矿物光电子能量在地球早期生命起源与进化中的作用

地球早期生命起源的第一步是合成简单的有机化合物，但合成有机物所需能量来源问题长期困扰着学术界。早期地球上丰富的硫化物半导体矿物可将太阳光子转化为光电子，提供持续的能量来源。也正是由于矿物光电子能量较高，在非生物途径合成小分子有机物方面具有优势。其中半导体矿物自然硫转化太阳能产生的光电子能量，是目前所发现的最高的矿物光电子能量，不仅能直接还原CO2分子为甲酸物质，还可催化其他生命基础物质的合成。在全球陆地系统中暴露在阳光下的岩石/土壤表面普遍被一层铁锰氧化物“矿物膜”所覆盖，光照下含半导体矿物水钠锰矿的“矿物膜”产生原位、灵敏、长效的光电流，显示出优异的光电效应。生物光合作用中心Mn4CaO5在裂解水产氧过程中产生成分和结构类似水钠锰矿的结构中间体，地球早期“矿物膜”中水钠锰矿可能促进了锰簇Mn4CaO5与生物光合作用的起源与进化。早期地球半导体矿物为生命起源基本物质的合成提供直接能量来源，矿物光电子能量在地球早期生命起源与进化中起到了重要作用。     

西北干旱区遗址夯土结构特性初探

古代夯土这种经过人工取材分选、夯击并且在历史进程中接受环境陈化形成的特殊土体，其结构性及表征研究是西北干旱区夯土遗址保护领域所面临的基础性问题。研究选择分布于3个气候区域、5个朝代的15处典型遗址夯土为研究对象，通过基本物理性质测试、侧限压缩试验及无侧限单轴压缩试验与结构性理论分析，展开了对夯土结构性的初步研究。研究结果表明：15处典型遗址夯土的粒径分布、液性指数、结构屈服压力及抗压强度均随建造时代、赋存环境呈规律性变化，原状、重塑夯土的压缩性、强度及应力-应变特征表现出较大的差异性，其构度与上述的宏观性质指标具有良好的一致性表述，夯土的结构势变化中水敏势占主导作用，且扰动势、水敏势与建造距今年限和干旱指数均存在显著的线性对应关系。     

克拉通岩石圈三维物质架构示踪方法

克拉通岩石圈三维物质组成架构示踪是当今地球科学研究前沿，面临系列挑战。在对已有相关成果系统梳理的基础上，分别阐述了实现由点到面、由局部到全时空、由单一方法到多学科综合约束3个战略思路转变的基本要点；并以华北克拉通为例，提出了亟待深化的研究领域和未来方向。多种地球物理方法联立约束和综合解释，不仅开拓了岩石圈物质组成研究的新思路，而且有利于获得更可信的结果。逼近实际的岩石圈物质组成架构必须符合岩石探针、岩石圈物性结构、岩石物理性质与矿物及化学组成的测试分析/模拟计算结果等观测事实，并遵循地球化学热力学-地球动力学理论框架；这就需克服单一资料和方法各自的局限性，由单一手段向多方法综合约束转变，实现多学科融合来开展岩石圈物质组成的研究。据此提出“循序渐进、逐步深化”和“反馈修正、不断逼近”的岩石圈物质组成架构的多学科综合示踪研究流程。华北克拉通岩石圈三维物质架构研究的重点在于通过多学科的深度融合，恢复不同时期的构造格架和对应的物质组成，示踪其岩石圈物质架构的演变过程。     

储层和开采参数对天然气水合物开采产能的影响分析

开展储层参数和开采参数对天然气水合物开采产能影响的研究有助于其实际开采场址和开采方法的选择。以中国南海神狐海域SH7站位的地质参数为背景，采用TOUGH+HYDRATE软件系统地分析了储层压力、温度、孔隙度、水合物饱和度、渗透率、上覆层和下伏层渗透率等储层参数，以及降压幅度、降压井长度和出砂堵塞（通过改变井周网格渗透率反映出砂堵塞）等开采参数对天然气水合物降压开采产能的影响。数值模拟结果表明：(1)随着储层渗透率的增大，产气量有明显的增加；随着储层压力、孔隙度的增大以及上覆层和下伏层渗透率的减小，产气量有较大的增加；随着储层温度的增大，产气量有一定的增加；产气量随饱和度的增大先增大后减小。因此，实际开采时可优先选择渗透率大、上覆层和下伏层渗透率小、孔隙度大、温度较高、水合物饱和度适中的储层。(2)随着降压幅度的增大以及降压井长度增大，产气量有明显的增加；而随着出砂堵塞程度的加剧，产气量有非常明显的减少。因此，实际开采时可以通过增大降压幅度和降压井长度以及采取减轻出砂堵塞的措施来提高产气量。研究结果可以为我国将来天然气水合物开采区域及开采方式的选择和确定提供参考。     

基于观测环境的洞体应变压性异常综合研究北大核心CSCD

从观测环境角度出发,通过对金寨台气象因素进行回归分析发现,气温、气压与洞体应变之间虽存在线性关系,但拟合结果与洞体应变压性下降实际观测应变变化量相差较大;洞体应变压性下降起始时间与梅山水库开始泄洪、下游史河水位陡升时间存在较强的相关性。三维不规则载荷模型数值模拟结果显示,洞体应变压性异常的前期快速下降变化与同期梅山水库载荷变化的相关性较小,与史河水位变化有较大相关性;洞体应变压性异常发生前后研究区构造应力场未发生显著变动。由此推定,金寨台洞体应变压性下降异常可能是周边场地环境载荷变化的影响所致。     

溶解性有机质协同针铁矿光催化还原Cr(Ⅵ)的行为与机理研究

在上覆水体中，太阳光驱动下溶解性有机质与矿物之间的相互作用对污染物迁移转化行为的影响及其机制尚未引起足够的重视。本文以富里酸和针铁矿分别作为溶解性有机质和半导体矿物的代表，建立实验室光催化体系，系统探究了富里酸影响针铁矿光催化还原六价铬[Cr(Ⅵ)]的行为和机理。结果表明，与光照-针铁矿体系相比，光照-针铁矿-富里酸体系对Cr(Ⅵ)的去除率由19.8%提高至68.7%,故富里酸显著提高了针铁矿光催化还原Cr(Ⅵ)的能力，增强机制主要归结于富里酸提高了针铁矿产生光生电子的能力。此外，被还原的部分Cr(Ⅲ)与针铁矿表面羟基结合形成稳定的CrO(OH),并固定在针铁矿表面。这一成果可为半导体矿物在酸性矿山废水治理中的应用提供理论依据。