荒漠生态系统C、N、P生态化学计量研究进展

生态化学计量学是通过研究生物有机体主要元素含量及其比值的变化关系,揭示生态系统各组分间元素循环规律的一门学科,生态化学计量也是荒漠生态系统研究的重要内容。因此,综合掌握水分和养分限制环境下C、N、P生态化学计量的关系对揭示荒漠生态系统植物的限制性元素、土壤营养的供给能力、养分的有效性等都具有重要的意义。基于此,回顾和分析了国内外荒漠生态系统C、N、P生态化学计量最新研究和动态,分别从植物、凋落物、土壤、土壤微生物、土壤酶进行较为系统的评述,讨论了植物-土壤-微生物-酶四者的关系,提出了荒漠生态系统C、N、P生态化学计量的未来研究方向,期望为全面理解固沙植被的演变过程、稳定性维持机制及其科学管理提供理论指导。     

沙坡头生态水文学研究进展及水量平衡自动模拟监测系统

在中国科学院野外站网络重点科技基础设施建设项目的支持下,沙坡头沙漠研究试验站建成了以36台大型称重式蒸渗仪为主体的中国北方不同气候带沙区水量平衡自动模拟监测系统——Lysimeter群。概述了沙坡头生态水文学研究进展。介绍了Lysimeter群建设的科学目标、构建思路、建设内容和预期研究方向。Lysimeter群由大型称重式蒸渗仪、各类探头、移动大棚和降水模拟器等组成,具有集成性和唯一性。该平台可全自动模拟控制降水和地下水位,量化植物水分来源;自动监测蒸散发、植物蒸腾、土壤水渗漏、土壤水分、温度和电导率等。该平台的建成将提升在不同尺度上认知中国沙区生态和水文过程、植被重建的生态水文学和环境胁迫生理生态学机理等相关领域的研究能力,回答不同沙区土壤水分植被承载力和人工植被稳定性维持的生态水文阈值等国家在防沙治沙实践中所面临的核心科学问题。     

南帕米尔北缘切实界别辉长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、地球化学特征及其地质意义

南帕米尔北缘切实界别地区广泛分布的基性岩体（岩脉）侵位于下二叠统中,LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年获得其成岩年龄为269.5±1.3Ma,反映该地区存在中二叠世基性岩浆活动。岩体中SiO2含量为46.68%~49.20%,TiO2平均值为1.40%,（K2O+Na2O）在3.94%~5.83%之间,属于碱性系列;稀土元素配分模式呈LREE富集型,δEu值为0.92~1.31,无明显Eu异常;明显富集K、Rb、Sr、Ba等大离子亲石元素,相对亏损Nb、Ta、Ti、P等高场强元素及Th、U放射性生热元素,类似于板内玄武岩;微量元素构造环境判别图亦显示其形成于板内构造环境。与邻区二叠纪基性火山岩地球化学特征对比,结果表明,南帕米尔和南羌塘在二叠纪同处于板内伸展环境,而冈底斯带属于岛弧背景,这为帕米尔和青藏高原石炭纪—二叠纪构造单元的划分与对比提供了岩浆作用方面的依据。     

The mechanisms of paragenesis and separation of silver, lead and zinc in hydrothermal solutions

On the basis of an experimental study and thermodynamic calculation, the mechanisms of paragenesis and separation of silver, lead and zinc in the hydrothermal system have been studied. At acidic to nearly neutral pH, their chloride complexes are stable, and among them the chloride complexes of zinc are most stable. And the sulfide complexes are the dominant species at nearly neutral to alkaline pH,while the sulfide complexes of silver are most stable. With decreasing temperature, [ Cl^-] ,fO2, and increasing pH, the solubilities of silver, lead and zinc will decrease, leading to their deposition and separation. For sulfide complexes, the concentrations of reduced sulfur and pH are two important factors affecting their stabilities. Complexes of different forms and stabilities respond to the variation of conditions to different extents, which gave rise to the paragenesis and separation of silver, lead and zinc in the whole ore-forming process of dissolution, transport and deposition.     

矿物光电子与地球早期生命起源及演化初探

能量是一切生命活动的核心问题,生命体的能量来源与获取途径是地球早期生命起源与演化的关键科学问题.现有研究表明,生物体开始对太阳光能的大规模利用是早期地球生命演化的重要转折,生命随后逐渐发展并繁荣起来.然而,在生命活动中广泛存在着生物化学反应的电子转移过程,电子最初来源是否源自太阳光能以及如何源自太阳光能目前仍不清楚.数十亿年以来,太阳光理应一直激发着地球表面大量存在的半导体矿物产生光电子-空穴对,在早期地球表面处于还原环境与弱酸性介质条件下,半导体矿物产生的光生空穴极易被俘获,分离出的矿物光电子可有效还原二氧化碳为有机物质,提供生命起源所需物质.光电子在电势差的驱动下形成光电子传递链,可直接传递到原始细胞中以维持其新陈代谢过程.天然半导体矿物在早期生命起源过程中还能起到对细胞免遭紫外线辐射的保护作用,而这种保护作用是通过半导体矿物吸收紫外线来实现的.正是持续产生的较高能量的光电子被早期生命细胞所利用,天然半导体矿物光催化作用产生的光电子在早期生命起源过程中扮演着合成物质、保护细胞与提供能量的多种作用,这一机制至今仍在地球表层系统中发挥着重要作用.     

