干冰升华式孔底冷冻取样器冷源保冷方法的试验研究

针对已研制的天然气水合物孔底冷冻取样器,为进一步提高取样器干冰冷源的保冷效果,提出干冰冷源双层保冷方法。通过试验研究,证明干冰冷源双层保冷方法可大幅度提高干冰在井内的保存时间,可以将此方法应用于取样器的设计。     

大冰期成因探讨

大冰期的形成不仅需要气温低，而且需要大量海水转移到大陆上形成冰川。元古代晚期全球规模白云岩建造形成之后，火山作用在洋壳和陆壳上的表现大不相同：洋壳型火山作用是岩浆静静涌出，大量蒸发海水；陆壳型火山作用是猛烈爆发，烘烤碳酸盐岩层产生二氧化碳喷发形成“干冰制冷机制”，使大气降温。洋壳型火山与陆壳型火山共同作用形成大冰期。震旦纪大冰期后开始了显生宙。大冰期与生物的演化发展密切相关的原因是二氧化碳的大量介入。     

天然气水合物孔底冷冻取样器室内冷冻试验能量计算与分析

针对以干冰作为冷冻剂、酒精作为载冷剂的天然气水合物孔底冷冻取样方法,提出干冰与酒精用量的计算方法。计算出在干冰双层保冷的方式下,干冰与酒精的用量。通过实验与计算机模拟分析,验证该计算方法的可行性。针对试验过程中出现的问题,提出对试验装置的改进,为取样器的设计提供参考。     

地球形成前后的演化历史：兼论地球的年龄

本文对地球形成过程的不同阶段给出了一个推测的时间表。目前公认的地球形成年龄是以陨石年代学推断的，因而，实际的地球年龄应晚于陨石形成年龄而大于目前已知的最古老的地球物质年龄，即介于４５６０Ｍａ和４２７６Ｍａ之间。根据球粒陨石年代学资料，球粒的年龄约为４５６０Ｍａ，星子的形成年龄间隔为１０＾７￣１０＾８Ｍａ年，考虑到原地球形成和上地幔补堆积层形成时间，地球最后形成年龄约在４４００Ｍａ前后。上、下地幔的     

堆积的地球及其初始不均一性

从天体化学和地球科学的研究成果出发，认为地球是在一较窄的类地行星区域内，主要由硅酸盐质星子随机吸积而成。在星子形成之前，初始太阳星云已经历了挥发性元素的强烈亏损事件，同时也已发生了硫化物、金属和硅酸盐成分之间的分馏作用，随着行星的形成，行星内部的分馏作用将会持续进行。在形成地球的独立吸积区内，混合作用不彻底，星子群之间的化学成分不均一，因此，构成地球的将是一套具有各自独立化学成分组成的星子群，而不同于地球上现已发现的任何陨石或者它们的组合。     

地球的初始状态

地学中一个很重要的问题就是地球形成时的初始物、化状态如何？因为地球的初始状态对该行星未来的演化过程有着深远的影响。本文对运动认为的地球是从冷却状态中开始增生，然后由于内部放射性衰变产生的热量使之被加热。最终形成铁核和硅酸盐地幔的看法提出了质疑。但近来，科学家提出了行星增生的定量物理模型，认为类地行星是在质量为１０＾２４－１０＾２６ｇ的天体发生凝集作用过程中开始增生的。     

地球大陆岩石圈形成的新地球化学模型

按照所提出的模型，地球的大陆岩石圈基本上是在被原始行星物质填满的古岩浆海洋的分异结晶过程中形成的。在岩浆海洋固结的同时，分离出金属铁，Ｍｇ－辉石和橄榄石，最终导致形成了橄榄岩上地幔及叠覆其上的原地壳，后者的成分相当于辉岩和玻古安山岩。构成原地壳的富Ｍｇ岩石以及原地壳部分熔融后留下的残留岩物质，后来可能在深部生成的碳酸熔体的作用下变成了二辉岩，二辉橄榄岩和异剥橄榄岩。地球化学检验证明，该模型具有与地     

油、水、干层的地球化学识别

本文介绍一种判断油、水、干层的地球化学方法，根据储层样品中有机抽提的的含量和组成特征，结合油层物性，地层测试和试油资料编制织识别油、水，干层的图版，提出判别油、水、干层的地质／地球化学指标，确定油层的地球化学参数的下限，并运用此方法对松辽盆地新站油田主要油层分布段的油、水、干层进行判别。根据试油资料验证表明，地球化学判断结果比传统的地质录井及地球物理测井资料判断结果更符合实际情况。     

我国地球化学填图世界领先

２０多年来，我国地矿部门开展的地球化学填图工作覆盖了全国６００多万km２，获得了数以千万计的数据。地质工作者根据这些数据发现在巨型矿床周围存在着巨大的套合地球化学模式谱系，巨量的物质供应是形成巨型矿床的关键因素，形成了地球化学块体新理论。目前，中国地质调查局正在使用这一方法对全国的资源潜力进行重新评估，并在此基础上进行找矿项目的立项工作。通过对地球化学块体及内部结构的研究，目前已形成低密度（１个采样点／１～１０km２）、甚低密度（１个采样点／１０～１００km２）、超低密度（１个采样点／１００～１０００…     

