Simple models for dynamic melting in an upwelling heterogeneous mantle column: Analytical solutions

Several lines of evidence suggest that the melt generation and segregation regions of the mantle are heterogeneous, consisting of chemically and lithologically distinct domains of variable size and dimension. Partial melting of such heterogeneous mantle source regions gives rise to a diverse range of basaltic magmas. In order to better assess the role of source heterogeneity during mantle melting, we have undertaken a theoretical study of trace element distribution and fractionation during concurrent melting and melt migration in an upwelling, chemically heterogeneous, two-porosity double lithology melting column. Analytical solutions for the abundance of a trace element in the matrix and channel were obtained under the assumptions that the porosity, melt and solid velocities, and solid-melt partition coefficients are constant and uniform. For simplicity, we neglected diffusion and dispersion in the melt. Chemical source heterogeneities of arbitrary size and shape were integrated into the simple melting models by allowing trace element abundance in the source region to vary as a function of time and space. Concurrent melting and melt migration in an upwelling heterogeneous mantle may be approximated as a quasi-steady state problem in which time-dependent concentration patterns produced by melting of heterogeneous source regions are superimposed on a reference steady-state concentration distribution established by melting of the ambient or background mantle. Chromatographic fractionation is especially important for the matrix melt and solid when chemical heterogeneities are involved during melting and melt migration in the mantle, giving rise to significant phase-shift between two incompatible trace elements in the matrix melt and scattered correlations among incompatible trace elements in residual peridotites. Mixing is the chief mass transfer process in the dunite channel where the chromatographic effect is negligible for most of the incompatible trace elements. The lack of chromatographic fractionation among incompatible trace elements and isotopic ratios in MORB suggests either most MORB are channel melts or mixing in magma conduit and chamber is very efficient such that the phase-shift is averaged out during magma transport and storage processes. Advection brings melt produced by smaller-degree of melting in the deeper part of the melting column to the overlying melting region, increasing the incompatible trace element abundance in the matrix and the channel. This advection-induced self-enrichment is especially important when heterogeneous sources are involved and may account for some of the enriched incompatible trace element patterns observed in residual peridotite that were previously interpreted to be a result of mantle metasomatism. Systematic studies of high-resolution spatially correlated mantle samples may help to constrain the melting history and the size and nature of chemical heterogeneities in the mantle.     

晚三叠世松潘甘孜和川西前陆盆地的物源对比：构造演化和古地理变迁的线索

为了研究龙门山褶皱冲断带两侧的松潘甘孜和川西前陆盆地在大地构造和沉积学方面存在的联系,笔者等分别在松潘甘孜东缘马尔康—理县地区和川西前陆盆地都江堰地区进行了采样和碎屑锆石的LAICPMS UPb定年工作。269颗锆石的定年结果显示,中—晚三叠世拉丁期—诺利期松潘甘孜复理石盆地东缘沉积地层中的碎屑锆石年龄主要集中在250~280 Ma、1800~1900 Ma和2400~2500 Ma、200~245 Ma、400~450 Ma,对应的物源主要为东昆仑岛弧、华北陆块基底、义敦岛弧以及北秦岭。与之相比,川西前陆盆地诺利期—瑞替期的须家河组地层中的碎屑锆石年龄大致主要集中在1800~1900 Ma和2400~2500 Ma、720~850 Ma、950~1200 Ma、400~450 Ma。该统计结果总体上继承了松潘甘孜数据体的特征,揭示出须家河组物源来自西部——松潘甘孜褶皱带的再旋回沉积和龙门山前陆冲断带。     

等温微量热法在土壤微生物研究方面的进展

土壤微生物是陆地生态系统中分解者亚系统的主要组成部分, 参与了包括有机质降解、营养转化、 植物生长的促进或抑制以及各种土壤物理过程在内的一系列反应活动. 土壤微生物则是土壤质量重要的生物指标, 可以用来监控土壤质量的变化. 等温微量热法是一种简便、快速地测量微生物活性的方法, 在土壤微生物代谢热效应的研究领域中广泛应用. 就等温微量热法在土壤微生物活性中的研究进展进行综述: 等温微量热法的简介, 微量热方法与传统方法的比较, 等温微量热法在各种外界环境和土壤条件影响下的土壤微生物活性研究中的应用, 并对等温微量热法在土壤微生物和其它方面的研究进行了展望.     