西藏冈底斯-念靑唐古拉成矿带典型矿床硫化物Pb同位素特征——对成矿元素组合分带性的指示

冈底斯-念青唐古拉成矿带矿床成矿元素组合由南向北存在着Cu-Au、Cu-Mo向Pb-Zn-Cu-Fe、Pb-Zn过渡的变化规律,但引起该变化规律的原因目前少研究。本文通过对成矿带典型矿床Pb同位素特征较为系统的总结,并结合成矿年代学和区域构造演化研究成果,从成矿物质来源的角度对该分带性进行了初步探讨。研究表明成矿带由南到北成矿物质来源存在着差异:最南端Cu-Au矿床Pb同位素组成具幔源特征(207Pb/204Pb和208Pb/204Pb平均值分别为15.490和38.016),反映成矿物质来自于俯冲过程中的交代地幔楔;最北端的Pb-Zn矿床Pb同位素组成与念青唐古拉群基底片麻岩相近(207Pb/204Pb和208Pb/204Pb分别变化于15.641～15.738和38.976～39.362),反映成矿物质来自于基底片麻岩。Pb-Zn-Cu-Fe矿床Pb同位素组成介于幔源Pb和上地壳Pb之间,且具混合线特征,反映了同碰撞期成矿物质同时从俯冲板片和念青唐古拉基底片麻岩活化的混源模式;而Cu-Mo矿床不具混合线特征的造山带Pb同位素组成,反映了成矿物质来源于俯冲阶段楔形地幔部分熔融并底侵到地壳底部与地壳发生物质交换后所形成的新生下地壳源区。甲马Cu多金属矿床Pb同位素组成具幔源和造山带两个端元,推测除新生下地壳源区提供成矿物质外,叶巴组火山岩也提供了部分成矿物质。由南向北成矿物质来源的差异很大程度上与板片俯冲的"距离效应"有关,正是由于成矿物质来源的差异导致成矿带成矿元素分带性的形成。     

青藏高原风沙堆积对多年冻土影响研究进展

受全球气候变化和人类活动影响,青藏高原上的土地沙漠化正呈现加速发展态势。沙漠化产生的风沙堆积势必改变地表辐射和能量平衡状况,对较为敏感和脆弱的多年冻土环境造成影响,并可能影响青藏铁路路基的稳定性。因此,研究积沙对多年冻土的影响对于高原沙害防治、多年冻土保护和道路工程建设都具有重要的理论及现实意义。目前,前人已在青藏高原地表能量平衡研究方面取得了一些成果,并开始关注积沙对冻土温度影响问题。然而,由于已有观测资料的连续性、同步性和可比性等局限,对积沙地表辐射和能量平衡方面的研究还比较薄弱,积沙对冻土温度过程影响的研究结果尚不一致,而积沙对路基影响的问题也亟待开展研究。为此,本文提出了加强定位观测、开展室内低温实验以及数值模拟等建议,以期对今后的深入研究起到抛砖引玉作用。     

戈壁风沙流结构特性及其意义

通过砾质戈壁风沙流野外实测数据的分析以及风洞模拟实验研究发现：戈壁风沙流结构具有与沙漠风沙流完全不同的风沙流特征,戈壁风沙地表的粗糙度随风速的增大而增加,其表面风沙流输沙量高度分布表现出独特的"象鼻"效应,在一定高度处呈现最大值,并随风速的增加而增高。该"象鼻"效应导致戈壁风沙流结构特征值λ远大于 1,不论风速多大,风沙流都处于未饱和状态的非堆积搬运状态。这种特殊性质比较清楚地解释了敦煌莫高窟千年来不被沙山埋没的谜底。并且在风沙防治工程实践中,采用砾石压沙措施,构造类似与砾质戈壁的下垫面,人工促使风沙流结构呈现"象鼻"形状,可使防沙工程达到理想的输导作用。     

HDPE蜂巢式固沙障研制与防沙效应实验研究

 采用先进的HDPE新材料制成蜂巢式固沙障来替代传统的草方格。研究发现:HDPE蜂巢式固沙障可以增大下垫面的粗糙度,明显降低了地表底层风速,进而减弱输沙强度,使流沙表面得以稳定。在格状沙障内,由于气流的涡旋作用,使原始沙面充分蚀积,最后达到平衡状态,形成稳定的凹曲面。下凹的深度(h)与凹面玄长(S)的比值为13.6/100~13.2/100,这种下凹的深度(h)与凹面玄长(S)的比值与传统有效的草方格（草方格为13.3/100）防沙效应相当,其二者流场特性也相同。这种稳定的凹曲面,对不饱和风沙流具一种升力效应,形成沙物质的非堆积搬运条件,这是格状沙障作用的关键。实验表明,选用孔隙度为40％、高20 cm的HDPE固沙障防沙效果显著。