K-H3OFe3(SO4)2(OH)6铁矾的XRD研究

根据X射线衍射(XRD)分析发现: A Fe₃(SO₄)₂(OH)₆(A=K⁺、H₃O⁺)系列铁钒的XRD数据十分相近,难以用XRD区别,需通过能谱(EDS)辅助分析,才能区分此类铁矾。另外,此类铁矾的003和107面网间距d随K⁺含量增大而增大,且呈一元三次方程的关系;而033和220面网间距d随K⁺含量增大而减小,呈一元二次方程的关系。对该现象从铁矾晶体结构方面进行解释:K⁺、H₃O⁺离子位于较大空隙中,且沿着Z轴方向排列,当K⁺、H₃O⁺离子之间相互替换时,会导致该铁矾晶体结构在Z轴方向有较明显的变化。     

H2O2在α-Fe2O3表面非均相氧化SO2机理的模拟研究

通过密度泛函理论模拟了H_2O_2和SO_2气体在矿物氧化物(α-Fe_2O_3)表面上的非均相反应,研究了H_2O_2和SO_2在α-Fe_2O_3(001)表面的吸附机制和氧化机制。研究结果表明,SO_2、H_2O_2均在α-Fe_2O_3(001)表面通过Fe原子进行吸附,H_2O_2相比于SO_2优先吸附在α-Fe_2O_3(001)表面,且H_2O_2在表面的赋存形式趋向于两个·OH形式吸附。通过二者共吸附的局域态密度、差分电荷密度、Mulliken电荷布局分析结果发现,SO_2和H_2O_2的共吸附形式是通过H_2O_2产生的·OH吸附在α-Fe_2O_3(001)表面,同时SO_2被H_2O_2产生的·OH氧化[S(SO_2)-电荷布局:0. 79 e→1. 32 e; O(H_2O_2)-电荷布局:-0. 77 e→-1. 11 e]形成·OH+SO_2团簇。模拟结果表明大气微量气体H_2O_2能够在矿物氧化物表面介导SO_2吸附并促进SO_2的转化,为理解H_2O_2在大气中非均相氧化SO_2的反应过程提供了理论依据。     

三峡不同蓄水阶段澎溪河CO2通量的初步研究

为掌握不同蓄水阶段温室气体通量强度,揭示水生生态系统在水库蓄水后的重建过程,选择2004年(蓄水后第1年)、2008年(蓄水后第5年)为典型年,结合同期主要环境参量,比较研究了三峡典型支流澎溪河回水区水柱表层CO₂分压p(CO₂)及其扩散通量F_CO2特征。研究发现,2004年澎溪河双江大桥处水柱表层p(CO₂)、F_CO2年均值分别为(101.9±7.5)Pa、(13.99±1.58)mmol/(m²·d),2008年相应为(129.1±16.4)Pa、(19.92±3.55)mmol/(m²·d)。水位上升淹没土地带来更多有机质降解,可能引起了p(CO₂)和F_CO2的总体升高;蓄水过程水域生态系统逐渐完善,浮游植物生长对p(CO₂)和F_CO2的影响逐渐显现。     

三峡澎溪河水域CO2与CH4年总通量估算

以2010年6月~2011年5月三峡澎溪河回水区CO₂与CH₄通量监测数据为基础,参考澎溪河高阳平湖水域全年4次的24 h昼夜连续跟踪观测结果,对每月各采样点的日通量值进行估算。提出了水下地形划分法和环境因素控制法,将各采样点日通量数据外延至整个回水区水域,并估算了澎溪河回水区水域CO₂与CH₄年总通量值。研究期间,澎溪河回水区全年各采样点CO₂通量均值为(3.05±0.46)mmol/(m2·h);CH₄为(0.050 1±0.009 6)mmol/(m2·h)。以水下地形法为基础,该水域全年CO₂和CH₄总通量分别为40 060.5 t和540.9 t;以环境因素控制法为基础,全年CO₂与CH₄总通量分别为39 073.0 t和467.2 t。以环境要素控制法为参考,该水域CO₂全年平均释放强度为43.26 mmol/(m2·d),在全球水库数据序列中处于中等略偏高水平,CH₄全年平均释放强度为1.42 mmol/(m2·d),在全球水库序列中处于中等水平。     

