中国大陆新生代典型火山区温室气体释放的规模及其成因

火山活动能够将地球深部的碳输送到大气圈,是地质碳排放和深部碳循环的重要形式.火山作用不仅在喷发期能够释放大量温室气体,而且在休眠期也能释放巨量的温室气体.在全球变暖的背景下,定量化地研究火山活动对大气圈温室气体含量增加的贡献具有至关重要的意义.本文利用密闭气室法等该领域国际先进的测试技术,测量并计算了长白山、腾冲、五大连池及青藏高原南部的羊八井等典型火山区的温室气体释放规模.结果显示,我国大陆新生代典型火山区向大气圈输送的温室气体总通量约为8.13×10⁶t·a^-1,接近10⁷t·a^-1级别,相当于全球火山活动导致的温室气体(主要为CO₂)释放总量的6%左右.太平洋构造域火山区的温室气体在释放通量与总量方面均低于特提斯构造域,并且太平洋构造域火山气体的地壳混染程度较低,显示出大洋俯冲带与大陆俯冲带火山区温室气体释放的成因差异.     

负热电离质谱法测试硼同位素与大气pCO2的重建

海洋有孔虫的硼同位素能够反映海水酸碱度值的变化,为研究大气CO2浓度在长时间尺度上的变化提供了一种新的手段,甚至可能超出冰芯所能企及的范围.天然样品中硼同位素的测定方法最为常用的是热电离质谱法,分为正热电离质谱法与负热电离质谱法.目前海洋有孔虫硼同位素分析主要应用负热电离质谱法,该方法最大的优点是所需要的样品量比较小(<1ng B),实验精度却相对比较高(0.6‰～2.0‰;2s.d.).近年来,基于常规负热电离质谱法发展的全蒸发负热电离质谱法通过分析完所有样品而有效降低分析过程中所发生的分馏效应所带来的影响,并使样品的信号最大化,该方法精度能够达到0.7‰(2s.d.).本文详细介绍了常规负热电离质谱法和全蒸发负热电离质谱法的各个分析步骤,包括样品前处理、涂样、质谱分析、同质异位素干扰以及实验分析精度等方面.随着实验分析技术的进展,海洋有孔虫硼同位索已被用来重建长时间尺度(百万年和千万年)和短时间尺度(冰期-间冰期)的大气CO2浓度变化.现有的研究证实利用海洋浮游有孔虫硼同位素重建的大气CO2浓度变化与Vostok冰芯记录的大气CO2浓度变化吻合地很好.     

负热电离质谱法测试硼同位素与大气pCO2的重建

海洋有孔虫的硼同位素能够反映海水酸碱度值的变化,为研究大气CO₂浓度在长时间尺度上的变化提供了一种新的手段,甚至可能超出冰芯所能企及的范围。天然样品中硼同位素的测定方法最为常用的是热电离质谱法,分为正热电离质谱法与负热电离质谱法。目前海洋有孔虫硼同位素分析主要应用负热电离质谱法,该方法最大的优点是所需要的样品量比较小（＜1ng B),实验精度却相对比较高(0.6‰～2.0‰;  2sd.)。近年来,基于常规负热电离质谱法发展的全蒸发负热电离质谱法通过分析完所有样品而有效降低分析过程中所发生的分馏效应所带来的影响,并使样品的信号最大化,该方法精度能够达到0.7‰(2s.d.)。本文详细介绍了常规负热电离质谱法和全蒸发负热电离质谱法的各个分析步骤,包括样品前处理、涂样、质谱分析、同质异位素干扰以及实验分析精度等方面。随着实验分析技术的进展,海洋有孔虫硼同位素已被用来重建长时间尺度(百万年和千万年)和短时间尺度(冰期-间冰期)的大气CO₂浓度变化。现有的研究证实利用海洋浮游有孔虫硼同位素重建的大气CO₂浓度变化与Vostok冰芯记录的大气CO₂浓度变化吻合地很好。     

湖泊沉积物年纹层研究的古地磁学意义综述

年纹层发育的湖泊沉积物可以提供独立的、绝对定年的时间标尺,为重建高分辨率的区域古地磁场长期变化主曲线提供了难得的条件;基于长而连续的湖泊沉积物年纹层时间标尺建立的区域磁偏角和磁倾角长期变化参考曲线大大增强了岩芯对比和古地磁定年结果的精确性。此外,满足特定条件的湖泊沉积物还可以提供古地磁场强度长期变化的记录并有助于反映宇宙成因核素(如^14C、^10Be等)产生速率的变化、太阳活动等信息;目前,湖泊沉积物纹层年代学时间标尺及古地磁研究程度较高的主要是瑞典、芬兰和北美一些地区,区域古地磁场长期变化主曲线的地理分布并不均匀,因此在全球范围内寻找长序列的、连续的年纹层发育的湖泊进行古地磁研究可以更好地理解仪器观测记录以前的地磁场行为。     

火山灾害与监测

世界各地几乎都有火山分布,平均每年约有50次喷发。火山喷发在给人类创造财富的同时也带来许多灾害。火山灾害取决于火山喷发的类型、性质、规模和所处的地点等因素。火山喷发动力作用引起冲击波、地震、海啸、滑坡、泥石流等灾害,火山喷出的气体、灰烬、碎屑流和熔岩流等也会造成很大灾害。由于火山造成的灾害严重又来得突然,因此必须采取有效的防范措施,认真监测以掌握火山活动的脉搏。火山监测工作主要有两方面,一是基础地质调查,二是火山活动指标的监视和测量。在中国,具有潜在危险的火山主要分布在长白山、五大连池、台湾、雷琼、腾冲以及西昆仑阿什库勒等地,其中潜在危险最大的是长白山火山。     

