Characterization of cristobalite in ash and dome rock from the Soufriere Hills volcano, Montserrat： Implications for respiratory health hazards

A link between the inhalation of respirable silicas （SiO2） and respiratory diseases such as silicosis is widely recognized. Ash from dome collapse eruptions on Montserrat has been found to contain high levels （〉20%） of silicas in the form of cristobalite, tridymite, quartz and/or amorphous silica. The toxicity of these silica polymorphs varies widely. Cristobalite and quartz （tridymite less well established） are viewed as carcinogenic to humans whereas amorphous silica generally shows a reduced biological response. In assessing the potential health effects of volcanic ash particulates it is vital to determine the types and concentration of silicas as well as their size （respirable fraction）, shape and surface properties. The aim of this study is to develop methods to assess potentially toxic respirable airborne silicas in the dome collapse ash （applicable to a range of ash types） and to develop a model to predict the levels and types of respirable silicas from future eruptions. The model is being developed by comparing dome rock with related ash from a series of previous eruption events. Mineralogical assessment using conventional scanning X-ray diffraction （XRD） was hampered by difficulties in differentiating characteristic peaks for cristobalite and tridymite in complex multi-component ash samples （containing high levels of plagioclase）. These difficulties have been largely overcome using an Enraf-Nonius PDS120 diffractometer with curved （120 degrees 20） position sensitive detector （PSD）. The determination of size, shape and elemental characteristics of ash particulate and dome rock samples has been carried out using automated analytical scanning electron microscopy. The quantification of mineral proportions using PSD-XRD was highly successful with an accuracy of 1 to 2 wt%. However, the determination of phase proportions using automated analytical SEM was problematic due to scattering effects and the multiphase nature of many of the particles.     

Hydrogeochemical controls on surface and groundwater chemistry in naturally acidic, porphyry-related mineralized areas, southern Rocky Mountains

In southern Rocky Mountains, catchments characterized by acidic, metalliferous waters that are relatively unaffected by human activity usually occur within areas that have active or historical mining activity. The US Geological Survey has utilized these mineralized but unmined catchments to constrain geochemical processes that control the surface- and ground-water chemistry associated with near surface acid weathering as well as to estimate premining conditions. Study areas include the upper Animas River watershed, Lake City, Mt. Emmons, and Montezuma in Colorado and Questa in New Mexico. Although host-rock lithologies range from Precambrian gneisses to Cretaceous sedimentary units to Tertiary volcanic complexes, mineralization is Tertiary in age and associated with intermediate to felsic composition, porphyritic plutons. Pyrite is ubiquitous. Variability of metal concentrations in water is caused by two main factors： mineralogy and hydrology. Parameters that potentially affect water chemistry include： host-rock lithology, intensity of hydrothermal alteration, sulfide mineralogy and chemistry, gangue mineralogy, length of flow path, precipitation, evaporation, and redox conditions. Springs and headwater streams have pH values as low as 2.5, sulfate up to 3700 mg/L and high dissolved metal concentrations （for example： Al up to 170 mg/L; Fe up to 250 mg/L; Cu up to 3.5 mg/L and Zn up to 14 mg/L）. With the exception of evaporative waters, the lowest pH values and highest Fe and Al concentrations occur in water draining the most intense hydrothermally altered areas consisting of the mineral assemblage quartz-sericite-pyrite. Stream beds tend to be coated with iron floc, and some reaches are underlain by ferricrete. When iron-rich ground water interacts with oxygenated waters in the stream or hyporheic zone, ferrous iron is oxidized to ferric iron, which is less soluble, leading to the precipitation of iron oxyhydroxides.     

美国地质调查局激光雷达应用新进展

随着激光雷达(Light detection and ranging,Lidar)技术的成熟,美国地质调查局(U.S.Geo-logical Survey,USGS)在这个方向开展了许多应用研究。科学家们正在发展表达、使用高分辨率Lidar数据的新型技术;同时,为方便公众获取相应信息,数据及提取信息的发布手段也在研究之中。以下通过几个实例做一简要介绍。1典型研究1.1数据分发建立国家地图集(National Map)的一个目标是向公众发布基础数字地理信息。该地图集的高程部分是通过USGS地球观测系统(EROS)数据中心的国家高程数据集(National ElevationDataset,NED)维护的。NED提供3种…     

工业革命以来青藏高原与南极冰芯高分辨率甲烷记录对比研究

自工业革命以来全球大气CH4含量呈快速的增长趋势, 但达索普冰芯记录所显示的北半球中低纬度地区大气CH4增长的启动时间要晚于极地冰芯记录近100 a. 由于受北半球人类活动CH4排放、CH4在大气中的寿命及大气中CH4的传输等过程的影响, 最近150 a以来, 中低纬度大气CH4与南极大气CH4含量在不同的时段表现出不同的净积累量和增长速率, 且20世纪两次世界大战期间达索普冰芯记录明确显示出人类活动排放的减缓使大气CH4呈负增长. 对比研究认为, 到20世纪中叶人类活动的甲烷排放已达到极高值, 中低纬度大气中CH4增长率及年积累逐步趋于平稳且略有降低. 可以认定, 工业革命以来中低纬度地区大气CH4与南极大气CH4含量的变化在不同的时段在受控于人类活动影响的同时, CH4在大气中的行为和传输过程以及东亚中低纬度季风气候的影响决定了两地之间大气CH4含量变化存在显著的差异.     