东海陆架第四纪地层层序的初步研究

根据我局在东海陆架所获得的区域海洋地质和工程地质调查资料,对已有的第四纪地质孔进行统一的第四纪地层划分和对比,建立了东海陆架第四纪地层层序。将第四系四分,从老到新依次为下更新统西湖组、中更新统金鸡山组、上更新统西泠组、全新统海礁组或下全新统鸡骨礁组、中全新统大戟山组、上全新统嵊泗组。     

岩溶洞穴系统SO42-、NO3-来源及其对水岩作用的影响

为揭示洞穴系统中SO₄2-和NO₃-离子来源及其对洞穴碳酸盐溶解的影响,通过对麻黄洞6个水点自2018年8月至2019年7月进行为期一个完整水文年的系统监测,对于监测结果进行综合分析.结果表明:（1）麻黄洞洞穴水水化学类型为HCO₃-Ca·Mg以及HCO₃·SO₄-Ca·Mg型;（2）通过实地调查与元素比值法综合分析可知,麻黄洞NO₃-与SO₄2-各水点来源存在一定差异,其中麻黄洞NO₃-主要源于农业活动和大气N沉降,而SO₄2-主要以农业活动、石膏溶解为主要来源,SO₄2-和NO₃-均参与了岩溶作用,加速了基岩的溶蚀,这一过程主要受离子浓度、径流大小以及补给模式影响;（3）基于水化学计量法和稳定同位素技术估算可知,SO₄2-和NO₃-洞穴水DIC的贡献为0.05~0.61,释放DIC的同时改变了水中离子浓度,对于岩溶作用形成扰动,总体呈现出旱季>雨季、滴水>裂隙水的特征.同样,由于岩溶区的复杂和不可知,在对其进行系统研究时应当注重多种方法的结合与比较,提高研究精度与可信度.      

东海陆架泥质区沉积地球化学比较研究

利用东海陆架泥质沉积区和周围砂质沉积区的表层沉积物元素含量和海水悬浮沉积物总量分析资料,对泥质区的沉积地球化学进行了比较研究。结果表明东海不同泥质区的沉积地球化学过程很不相同。浙江近岸泥质区沉积物元素以Fe、Mn、Zn的含量高,Na、Sr、Al、Ca的含量低为特征,其地球化学特征与长江沉积物非常一致。近岸泥质区的沉积物基本来源于长江输入海的沉积物,在台湾暖流的作用下沉积在浙江沿岸。远岸济州岛西南泥质区沉积物以Na、Sr的高含量,较高的Al、Ca含量和低的Fe、Mn、Zn含量为特征,其地球化学特征与黄河源沉积物有好的相关性,但有一定的混合源性质,该泥质区的沉积物主要来源于黄河源的细颗粒沉积物,由黄海沿岸流搬运到该区并沉积下来。沉积物在搬运沉积过程中,元素粒度分异作用明显。东海陆架泥质区沉积地球化学过程的控制性影响因子是东海环流系统和物源,其中台湾暖流对东海陆架远岸和近岸泥质区的沉积地球化学分区具有关键作用。     