北京斋堂黄土中主要温室气体组分特征

根据极地冰芯等资料已经重建了过去大气温室气体（主要是CO₂,CH₄）浓度的变化。由于人类活动的影响,温室气体的含量自工业革命以来有了明显的上升,其影响表现为全球变暖。如果维持现在的CO₂产放水平,根据气候模式预测到下个世纪末全球温度将增加l-3.5℃,可能极大地改变人类生存的环境。但是预测结果还存在着很大的不确定性,其中一个重要因素是对温室气体的源和汇的理解还不完善,有相当数量的CO₂声向不明（即未知汇）.目前倾向认为,在北半球的中纬度地带可能存在着一个巨大的陆地生态系统汇（植被和土壤）.中国黄土分布在北半球中纬度,实际上是在干旱一半干旱气候条件下形成的一套巨厚的成土作用较弱的黄土一古土壤序列。     

中太平洋山脉白垩纪响岩质碱玄岩的地球化学特征及地质意义

在详细的岩相学研究基础上,对中太平洋山脉白垩纪火山岩进行了全岩主量、微量元素、Sr-Nd同位素以及矿物成分分析.中太平洋山脉火山岩主要属于响岩质碱玄岩,呈斑状结构,斑晶主要由富Ca斜长石、单斜辉石和霞石组成.这些火山岩强烈富集大离子亲石元素和轻稀土元素,没有明显的Eu异常(δEu=0.99~1.03),具有相对较富集的~(87)Sr/~(86)Sr(0.703829~0.704313)和~(143)Nd/~(144)Nd(0.512857~0.512871)同位素比值,暗示其具有与OIB型岩浆源区较为相似但更为富集的特征.这些火山岩可能来源于尖晶石-石榴石二辉橄榄岩稳定存在的、相对较深的岩浆源区,且经历了1~3%较低程度部分熔融过程.此外,地幔源区内可能残留着富含Nb、Ta的矿物(如榍石、金红石、钙钛矿),且岩浆源区可能受到了碳酸盐岩熔/流体或富碱流体的交代变质作用,促使这些火山岩具有很高的不相容元素含量和明显Nb、Ta、Ti的亏损.根据构造环境和地球化学特征,中太平洋山脉响岩质碱玄岩与线岛火山岩有很多相似之处,因此我们推测中太平洋山脉Site313区域很有可能是线岛的一个延续.     

沂沭断裂带北段早白垩世高钾钙碱性火山岩地球化学特征与岩石成因

沂沭断裂带内发育了大量的中生代火山岩,其成因研究对剖析断裂带活动规律具有重要意义。本文对断裂带北段潍坊、安丘、鄌郚地区中生代火山岩进行了详细的岩石学、锆石U-Pb年代学和主量元素、微量元素、Sr-Nd-Pb同位素分析。探讨了沂沭断裂带中生代火山岩成因及其形成的地球动力学过程。断裂带北段火山岩年龄集中在131~124Ma之间,喷发于早白垩世。岩石为一套高钾钙碱性火山岩,包括玄武安山岩、粗安岩、粗面岩、英安岩。火山岩富集Rb、Ba等大离子亲石元素,相对亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素。稀土元素含量高（∑REE=140.5×10^-6~433.1×10^-6）,富集轻稀土、亏损重稀土（∑LREE/∑HREE=9.8~31.0）,无明显的Eu负异常。火山岩具有富集且变化范围较大的Sr-Nd-Pb同位素组成,（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）_i=0.708054~0.711692,ε_Nd（t）值为-15.3~-7.4,（²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb）_i=17.213~17.962,（²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb）_i=15.425~15.590,（²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb）_i=37.597~38.365。研究表明,高钾钙碱性火山岩的源区与区域基性岩源区一致,均为富集岩石圈地幔。玄武安山岩、粗安岩、粗面岩经基性岩浆分离结晶作用形成,英安岩则遭受了华北下地壳强烈混染。三叠纪末期,由于扬子板块向华北克拉通俯冲,扬子地壳析出的流体/熔体交代了华北古老岩石圈地幔,形成富集岩石圈地幔。早白垩世,受古太平洋板块俯冲和后撤作用,富集岩石圈地幔部分熔融形成基性岩浆,岩浆在上升过程中发生分离结晶作用,受沂沭断裂深切作用影响,部分地区遭受华北下地壳混染,最终形成区内各类高钾钙碱性火山岩。     

火山活动与气候变化研究进展

综述了火山活动对气候影响的研究进展。不同岩浆成分及喷发类型的火山活动对气候的影响不同：中酸性普林尼（Pl inian）式火山喷发主要造成气候变冷和臭氧层破坏，它导致气候变化的时间较短，但空间范围较大；大火成岩省造成气候变化的时空范围及程度均较大，它能够导致地表温度、海平面大幅度变化，最终引起生物灭绝；中小规模玄武质裂隙式喷发主要造成火山盆地内气候较大幅度变化，但对气候影响的持续时间较短，主要气候效应是导致附近地区温度快速下降和形成酸雨。简要阐述了第四纪火山活动的特点。     

大兴安岭地区新仙女木事件的表现特征

新仙女木事件是末次冰消期期间发生的一次气候转冷事件,该事件对整个北半球的中高纬度地区的气候变化有明显的影响.然而,在该事件造成东亚中高纬地区温度下降的统一认识下,对于其季节性特征仍较为缺乏认识.本文用大兴安岭中部月亮湖末次冰消期多指标记录,揭示了大兴安岭地区在新仙女木事件期间植被中的北方针叶林成分增加、森林发育、冬季温度下降、东亚冬季风明显增强.