天体地质学研究新进展火星发现有水

最近,地球的近邻——火星成了一颗耀眼的新闻明星,各种媒体争相报道有关火星上发现水的新闻。在火星上发现水,是天体地质学研究的最新进展。天体地质学,又称为宇宙地质学、行星地质学、行星地球科学,是运用地质学原理和技术来研究行星及其卫星、彗星和小行星等凝聚态天体的性质、     

比较行星地质学的研究方法、现状和展望

比较行星地质学是人类认识自然和人类本身形成与演化的前缘学科,是实现太阳系探测三大科学目标的主要手段.比较行星地质学研究主要回答3个问题:行星的现状是什么样的?行星的过去是什么样的?行星的过去、现在与太阳系其他行星的可比性如何?行星地质学的研究内容与研究地球地质相似,即撞击作用、火山(岩浆)作用、构造作用和夷平作用等,这些是塑造行星地貌最主要的地质作用,其中撞击构造是其他行星更为常见的地质作用.行星地质学的研究方法是利用遥感获得的各种影像、光波和电磁波等数据,以及在行星表面直接勘察获得的数据和取回的样品,对行星表面和地表以下的成分、结构和形成与演化过程进行研究.我国积极参与深空探测将获得第一手行星地质数据,国际深空探测计划的持续实施和数据的广泛共享为中国科学家积极参与行星地质学和比较行星学的研究提供了广阔空间,同时也为研究和认识地球提供新的和更全面的视野.     

湖北省湖泊现状与变化遥感研究

湖北省是长江流域重要的湖泊分布区,由于河(江)湖关系自然演变和人类活动的双重影响,湖泊数量和湖泊面积变化都较大.本文利用时相为1975、2000、2007、2017年的卫星遥感影像作为基本信息源,借助GIS技术,调查研究了湖北省湖泊现状及变化情况.结果表明,2017年,湖北省域大、小天然湖泊共计808个(其中大于100 km2的湖泊有4个),湖泊总面积(平水位)2776.96 km2,湖泊面积总量大,数量多,但空间分布极度不匀;1975-2017年的40余年间,湖泊总面积共减少了129.88 km2,年平均减少量为3.09 km2;湖泊变化阶段性特征突出,前30余年湖泊面积消减,数量减少,后10年面积增加,数量增加,反映出近10年来湖泊湿地生态环境总体趋于良性演化.     

湖泊沉积物Rb/Sr比值在古气候/古环境研究中的应用与展望

Rb和Sr在赋存矿物和表生地球化学行为等方面存在显著差异,因而各种记录体中的Rb/Sr比值被广泛应用于古气候/古环境研究。湖泊沉积物中的Rb、Sr主要包括2部分来源：一是流域物理侵蚀直接带来的陆源碎屑组分,在沉积物中多以残渣态（碎屑矿物）形式存在;二是流域化学风化带来的溶解态物质,在湖泊水体中通过物理吸附、化学沉淀和生...     

古湖泊学研究中的鱼化石埋藏学方法

鱼化石埋藏学方法在古湖泊环境研究中主要是利用鱼死亡及其骨骼解体和保存的方式 ,去推测湖泊的水文状况、沉积环境、群落结构、鱼类的生活史、死亡方式和保存特征等 ,这种方法的可行性取决于对现代湖泊中生物与环境对应关系的观察研究。在鱼化石埋藏学研究中 ,温度是决定鱼化石保存状况的主要因素 ,当水温在 1 5℃以上 ,多数鱼尸体就会因细菌腐解产生的气体而漂浮到水面 ,然后在水面上进一步腐烂 ,最后散落到湖底 ,或者被水流带到近岸区 ,遭受更强烈的破坏 ;当水温在 1 5℃以下时 ,鱼尸体可以保存在水底 ,直至被埋藏 ,在湖下层水氧气充足、有食腐动物生活的条件下 ,也可以被食腐动物破坏     

青藏高原古近纪—新近纪古湖泊的特征及分布

通过野外地质调查,结合前人资料和遥感影像解译,对青藏高原古近纪-新近纪湖相地层进行了划分与对比,确定了湖相地层的地域分布.根据古近纪-新近纪湖相地层的展布范围,初步圈定出了63个古湖泊,划分出5个成湖阶段、13个成湖期,其统计总面积大于200×104km2.古湖泊的规模、形态、展布方向明显受构造和古地理的制约.研究表明,古近纪时期的古湖泊主要分布在高原的东北部地区,新近纪时期的古湖泊主要分布在高原的西南部地区,两者之间为过渡地带.青藏高原古近纪-新近纪古湖泊的演化,从时间上讲,有从老到新面积逐渐加大的趋势;从迁移方向上讲,有古湖泊的湖相沉积由东北向西南方向逐渐迁移、古湖泊的年龄由老变新的规律.     