Landscape variations in stream water SO4 and δSSO4 in a boreal stream network

Despite reduced anthropogenic deposition during the last decades, deposition sulphate may still play an important role in the biogeochemical cycles of S and many catchments may act as net sources of S that may remain for several decades. The aim of this study is to elucidate the temporal and spatial dynamics of both SO₄²⁻ and δ³⁴S_SO4 in stream water from catchments with varying percentage of wetland and forest coverage and to determine their relative importance for catchment losses of S. Stream water samples were collected from 15 subcatchments ranging in size from 3 to 6780 ha, in a boreal stream network, northern Sweden. In forested catchments (<2% wetland cover) S-SO₄²⁻ concentrations in stream water averaged 1.7 mg L⁻¹ whereas in wetland dominated catchments (>30% wetland cover) the concentrations averaged 0.3 mg L⁻¹. A significant negative relationship was observed between S-SO₄²⁻ and percentage wetland coverage (r² = 0.77, p < 0.001) and the annual export of stream water SO₄²⁻ and wetland coverage (r² = 0.76, p < 0.001). The percentage forest coverage was on the other hand positively related to stream water SO₄²⁻ concentrations and the annual export of stream water SO₄²⁻ (r² = 0.77 and r² = 0.79, respectively). The annual average δ³⁴S_SO4 value in wetland dominated streams was +7.6‰ and in streams of forested catchments +6.7‰. At spring flood the δ³⁴S_SO4 values decreased in all streams by 1‰ to 5‰. The δ³⁴S_SO4 values in all streams were higher than the δ³⁴S_SO4 value of +4.7‰ in precipitation (snow). The export of S ranged from 0.5 kg S ha⁻¹ yr⁻¹ (wetland headwater stream) to 3.8 kg S ha⁻¹ yr⁻¹ (forested headwater stream). With an average S deposition in open field of 1.3 kg S ha⁻¹ yr⁻¹ (2002-2006) the mass balance results in a net export of S from all catchments, except in catchments with >30% wetland. The high temporal and spatial resolution of this study demonstrates that the reducing environments of wetlands play a key role for the biogeochemistry of S in boreal landscapes and are net sinks of S. Forested areas, on the other hand were net sources of S.     

腾冲新生代火山区温泉CO2气体排放通量研究

近期研究表明,不仅火山喷发期会向当时的大气圈输送大量的温室气体,火山间歇期同样会释放大量的温室气体。在火山活动间歇期,火山区主要以喷气孔、温(热)泉以及土壤微渗漏等形式向大气圈释放温室气体。腾冲是我国重要的新生代火山区,同时也是重要的水热活动区,那里出露大量的温泉,然而目前未见腾冲火山区温泉气体排放通量的研究报道。本文利用数字皂膜通量仪测量了腾冲新生代火山区温泉中CO₂的排放通量。研究结果表明,腾冲新生代火山区温泉向当今大气圈输送的CO₂通量达3.58×10³ t·a^-1,相当于意大利锡耶纳Bassoleto地热区温泉中CO₂的排放规模。腾冲火山区温泉的CO₂释放通量主要受深部岩浆囊、断裂分布、地下水循环、围岩成分等多方面因素的影响。本文根据温泉中CO₂的排放特征,将腾冲温泉分为南北两区,南区温泉CO₂通量远高于北区的温泉,热海地热区的通量为腾冲CO₂通量的最大值。在北温泉区,CO₂通量主要受控于断裂的分布;而在南温泉区,除受到断裂控制外,热海地热区底部的岩浆囊及其与围岩的相互作用成为CO₂气体的重要物质来源,同时高温的岩浆囊为温泉及CO₂的形成提供了重要热源。     