西南天山柯坪地区萨尔干基性岩脉U-Pb年代学及地球化学特征

柯坪地区发育一套沿走滑断层侵位的萨尔干基性岩脉,其产出于西南天山造山带与塔里木克拉通的接触部位,具有重要的意义。文章通过对萨尔干基性岩脉样品进行锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学、岩石地球化学分析,探讨西南天山中新生代陆内造山作用过程。结果表明,萨尔干基性岩脉的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为（49.14±0.8） Ma,表明该套岩石形成于始新世。地球化学表明该套岩石形成于与青藏高原碰撞远程效应相关的构造背景。     

新元古代”雪球”假说与生命演化的环境

新元古代末期，地球至少经历了两次全球性的冰川作用，研究者提出了“雪球”假说来解释新元古代时期一系列特殊的地质现象，该假说已成为研究新元古代全球冰川作用和其后生物大爆发事件的窗口。但一些学者并不赞成地球曾经是被冰雪完全覆盖的“雪球”，并分别提出了“半融雪球/无冰水体”和“薄冰”假说。尽管每一种假说都不能解释所有的地质、地球化学现象，但越来越越多的证据，特别是分子有机地球化学和古生物学的证据表明，“雪球”时期的海洋并没有完全被冰封盖，在赤道地区的冰盖可能很薄或存在无冰的水体。无冰水体的存在可以使一些光合生物继续生存和演化，这对其后的“寒武纪生物大爆发”事件和生命演化具有重要的意义。     

自然科学基金资助下的我国冰冻圈科学发展

冰冻圈是指地球表层水以固态形式存在的圈层,包括冰川、冻土、积雪、海冰、河冰、湖冰等.作为一门新兴学科,冰冻圈科学研究其各组成部分的形成机理、演化规律、与其他圈层之间的相互作用,以及对经济社会的影响.在全球变暖背景下,冰冻圈研究受到前所未有的重视,成为气候系统研究中最活跃的领域之一,也是当前全球变化和可持续发展最关注的热点之一.中国是中低纬度地区冰冻圈最发育的国家,中国冰冻圈变化的气候效应、环境效应、水资源效应和生态效应非常显著,因此,对国家西部发展战略有重大意义.我国冰冻圈科学的发展与国家自然科学基金项目的支持息息相关,许多前瞻性、先导性、基础性的项目源自于基金项目的支持.国家自然科学基金在引领冰冻圈研究新领域和人才培养两方面起到了奠基和推动作用.着重回顾了在自然科学基金资助下我国冰冻圈科学的发展历程.     

温度影响下膨胀土强度的试验研究

通过对河南平顶山膨胀土温度影响下的抗剪强度试验,揭示了膨胀土的强度随温度、含水量、干密度、压力等参数变化的规律。结果表明：相同压力作用下膨胀土强度随含水量不同有较显著的变化,随含水量增加而减小。但当含水量增加到一定程度,强度不再随压力而变化,即内摩擦角为0。当含水量较高时,温度影响显著,相同压力、含水量和干密度情况下,液相为全液体时,随温度的升高抗剪强度增大;当液相有部分结冰时,其规律与干密度的大小有关。含水量较小时,压力较小情况下,温度对抗剪强度影响不明显。     

全球表层系统研究的思考

1900年前后,以徐士、阿尔冈、魏格纳、李四光等为代表的先驱们从不同视角开始了对地球表层的整体性研究。20世纪人造卫星的应用和板块理论的建立,推动了全球整体观思想的发展。进入21世纪后,伴随社会全球化进程,地球整体观在科学前沿领域显示出极为重要的导向作用。在这个思想引导下的广义地球系统科学是关于地球多圈层的整体研究,但由于涉及人类生存的资源、环境、灾害问题的紧迫性,在未来10至20年内地球系统科学的优先领域之一应是整体观指导下的地球表层系统的研究,它涉及大气层、海洋、地壳、生物和人类。目前可列举出4个重大问题:(1)全球变暖引起的大范围灾害与环境变化;(2)以SARS和禽流感为代表的全球性生物病毒传播灾患;(3)影响人类生存的全球性水资源短缺;(4)导致严重损失和全球性影响的大地震的频繁发生。厄尔尼诺现象与地震的相关性,全球大地震十几年尺度的幕式活动与区域间交替变换,十几年尺度的大范围旱、涝交替变换,表明上述全球性异常变化都是地球表层系统整体性动力过程的表现。应从全球尺度研究包含气体、液体、固体的地球表层系统的微动态变化,分析它们与地、水、大气和生物各圈层之间的相互作用及物质与能量交换的关系,加深对地球表层相互联系的系统过程的理解。     