定量再造湖泊古生产力的尝试

根据海洋学计算古生产力的方法,利用云南现代陆相断陷湖盆的沉积学和生物学资料,推导出了湖泊中用有机碳法计算古生产力的公式：R＝C×ρ×（1－Φ）／（0．00421×S^0.0826）,并比较了用此公式和海洋中计算古生产力的公式计算出的山东济阳坳陷沙三段沉积时期的古生产力。结果表明,湖泊古生产力大多高于海洋古生产力,推导出来的计算湖泊古生产力大多的公式,对定量计算新生代古湖泊,尤其是类似于渤海湾盆地的断陷湖泊的古生产力有着重要的实际意义。     

西北干旱区湖泊沉积物中长链烯酮的古环境意义

近年来,U37K'长链烯酮古温度指标已被越来越多地应用于湖泊沉积物的研究中。综合分析我国西风区的湖泊沉积物记录,U37K'对全新世暖期的记录存在较大差异,甚至有高达0.9的异常值出现,即湖泊表层水温在全新世超过30℃,这在气候意义上很难解释。为了更好地理解U37K'在西北干旱区湖泊沉积物中的应用条件,文章对玛纳斯湖西岸的三处晚全新世湖滨沉积物钻孔进行了有机地球化学分析,首次确认了新疆玛纳斯湖湖泊沉积物中存在长链烯酮。通过分析U37K'记录与长链烯酮含量的关系,并与其他西风区湖泊烯酮记录进行对比,发现长链烯酮的含量与干旱区湖泊的湖水位变化存在一定的关系,即长链烯酮含量的高低指示着湖水位的高低; 同时,U37K'记录与长链烯酮含量也存在一定的联系:异常高的U37K'值总是伴随着较低的烯酮含量(37K'出现的原因; 这样的U37K'记录是不可靠的,不能用于定量计算古温度,但仍可用于反应冷暖趋势的变化。     

莱州湾南岸平原古湖泊消亡原因初探

莱州湾南岸平原是指西起小清河口，东至胶莱河口的广大沿岸地区，这一地区近年来是我国工农业发展较快的地区，也是我国地下咸水入侵较为严重的地区。历史上，莱州湾南岸平原地区曾有一些湖泊存在，如巨淀湖、黑冢泊、别画湖，但现在早已荡然无存了。研究这些古湖泊的消亡原因对于恢复该区古地理环境以及确立湖迹区今后的发展方向具有十分重要的意义。本文运用查阅历史文献、地层剖面分析、地名考证、遥感解译等多种方法，对莱州湾南岸古湖泊的消亡原因进行了研究与分析，并指出该区古湖泊消亡的原因是气候变干、河流变迁、人类活动影响等，其中气候变化是古湖泊消亡的根本原因，河流变迁是古湖泊消亡的直接原因，而人类活动则加速了古湖泊消亡的进程。     

中国岩溶碳汇过程与效应研究成果及展望

我国是世界能源消费和CO₂总排放量第一大国,碳减排任务艰巨,责任重大。据调查,我国岩溶碳汇与森林、土壤碳汇在同一数量级,但其要在国家层面发挥重大作用,其影响因素及机理需要进一步调查和阐释,估算精度还有待提高。系统总结了流域尺度岩溶碳循环过程,并重点揭示了生物作用对岩溶碳循环的影响;研究了水圈二氧化碳的再循环规律;评估了外源水对岩溶作用的影响程度和促进强度;利用数学回归模型估算区域岩溶碳汇通量,提高了由点到面岩溶碳汇通量估算精度,并提出增加岩溶碳汇潜力技术途径,为我国岩溶碳汇通量科学估算提供支撑。     

西藏埃永错东地区区调成果与展望

根据1∶5万区域地质调查有关规范和技术要求,在西藏埃永错东地区开展了1∶5万区域地质调查.通过对岩石地层、年代地层、生物地层、层序地层和事件地层等多重地层的划分与对比,重新厘定了古生代、中生代地层形成的时代和地层序列,并将特殊岩性层以非正式填图单位进行了表达;系统查明了区域地层、岩石、构造特征和成矿地质条件;首次在晚三叠世日干配错群中新识别出晚侏罗世一早白垩世雪山组;建立了测区二叠系多重地层划分方案;重新厘定了日干配错群基本层序和物质组成,将日干配错群进一步划分为2个组;新解体出31个侵入体、8个潜火山岩地质体和多条中酸性脉体;查明了区内断裂、褶皱等构造性质、时代、序次及空间配置关系,建立了测区构造格架和构造样式;新发现金属矿(化)点18处,找矿靶区2处.     