秋季黄河pCO2控制因素及水-气界面通量

根据2006年11月1~10日,秋季黄河平水期二氧化碳分压(pCO₂)的现场实测数据及相关同步观测资料,对黄河表层水pCO₂的分布及其影响因素进行了研究。结果表明:水体pCO₂在80~166Pa,平均值110Pa,在世界主要河流中属中等偏下水平;空间分布存在较大的不均匀性,中游高于上游和下游。浮游植物的光合作用对pCO₂有一定的影响但强度较弱,即使在叶绿素最高值3.58μg/L的包头站pCO₂仍达到91Pa。黄河水体有机物含量较低且继承了陆源有机物难降解的特性,干流和库区EpCO₂/AOU的比值为0.14和0.20,远低于生物好氧呼吸作用控制水体pCO₂的理论下限0.62,因此,生物好氧呼吸作用对水体pCO₂的贡献不大。悬浮物(TSS)含量为3.77~1308mg/L,溶解无机碳(DIC)含量为3.03~4.14mmol/L,普遍高于世界其它河流且最大值均出现在潼关站;同时水体pCO₂与TSS、PIC、DIC含量具有极好的正相关性。因此黄河流域强烈的机械侵蚀和化学风化作用形成的碳酸盐体系是控制水体pCO₂的主要因素。利用Wanninkhof提出的淡水水-气交换系数的通量模式估算,黄河水域水-气界面CO₂交换速率约为0.229μmol/m2·s,秋季可向大气释放CO₂14.5亿moL,相当于8250km2草原或是112km2森林一年的固碳量。黄河CO₂释放通量与渥太华河相近,但要远小于亚马逊河。     

东海陆架盆地西缘南北向深大断裂

通过对航磁资料的深入研究,首次在东海陆架盆地西缘圈定出1条南北向深大断裂,为陆架盆地控盆深大断裂;推断了该断裂的形成时期,并就这条断裂对火成岩及构造走向的控制作用、地质意义进行了分析.     

东海大陆架沉积物中类脂和腐植物质的研究

海洋有机物质包含有类脂化合物、氨基酸蛋白质、多糖物和腐植物质等等。现代沉积物中尤其是海相三角洲中存在着与石油相似的烃类化合物。海洋中腐植物质的存在不仅涉及到海洋食物链和有机物地球化学循环,并且还在于腐植物质与金属元素形成络合物的能力。     

东海陆架盆地台北坳陷新地层单位——月桂峰组

在微体古生物和岩石地层学分析基础上 ,建立了东海陆架盆地台北坳陷新的地层单元——月桂峰组。月桂峰组分布于东海陆架盆地台北坳陷西带 ,由灰黑色泥岩、砂岩组成 ,上覆灵峰组、下伏石门潭组。它属古近纪古新世沉积 ,并推测可能为古新世早期。该地层相当于苏北盆地阜宁组一段。月桂峰组中微体化石特征表明月桂峰组当时沉积环境可能为淡水湖泊     

东海大陆架地貌分区

根据第一海洋地质调查大队丰富的调查资料和已有成果,对东海大陆架初步划分了12个地貌单元,从空间上、时间上探讨三角洲、古滨海平原等地貌发育史,首次提出东海陆架上发育有特殊的构造地貌单元——断陷盆地,进一步确定古河口湾沙脊群的范围。     

东海沉积地层矿物研究

本文据东海五口探井的559个碎屑矿物样资料,用主要重矿物的含量及其组合特征编绘了含量变化图,试图进行分层比较。位于西湖凹陷的平湖一井和玉泉1井重矿组合特征可比性较好;龙井2井三潭组以下与上两井缺少可比特点;灵峰1井除东海群外,其余地层与上列3井相比,差异是大的。     

东海陆架盆地第三纪海平面变化

东海陆架盆地是建立西太平洋新生代海平面变化的关键地区。本文以层序地层和沉积体系分析为基础,利用微体古生物带化石资料,建立了东海陆架盆地第三系相对精度较高的年代地层格架。通过古生态分析、成因相及特征沉积构造分析和反射地震剖面的海岸上超分析,辅以地球化学参数变化研究,首次编制了东海陆架盆地第三纪海平面变化曲线。自第三纪以来,能识别的长周期二级旋回海平面变化4次,短周期三级旋回变化26次,相对海平面变化幅度在0-150m.分析发现海平面变化具有不对称性,即海侵作用速度大于海退作用速度。与Haq曲线对比也有较大的差异。     