The pleistocene glaciation of Tibet and the onset of ice ages — An autocycle hypothesis

During seven expeditions new data were obtained on the maximum extent of glaciation in Tibet and the surrounding mountains. Evidence was found of moraines at altitudes as low as 980 m on the S flank of the Himalayas and 2300 m on the N slope of the Tibetan Plateau, in the Qilian Shan. On the N slopes of the Karakoram, Aghil and Kuen Lun moraines occur as far down as 1900 m. In S Tibet radiographic analyses of erratics document former ice thicknesses of at least 1200 m. Glacial polishing and knobs in the Himalayas, Karakoram etc. are proof of glaciers as thick as 1200–2000 m. On the basis of this evidence, a 1100–1600 m lower equilibrium line altitude (ELA) was reconstructed for the Ice Age, which would mean 2.4 million km² of ice covering almost all of Tibet, since the ELA was far below the average altitude of Tibet. On Mt. Everest and K2 radiation was measured up to 6650 m, yielding values of 1200–1300 W/m². Because of the subtropical latitude and the high altitude solar radiation in Tibet is 4 times greater than the energy intercepted between 60 and 70° N or S. With an area of 2.4 million km² and an albedo of 90% the Tibetan ice sheet caused the same heat loss to the earth as a 9.6 million km² sized ice sheet at 60–70° N. Because of its proximity to the present-day ELA, Tibet must have undergone large-scale glaciation earlier than other areas. Being subject to intensive radiation, the Tibetan ice must have performed an amplifying function during the onset of the Ice Age. At the maximum stage of the last ice age the cooling effect of the newly formed, about 26 million km² sized ice sheets of the higher latitudes was about 3 times that of the Tibetan ice. Nevertheless, without the initial impulse of the Tibetan ice such an extensive glaciation would never have occurred. The end of the Ice Age was triggered by the return to preglacial radiation conditions of the Nordic lowland ice. Whilst the rise of the ELA by several hundred metres can only have reduced the steep marginal outlet glaciers, it diminished the area of the lowland ice considerably.     

南极冰盖消融对全球海平面的影响(英)

In this paper, supposing that the earth is a spherically symmetric, perfectly elastic and isotropic, we derive the equation of the variation of relative sea level, utilize our previous results of the surface load Love numbers for PREM (1981) model, and compute the global relative sea level rise on the assumption that 10 meters thickness of Antarctic ice sheet would be melted in the future fifty years.     

寒区平原水库土坝护坡冻害防治技术

根据近年来冻土力学、冰工程学等研究成果,简述了寒区原水库土坝护坡构筑物冻害防治技术的主要内容,包括平原水库土坝护坡工程冻害破坏规律,给出了土坝护坡冻害防治措施、防冰措施、抗冻胀设计参数的确定、抗冰推护坡稳定计算等,可供工程设计人员参考。     

人类圈·智慧圈·人类世

文章讨论了人类圈、智慧圈、人类世及其关系。作为独立地球圈层的人类圈是以人类为自然实体的地球圈层,它是由需求圈、技术圈和思维圈构成的统一整体,它的研究拓宽和加深了人们对地球以及地球科学概念的理解,对推动人地关系的协同共进有着重要的意义。智慧圈强调智力在现代地球演变中的巨大作用,这是重要的,但狭义智慧圈只是人类圈的一个构成部分,而广义智慧圈则是人类地球的一种可能的未来状态。人类世强调人类在地质和生态中的核心作用,这也是重要的,但作为新的地质时代,它是否能在科学上站得住脚,还需要进行论证。     

横观各向同性冻土弹性常数及强度预测

在分析冻土形成过程及其组构前提下,从冻土细观结构特征出发,将冻土视为由冰层与干硬土层黏结组成的横观各向同性固体介质。根据复合材料力学理论,求出冻土各向同性面内及面外的弹性模量和泊松比;基于Tsai-Wu 准则,预测了横观各向同性冻土的强度。根据实验数据,分析了不同组分对冻土弹性常数及强度的影响。在工程应用中可根据环境温度及土质、系统有无水分补给、温降速度与冻结速率是否同步、冻土受力方向与冻结封面方向的具体情况选用即可,从而大幅降低室内外试验次数。为冻土工程数值计算奠定了基础,为进一步了解冻土力学特性提供了理论依据     

Xe in glacial ice and the atmospheric inventory of noble gases

We report noble gas abundance data for four Antarctic glacial ice samples which were selected to test the hypothesis that the apparent Xe deficiency in the earth's atmosphere relative to meteoritic abundance is due to incorporation of Xe in glacial ice. Our measurements indicate that the concentrations of Xe in glacial ice fall far short (~10⁴) of what the hypothesis requires. The present results complete the survey of all significant atmospheric reservoirs and show that the “missing Xe” is not contained in any of them. It must either be in the solid earth in yet unsampled reservoirs, or else it simply does not exist and the noble gas abundance pattern of the earth is dissimilar to that in meteorites.