澳大利亚的第三纪及第三纪—第四纪过渡期(英文)

第三纪的板块运动驱动着澳大利亚的气候和植被进行演化。广布的湿润森林区是澳大利亚老第三纪的特征。一直到始新世 ,生物多样性都在不断地提高。毫无疑问 ,这是澳大利亚由高南纬区向北部中纬区运移的结果。从始新世到上新世 ,澳大利亚的气候总体上要比现在湿润 ,但降水量季节性变化的增强推动了中新世以后硬叶植物和旱生植物的发展。上新世晚期似乎与第四纪一样 ,都出现过周期性干旱。这种干旱与冰期条件有关 ,至少由南澳大利亚晚第四纪的记录可以认识到这一点 ,澳大利亚的这段历史与东亚的气候变迁是同步发生的。在东亚 ,印—澳板块的运动致使青藏高原抬升 ,从而引发了区内乃至全球气候的巨变。穿越赤道区的季风和信风的环流格局 ,致使新第三纪和第四纪中国与澳大利亚的气候系统的相关性更强。     

新西兰阿瑟山口地震之谜2.余震分布及其与区域应力场和诱发应力场的关系

1994年M_W=6.7的阿瑟山口地震的余震分布对于逆冲断层事件是不寻常的,其实际断层面沿NNW方向扩展了12 km,SSE方向扩展了30 km,走向为NE-SW。我们运用几种方法反推此区域的应力场,其中包括大地测量结果、地震震源机制结果,并用P波偏振数据反演了应力张量的方向。反演方法是新的,并不需要所用事件的震源机制,方法中也考虑了库仑破裂准则。所有结果均表明应力场支持走滑断层而不是逆断层。应力场中几乎水平的σ_1和σ_3主轴走向分别为298°和28°。运用位错理论,我们计算了阿瑟山口地震及其最大余震(走滑事件)诱发的应力并叠加到区域应力场中。远离主震断层面的余震位置与最优取向断层面上诱发的库仑破裂应力高值区域有很好的对应关系。然而,有一些高诱发库仑破裂应力的区域缺乏余震。与其他地方的观测一样,倾斜(19°)板块收敛区域的地震滑动可以分解为平行和垂直于板块边界的分量。像发生在太平洋板块和澳大利亚板块边界的右旋阿尔卑斯断层上那样,大部分滑动是平行的。然而,像阿瑟山口地震那样的偶尔的逆断层事件至少可以解释滑动的某些垂直分量和南阿尔卑斯隆起的形成。     

由兰德斯和赫克托矿地震的地震波触发的地震

加州1992年兰德斯7.3级地震和1999年赫克托矿7．1级地震的接近和相似允许人们对触发地震的假设进行检验，而这在以前是不可能的。赫克托矿地震证实了对兰德斯地震所提出的推断：瞬时、振荡的“动态”形变以地震波的形式辐射，能触发地震活动速率的增加(Hill，et al，1993；Anderson，et al，1994；Gomberg and Bodin，1994；Spudich，et al，1995；Gomberg，1996；Gomberg and Davis，1996)。在本文中，我们对地震活动速率的空间和时间变化(Matthews and Reasenberg，1988)进行了量化。在兰德斯地震的北部地震活动速率增加，而对赫克托矿地震这种增加主要发生在震中以南。我们认为破裂方向性分别使兰德斯和赫克托矿断层的北方和南方动态形变提高，这可以由地震波速度场的不对称性得到证明。对于触发作用，动态和静态应力变化都很重要，距离较远处动态应力变化起主要作用。峰值波速证明了动态触发闽值的存在，并约束了动态触发闽值的范围。在大多数地区，这个阈值依赖当地的条件，从零点几到几MPa变化，超过静态闽值一个量级以上。在某些地点触发过程直到动态形变平息了之后才开始。这些观测现象的物理机制可能与导致液化和循环疲劳的机理相似。     

三分向台阵数据的偏振分析

给出了一种三分向地震台阵数据偏振分析的技术，并应用于挪威南部NORESS台阵三分向拾震器记录到的一大组区域事件。仔细分析了区域震相Pn、Sn和Lg的偏振性质。该技术基于Flinn(1965)最先提出的一种时域算法，通过解协方差矩阵的本征值问题，在滑动时间窗内计算偏振椭圆，由运动椭圆导出表征质点运动的各种属性。通过对不同拾震器的协方差矩阵求平均，把上述方法扩展到了由多个三分向拾震器组成的台阵情况，这样，当噪声和地方散射效应不相关时，可使方差估计减小1／M(M为拾震器数)。此方法的一个重要特点是穿过台阵相干波前的相速度不需要有很高精度。数据分析的重要结果为：在整个短周期频带内，很好地确定了Pn和Sn的偏振；由Pn和Lg波动获得了源方位的估计及Sn和Lg波独特的偏振属性使得在多数情形下能把这些震相区别出来。     

新形势下林区的就业机会与渠道

我国实施“天然林保护工程”以来,林区人民积极转产分流,寻找新的就业门路和生计,为走出困境、改善生活做出了不懈的努力。为了进一步开阔视野,拓展思路,借鉴他国的经验,我们选刊了“国际森林趋势组织”的几篇关于寻找新的林区就业渠道和森林环境服务市场开发方面的研究文章,以期对我国的林业改革与建设有所启示。(注:这些文章已经“森林趋势组织”的执行主管Mivhael Jenkins先生同意译成中文在本刊刊登,本刊作了部分删节和改动。原文及参考文献请参阅森林趋势组织的网页:http://www. forest-trends. org)