东海陆架盆地古近-新近系高分辨率层序

东海陆架盆地是我国重要的新生代海上含油气盆地,其中堆积了巨厚的古近-新近系含油层系。作者通过对录井资料的分析,在古近-新近系含油层系中大致识别出6大沉积体系、12种沉积相和13种沉积亚相。在此基础上,本文借助相序、相组合、相分异、沉积物体积划分以及地层叠置样式的综合分析,对该含油层系进行了高分辨率层序地层学研究,在其中识别出了59~64个短期旋回、21~29个中期旋回和7~11个长期旋回。最后,将文中所划分的高分辨率层序与前人的地震层序进行了对比。      

东海陆架油气勘探的新领域

基于东海陆架区的物探、化探和钻井等方面资料分析了陆架的地层结构和构造特征。东海陆架盆地具有叠合复式盆地的特征。新生代含油气盆地之下叠置了中生代和古生代的盆地和含油气层,巨厚的前第三系地层为油气提供了丰富的物质基础。化探资料以及荧光、酸解烃和甲烷等指标表明,在诸如海礁凸起等高构造区有极好的油气异常显示,油气存在于前第三系之中。钻探证明,瓯江凹陷东侧（又称丽水凹陷）的侏罗系中有烃源岩,前古生界的变质岩中有油气显示。因此,海礁凸起、渔山凸起、瓯江凹陷东侧、长江凹陷与西湖凹陷之间以及浙闽隆褶带的前第三系是东海陆架区油气勘探的新领域。     

东海陆架平北地区残留沉积物磁性特征及其油气指示意义

利用1994～1995年在东海陆架平北地区获取的370个柱状样，对该区残留沉积物作磁性测试和磁性矿物鉴定，以进行陆架残留沉积物磁性特征与深部油气渗漏关系的研究。磁性测试显示本区存在两种磁性异常，即磁化率异常和饱和等温剩磁异常。根据磁性参数特征和多种矿物的物理学鉴定结果，确定导致本区磁化率异常的矿物为陆源碎屑磁铁矿，导致剩磁异常的矿物为自生或次生铁硫化物胶黄铁矿和磁黄铁矿。证据显示本区剩磁异常是油气渗漏的产物；而磁化率异常则主要指示古滨海砂的分布。由此提出，在本区的油气化探中剩磁参数是有效的化探磁性指标。     

南黄海、东海陆架及冲绳海槽北部 沉积物的10 Be和9 Be记录*

文章讨论了南黄海泥质区、东海陆架及冲绳海槽北部表层沉积物和柱状岩芯中¹⁰ Be及⁹ Be含量的水平和垂直分布,并与重金属Pb的分布进行了比较。表层沉积物中的¹⁰ Be,⁹ Be和Pb三者表现出完全不同的分布特征。¹⁰ Be的分布主要受黑潮及其支流黄海暖流所支配; ⁹ Be的分布受黄河陆源物质输入的影响,主要集中在南黄海泥质区; Pb则主要分布在长江口和琉球群岛附近,反映了人类活动的影响。冲绳海槽北部末次冰期和全新世时¹⁰ Be的沉积通量变化在整体上反映了¹⁰ Be大气生产率的变化,即地球磁场屏蔽效应的影响。03孔全新世时¹⁰ Be的沉积通量 (1.12×10⁹atoms/cm²ka)基本上等于¹⁰ Be的现代大气平均生产率,而在末次冰期时平均为4.06×10⁹atoms/cm²ka, 高于¹⁰ Be 的现代大气平均生产率3倍以上。在冲绳海槽由于黑潮的缘故,¹⁰ Be对气候的变化响应要比极地冰芯的¹⁰ Be变化响应灵敏的多,对气候变化信号起了放大的作用。冰期时冲绳海槽北部¹⁰ Be的沉积通量远远高于太平洋大洋海区,充分反映了黑潮的传送带作用和边缘海的聚焦沉积作用,并表明末次冰期时在千年尺度上黑潮仍流经冲绳海槽,且强度并未减弱。 ¹⁰ Be的通量在新仙女木时降到整个岩芯所跨时期的最低点,甚至低于¹⁰ Be的现代大气平均生产率,因此推测在新仙女木事件时,黑潮的变动特别大,有可能改向或断流。