V)=0.230~0.320;Th/U=4.356~4.898;V/Cr=0.018~0.026,各微量元素对比值范围变化不大;LREE总量为66.12×10~(-6)~67.90×10~(-6),HREE总量(包含Y)为18.88×10~(-6)~19.56×10~(-6),LREE/HREE值为3.38~3.60,Y/Ho值介于28.25~29.14之间,δCe介于0.829~0.854之间,显示为弱的负Ce异常,δEu值介于0.831~0.846之间,显示为弱的负Eu异常。地球化学数据指示其成矿环境属海相沉积环境,海水环境为相对氧化的状态,成矿过程中有陆源物质的加入。Sm/Nd-Eu/Sm图解表明研究区与柴达木盆地第三系蒸发岩较为相似,反应锰方硼石成矿时具有类似的蒸发成因。通过对硼同位素(δ~(11)B的数值范围为1.4‰~10.7‰)的解译进一步探讨了锰方硼石在原生成矿阶段的具体成因(海相蒸发沉积)。结合前人所做的锰方硼石地球化学数据,对东水厂锰方硼石矿床的成因做出了新的解释,即锰方硼石成矿时应属海相蒸发成因,而热液活动的过程则可能是发生于锰方硼石成矿之后,属后期热液改造作用,从而形成了锰方硼石复杂的地球化学特征。     

莱州湾沿岸寿光、莱州和龙口地下水的稳定同位素与地球化学

依据地下水咸化机理:蒸发、溶解和混合,海水入侵是地下淡水与较之更咸的海水的混合,海水和淡水的混合包括水分子的混合和溶解盐分的混合。只有溶剂水分子和溶质溶解盐分都发生了相同比例的混合,才能确定二种水体发生了混合。地下淡水变咸并不能都归因于海水入侵,也有可能源于蒸发或溶解。鉴定是否存在海水入侵可运用惰性示踪剂和反应示踪剂来共同识别。惰性示踪剂包括δD、δ~(18)O、Cl~-和Br~-,反应示踪剂包括主要化学成分和微量元素。本研究对莱州湾沿岸寿光、莱州和龙口的地下水进行了化学成分形成过程的对比研究。莱州采集样品6件,龙口10件,寿光9件。莱州和龙口的碎屑沉积物以硅酸盐矿物为主,而寿光的沉积物来源于南部鲁中南山地的碳酸盐岩。根据莱州采样点地理条件和样品的稳定同位素δD-δ~(18)O分布域确定了当地降雨入渗的多年平均值,进而明确龙口样品也源于就地降雨入渗补给,根据高程效应和当地水文情况确定寿光样品补给来自南部山区的降水,经河道排入洼地后入渗地下。Cl~--δ~(18)O关系表明盐分都来源于淡水溶解的蒸发盐,而非与海水混合。Br~-/Cl~-比值证实了蒸发盐溶解,还存在人为污染物和海侵沉积物中有机质分解的影响。从三线图可看出龙口样品经历了离子交换反应。主要成分和微量元素(HCO_3~-,H_2SiO_3,F~-,Li~+,Sr~(2+)和Ba~(2+))的含量与样品所处含水层的矿物组成有关,反映出水岩作用。所有样品都没有淡水和海水混合的现象。惰性示踪剂分析提供了区域地下水补给的框架,明确了大气水源因溶解蒸发盐而咸化,排除了淡水和海水混合的可能性。用反应示踪剂中主要化学成分和微量元素来分析水中化学成分的形成过程,在和海洋盐分输入对比基础上,二者偏差值主要源自水-岩相互作用结果,包括溶解、沉淀、离子交换等,以及局部样品的污染物输入。所以沿海地带研究地下水咸化,先要解决溶剂的混合问题,在此基础上辅以水文地球化学分析,利用水化学的多种示踪剂,主要解决溶质混合以及盐分来源问题。