祁连山近期七一冰川融水径流特征分析

利用2006年8月1日-9月30日的实测水文数据,对"七一"冰川融水径流产汇流特征进行了分析,并揭示出该冰川日消融特征.通过对冰川融水量的估算以及径流模数的计算,并与过去的观测结果进行对比,表明近些年来"七一"冰川消融强度和消融量都在增大,而且2006年消融量为近几年观测的最大值.虽然不同年份消融量不一样,但"七一"冰川总的趋势是一直处于萎缩状态,随着全球变暖,"七一"冰川的萎缩可能将继续下去.通过对设立在沿冰川下游方向两个不同的水文断面进行对比分析,结果表明"七一"冰川融水径流在向下游运动过程中有部分水入渗为河谷潜流,观测期内两个相距不到2 km的水文断面间渗漏损耗占近1/3左右.     

华北克拉通北缘隆化地区S型花岗岩的独居石年龄图谱

位于华北克拉通北缘中段的隆化S型花岗岩由石榴石黑云母花岗岩、石榴石花岗岩以及片麻理化的黑云母花岗岩组成。其主体岩性石榴石黑云母花岗岩SiO_2和Al_2O_3含量分别为64.09%～69.6%以及14.6%～16.13%,K_2O/Na_2O>1.0,A/CNK>1,0,Mg~#在20.76～34.89之间变化,具有明显的Nb、Ta、P、Ti和Sr亏损以及Rb、K和Th富集。石榴石黑云母花岗岩(样品JB6031-1)采用独居石电子探针U-Th-Pb化学法进行测年,获得了2553±120Ma、2180±42Ma和1854±24Ma三个年龄峰值。一颗独居石内部成分分带上6个分析点定年结果构成2553±120Ma的峰值年龄,这一年龄与我们最新获得的2506±7Ma和2541±8Ma(继承锆石年龄)LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年龄相似,我们将这一独居石年龄解释为继承独居石的年龄,表明在赤城-隆化断裂以北存在太古宙陆块,并且在后期构造-热事件中发生部分熔融形成S型花岗岩。该独居石颗粒幔部成分分带上10个分析点的测年结果揭示的峰值年龄为2181±42Ma,该年龄也是出现频率最高的年龄值,我们建议2181±42Ma为S型花岗岩的结晶年龄,反映了S型花岗岩的侵位时代。独居石颗粒外部成分分带上8个分析点的测年结果构成1854±24Ma的峰值年龄,该年龄与华北克拉通中部带的变质年龄接近,我们将其解释为S型花岗岩的变质年龄,表明华北克拉通北缘的构造演化与中部带的构造演化密切相关。     

旋挖钻机岩石钻进试验

介绍了旋挖钻机在花岗岩地层进行的硬岩钻进试验中钻头的使用情况和遇到的问题.试验中,在抗压强度为100 MPa的硬岩中钻进速度可达10～30 mm/min.     

存储式钻孔测量仪的研制与应用

CE-1型存储式磁敏钻孔测斜仪及QXY-5型存储式钻孔倾斜仪采用智能传感器、数据采集系统、大容量存储芯片,具有小巧轻便、功能强大、测试数据准确性高、稳定性好的特点,实现了数据的自动采集、记录和存储。介绍了CE-1型存储式磁敏钻孔测斜仪及QXY-5型存储式钻孔倾斜仪的研制和实际应用情况。     

模糊物元分析在金刚石钻头综合评价中的应用

针对金刚石钻头综合评价中各指标的不相容性和模糊性,提出基于模糊物元分析的金刚石钻头综合评价方法.该方法将待评价金刚石钻头、评价指标及其特征值作为物元,根据专家经验和工程实际建立关联函数,通过计算综合关联度得到最优的金刚石钻头.用实例与模糊优化理论模型等进行了对比,得到了一致的结果.     

川西108国道高位崩塌成因与运动特征

2007年5月25日于川西108国道某段发生的高位崩塌造成了重大人员伤亡和财产损失。综合地质调查、三维激光扫描技术、爆破振动效应分析以及历史崩塌与降雨关系的统计分析,得出了地形高陡、岩体破碎及降雨诱发等是崩塌产生的主要原因,爆破振动对其也有轻微间接影响。根据边坡形态及塌落高度,运用运动学原理及能量法还对崩塌体的撞击速度及冲击力进行了计算分析。     

沐官岛水库蓄水初期盐分运移数值模拟

沐官岛水库是一个拟建的河口海湾水库,库底为富含咸水的潮滩沉积物。这一特殊的地质及水环境条件直接关系到水库未来的水质安全和正常的调度运行,所以必须准确地确定水库水体中盐分空间分布这一关键问题。本文依据现场调查、钻探及室内实验资料,通过垂直方向线性插值技术,建立了沐官岛水库蓄水初期盐分运移准三维模型,模拟了水库蓄水初期在内源盐分释放影响下,库水盐分的演化过程。结果表明:若遇平水年开始蓄水,当蓄水至1.5m时,该层含盐量在平面上的变化范围主要在0.30~1.30g/L之间;当蓄水至4.5m时,该层含盐量在平面上的变化范围主要在0.30~1.55g/L。