汶川地震地质灾害调查成果与展望

2008年5.12汶川地震是新中国成立以来破坏性最强、诱发地质灾害最严重的一次特大地震。本文简要介绍了国土资源地质大调查计划项目“汶川地震地质灾害调查评价”的主要研究进展与成果:采用空天地一体化调查、地球物理探测、GPS位移监测、斜坡地震动测试及大型物理模拟等技术,调查和研究了汶川地震地质灾害发育特征和分布规律,揭示内外动力耦合作用下的地质灾害成灾机理,并开展了震后重建区高位滑坡泥石流防治和监测预警关键技术研究,为强震山区重大地质灾害监测预警和灾后重建提供了技术支撑。     

生态系统与人类福祉——千年生态系统评估的成就、贡献和展望

千年生态系统评估（MA）是由联合国秘书长安南于2001年6月宣布启动的一项为期4年（2001—2005年）的国际合作项目,这是在全球范围内第一个针对生态系统及其服务与人类福祉之间的联系,通过整合各种资源,对各类生态系统进行全面、综合评估的重大项目。依据MA发布的最新成果,主要从3个方面介绍了它的重要成就与贡献：①首次在全球尺度上系统、全面、多尺度地揭示了各类生态系统的现状和变化趋势、未来变化的情景和应采取的对策,其评估结果为改善与生态系统有关的决策制定过程提供了充分的科学依据;②丰富了生态学的内涵,明确提出了生态系统的状况和变化与人类福祉之间的密切联系,将研究“生态系统与人类福祉”作为现阶段生态学研究的核心内容和引领21世纪生态学发展的新方向,从而将生态学的发展推进到了一个新的阶段;③ 阐述了评估生态系统与人类福祉之间相互关系的框架,并建立了多尺度、综合评估它们各个组分之间相互关系的方法。MA的实施虽然取得了巨大成就,但是它所提出的一系列理念、方法和数据仍需不断完善。这些问题的解决,尚需有关学者今后进行长期不懈的努力。     

西藏1∶5万班戈县西南地区四幅区调成果与展望

西藏1∶5万班戈县西南地区四幅区域地质矿产调查为青藏专项地质调查项目。该项目取得的主要成果为:1发现了区内寒武系火山岩呈角度不整合覆盖于念青唐古拉群之上,其内部划分为3个岩性段;新建了上寒武统他多雄组。2对下奥陶统扎扛组进行了解体;新建了芙蓉统龙郊组。3通过详细的地质填图,在永珠蛇绿混杂岩带中新发现一套沉积混杂岩,认为该混杂岩区域延伸稳定;新建了晚侏罗世索尔岩组。4对蛇绿岩填图单元进行了解体,由超镁铁质岩、辉长岩、席状岩墙群、枕状玄武岩岩片、放射虫硅质岩组成,新建了晚侏罗世永珠蛇绿岩群。5确定了念青唐古拉群,新识别出的变质花岗岩形成时代为中新元古代,为研究古印度地盾北缘罗迪尼亚大陆形成期和裂解期的构造热事件提供了新资料。     

Timing and Extent of Late Quaternary Paleolakes in the Trans-Pecos Closed Basin, West Texas and South-Central New Mexico

The Trans-Pecos Closed Basin is a hydrographically closed region covering 20,000 km²centered on Salt Basin, 160 km east of El Paso, Texas. Geomorphic and limnetic evidence have been used to identify four major highstands for Lake King during the last glacial maximum (LGM). Additional geomorphic features from a second, recently identified, paleolake, Lake Sacramento, have been found in the Beargrass subbasin, a nested subbasin approximately 75 km northwest of Salt Basin. Radiocarbon ages of the organic material in Lake King sediments date four abrupt climate changes and rapid lacustrine transgressions during the LGM with a quasi-periodicity of 2000 yr. Geomorphic evidence in the Beargrass subbasin identifies lake cycles contemporaneous with those in Lake King. The dates for these transgressions correlate with the dates of freshening events identified by researchers in paleolake basins elsewhere in New Mexico. The quasi-periodicity of the events approximates that of Dansgaard–Oeschger events identified from Greenland ice cores. The contemporaneity of the Trans-Pecos transgressions with transgressive events in other basins in the region suggests that paleolakes in the region were in phase with respect to abrupt climate changes during the latter stages of the LGM.     

