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.     

二龙山含煤盆地中新世富锦组沉积相及层序地层特征

黑龙江东部二龙山盆地是一新生代陆相聚煤盆地,中新世富锦组是其含煤地层。通过对富锦组沉积相、层序地层和聚煤作用特征的研究,可以看出:富锦组主要由凝灰质粉砂岩及中细砂岩、凝灰质砾岩及褐煤组成,发育滨浅湖相、深-半深湖相、冲积扇扇根相、扇中相及沼泽相,分别属于湖泊沉积体系和冲积扇沉积体系;富锦组是一个以区域不整合面为上下界的三级层序,其低位体系域对应底部砾岩段,湖侵体系域对应下部砂岩段和中部含煤段,高位体系域对应上部砂岩段;研究区煤层形成于湖侵体系域末期,且以盆地中部煤层厚度最大,向西北和西南方向煤层均变薄;聚煤作用明显受基底沉降作用影响,在湖侵体系域末期基底稳定沉降阶段,可容空间增加速率与泥炭堆积速率相平衡,从而形成了区内巨厚煤层。      

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。     

IODP计划的新进展

综合大洋钻探计划(IODP)经过5年(2003-2008年)的过渡运行,在2009年真正实现了"多平台"钻探格局,美国"决心号"、日本"地球号"和欧洲联合体"特定任务平台"同时执行特定海区和地质条件的钻探航次.随着澳大利亚-新西兰联合体和印度的加入,IODP"大家庭"已有7个成员单位共24个国家,犬洋钻探的国际合作渐入"佳境".IODP钻探航次在2009年的重大进展包括:"地球号"在IODP第319航次首次实施立管钻探并成功取芯;经全面改造升级后的"决心号"首航赤道太平洋成功获取53 Ma以来古赤道太平洋连续沉积物断面;"特定任务平台"成功实施推迟2年多的新泽西陆架IODP第313航次等.我国科学家在近年来参加IODP航次、提交航次建议书、积极参加国际学术会议等方面明显活跃,大大提高我国科学家的国际学术竞争力,并在海洋科学的相关领域进入了国际前沿.     

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。     

吉尔吉斯斯坦塔尔迪布拉克斑岩型金铜矿床地球化学特征及其意义

塔尔迪布拉克斑岩型金铜矿床位于吉尔吉斯西北部的Kipchak奥陶纪岛弧带,是吉尔吉斯斯坦重要的斑岩型金铜矿床之一。本文在前人研究基础上,对该矿床的地质、地球化学特征进行系统研究。研究结果显示,该矿床斑岩体具有高的SiO_2、Al_2O_3、碱质含量,低的Na_2O、CaO、P_2O_5、Th、Y含量和低Al_2O_3/TiO_2比值,属于典型的钙碱性强过铝质S型花岗岩,是高温条件下发生深熔作用的产物。该矿床轻、重稀土元素分馏明显,相对富集LREE和LILE元素,亏损HFSE元素,其源岩可能为杂砂岩,主要来源于地壳物质。此外,稀土、微量元素特征及其区域构造演化特征均显示,该矿床可能是捷尔斯克伊洋演化末期成熟岛弧环境下岩浆-热液活动的产物。     

球粒状和棒状纳米赤铁矿光电化学特性研究

本文以乙二醇为诱导剂通过电化学沉积法成功合成了球粒状及棒状纳米赤铁矿。X射线衍射光谱(XRD)和Raman光谱结果表明,球粒状赤铁矿粒径20±5 nm;棒状赤铁矿截面直径约20 nm,长90±10 nm;二者物相皆为单一均匀的赤铁矿。紫外-可见吸收光谱显示两种赤铁矿在300~550 nm范围内均有较好吸收,Tauc方程计算球粒状和棒状赤铁矿禁带宽度分别为2.00 e V和1.99 e V。Mott-Schottky拟合结果表明1 M KOH溶液体系中,棒状赤铁矿载流子浓度为1.95×1021cm-3,高于球粒状赤铁矿(3.16×1020cm-3)。进一步的光电化学实验表明:0.6 V(vs.Ag/Ag Cl)电势下棒状赤铁矿光照下电流密度较暗电流提升550%,球粒状赤铁矿电流密度提升77%。研究证实,赤铁矿形貌对其半导体特性及光电化学特性有影响,且棒状赤铁矿电极表现出更好的可见光响应特性,具有更佳的光电催化潜力。     

粗颗粒间液桥毛细力演化规律的动态计算方法

水力特性是非饱和土力学理论与工程的重要课题之一,土样水力特性的变化过程本质上可反映为土颗粒间毛细力的演化规律。为此,以粗颗粒为研究对象,将其简化为一对不等径球体颗粒,而其间的水分形态可视为形如圆环的液桥,不考虑颗粒重力和浮力的影响。以Young-Laplace方程为基础,先推得计算液桥毛细力的控制方程组,再结合液桥的无量纲体积最大、最小值及其外曲率半径的割线迭代算法提出求解毛细力的动态计算方法,进而研究毛细力与颗粒间距、颗粒半径比和液桥体积的无量纲关系,结果表明：当颗粒间距一定时,液桥的毛细力随其体积和颗粒半径比增大均呈递增趋势;当液桥体积一定时,其抗拉刚度随颗粒间距增大呈递减趋势。最后,利用已有文献中液桥毛细力与颗粒间距的实测关系,验证了该动态计算方法在表征液桥从形成至断裂时毛细力演化规律的有效性。     

云南白登浅海相磷块岩与青龙哨陆相磷块岩的对比研究

白登磷矿是我国重要的浅海相磷块岩矿床,而青龙哨磷矿是我国重要的陆相磷块岩矿床.两地磷矿品位高,储量大,是滇池地区正在开采的2个重要磷矿基地.野外工作研究发现,青龙哨角砾状磷块岩顶板的磷锶铝石矿层和高岭土黏土岩二者呈超覆式不整合接触.深入研究发现其具有陆相磷块岩的许多特征,而没有浅海相磷块岩的原生沉积构造特征.同时,白登磷矿见上下2层工业矿体,而青龙哨磷矿仅见1层工业矿体.对此二矿床特点进行了对比分析.     

基于GIS的中原经济区发展水平差异分析

通过对中原经济区内29个省辖市经济水平的数据进行比较,运用模型计算出各城市的经济强度。根据经济发展水平差异把各城市划分成4个等级,应用GIS手段将中原经济区的发展水平差异可视化,并分析了产生差异的原因,对中原经济区的建设提出了建议。