CO2 solubility in Martian basalts and Martian atmospheric evolution

To understand possible volcanogenic fluxes of CO₂ to the Martian atmosphere, we investigated experimentally carbonate solubility in a synthetic melt based on the Adirondack-class Humphrey basalt at 1-2.5 GPa and 1400-1625 °C. Starting materials included both oxidized and reduced compositions, allowing a test of the effect of iron oxidation state on CO₂ solubility. CO₂ contents in experimental glasses were determined using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and Fe³⁺/Fe^T was measured by Mössbauer spectroscopy. The CO₂ contents of glasses show no dependence on Fe³⁺/Fe^T and range from 0.34 to 2.12 wt.%. For Humphrey basalt, analysis of glasses with gravimetrically-determined CO₂ contents allowed calibration of an integrated molar absorptivity of 81,500 ± 1500 L mol⁻¹ cm⁻² for the integrated area under the carbonate doublet at 1430 and 1520 cm⁻¹. The experimentally determined CO₂ solubilities allow calibration of the thermodynamic parameters governing dissolution of CO₂ vapor as carbonate in silicate melt, K_II, (Stolper and Holloway, 1988) as follows: , ΔV⁰ = 20.85 ± 0.91 cm³ mol⁻¹, and ΔH⁰ = −17.96 ± 10.2 kJ mol⁻¹. This relation, combined with the known thermodynamics of graphite oxidation, facilitates calculation of the CO₂ dissolved in magmas derived from graphite-saturated Martian basalt source regions as a function of P, T, and f_O2. For the source region for Humphrey, constrained by phase equilibria to be near 1350 °C and 1.2 GPa, the resulting CO₂ contents are 51 ppm at the iron-wüstite buffer (IW), and 510 ppm at one order of magnitude above IW (IW + 1). However, solubilities are expected to be greater for depolymerized partial melts similar to primitive shergottite Yamato 980459 (Y 980459). This, combined with hotter source temperatures (1540 °C and 1.2 GPa) could allow hot plume-like magmas similar to Y 980459 to dissolve 240 ppm CO₂ at IW and 0.24 wt.% of CO₂ at IW + 1. For expected magmatic fluxes over the last 4.5 Ga of Martian history, magmas similar to Humphrey would only produce 0.03 and 0.26 bars from sources at IW and IW + 1, respectively. On the other hand, more primitive magmas like Y 980459 could plausibly produce 0.12 and 1.2 bars at IW and IW + 1, respectively. Thus, if typical Martian volcanic activity was reduced and the melting conditions cool, then degassing of CO₂ to the atmosphere may not be sufficient to create greenhouse conditions required by observations of liquid surface water. However, if a significant fraction of Martian magmas derive from hot and primitive sources, as may have been true during the formation of Tharsis in the late Noachian, that are also slightly oxidized (IW + 1.2), then significant contribution of volcanogenic CO₂ to an early Martian greenhouse is plausible.     

“我国重大天气灾害形成机理与预测理论研究”取得的主要研究成果

国家重点基础研究发展计划项目“我国重大天气灾害形成机理与预测理论研究”经过项目全体科学家的５年研究，取得了一系列重要的研究成果：①提出了基于多种实时观测资料的梅雨锋暴雨的多尺度物理模型；②建立了梅雨锋暴雨的天气学模型；③梅雨锋是由多个不同尺度系统构成的梅雨锋系，它具有介于温带锋系结构与热带辐合带结构之间的副热带锋系结构，在长江中下游可以有时表现为双峰结构。锋前的湿物理过程与锋上强对流系统发展形成的正反馈过程以及梅雨锋系的不同尺度系统的相互作用是梅雨锋维持与发展的重要机制；④提出了多种中尺度暴雨的定量卫星遥感反演理论和方法，并形成一系列新的反演产品；⑤成功地研究了双多普勒雷达同步探测和反演中尺度暴雨三维结构的理论和方法；⑥发展了配有三维变分同化系统的中尺度暴雨数值预报模式系统，在2003年淮河抗洪救灾中发挥了积极作用；⑦成功组织了2001/2002年长江中下游梅雨锋暴雨野外科学试验，在野外试验中还开展了中日国际合作，在此基础上项目建立了规范、完善、使用便捷的暴雨野外试验数据库，实现了数据共享。     

Martian Topography: Scaling, Craters, and High-Order Statistics

The high-order structure functions of Mars topography reveal three specific ranges of scales: (1) scaling range at small scales where the structure functions exhibit scaling behavior; (2) transition range where the structure functions continue to grow but do not reveal scaling; and (3) saturation range at large scales where the structure functions saturate. The scaling and saturation ranges are explored in detail in respect to scaling and intermittency. Analysis of the Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA) data and computer simulations suggest that there are two potential contributors to the small-scale scaling: (i) scale-invariant surface formation; and (ii) effects of discrete morphological forms such as craters. The crater effect also provides an explanation for the large-scale intermittency revealed using the normalized structure functions within the saturation range, which cannot be explained by the ‘scale-invariant’ concept. Overall, the obtained results suggest that the “crater” contribution to the structure function behavior often dominates over the effect of the scale-invariant surface formation.