东海地区高压-超高压变质带中变质橄榄岩及其原岩和成因类型的判别——以PP1孔和PP3孔为例

本文在总结全球地幔橄榄岩岩石学和地球化学特征的基础上,首次提出了一个用于判别HPUHP变质带中变质橄榄岩原岩及其成因类型的判别图解。该图主要由镁铁总量MgO+（%）和一个参数m+f/si比值构成。另用Al2O3和CaO分别与MgO+（%）制成两个辅助图解,以示方辉橄榄岩和二辉橄榄岩之间在Al2O3和CaO含量上的分界。通过原岩判别结果和研究表明,PP3孔和PP1孔两者在变质组合、原岩成因类型、地球化学和变质条件方面存在一系列的重大差异。分别代表来自两种极端的地球化学类型和两种不同大地构造环境的UHP变质体。PP3钻孔以Ol+Gt+Cpx+Opx+Sp为变质矿物共生组合的含石榴石纯橄岩,其原岩系来自地幔残余成因的方辉橄榄岩遭受UHP变质作用的产物,它以成分高度均一,富Mg（Mg’=92）,极端亏损不相容元素REE（∑REE<1×10-6可称为超亏损型）为特征。在变质相中仍保留原岩的残余矿物铬尖晶石（Sp）,其成分显示蛇绿岩地幔橄榄岩的成分趋势。并出现以Gt和Sp共存相为特征的变质相。据实验结果（klemme,2004）表明该共存相的稳定域的PT条件CrSp可达7Gpa,T1400℃,即形成于200km的地幔深度。综合研究显示该孔变质橄榄岩原岩（方辉橄榄岩）具有大洋岩石圈地幔残余成因的某些印记,而不是同深度原生地幔岩相转变的产物。PP1孔变质橄榄岩是由无水矿物相（Ol+Opx+Cpx+Gt）+含水矿物相（Phl±Chu）组成的石榴石橄榄岩杂岩,其原岩来自两种不同成因的超镁铁岩系列：一为具地幔成因的方辉橄榄岩二辉橄榄岩系列（可能相当于地幔楔中的Al型橄榄岩）,另一部分（少数）来自具岩浆成因的超镁铁岩系列（纯橄岩—异剥橄榄岩—辉石岩组合,可能相当于A2型橄榄岩）。该套变质橄榄岩,以成分高度不均一,极端富集REE（∑REE平均>20×10-6可称为超富集型）和大离子亲石元素（K、Ba、Rb）为特征。这种异常现象并不反映其原岩原有的地球化学特征,它可能是由于在俯冲过程中受到陆壳物质的污染,或壳幔相互作用所致。据该孔变质相中缺乏Sp相,而以Gt为标志的变质相的事实,推断其形成的压力条件应>7Gpa, 即形成的深度应大于200km。上述研究表明在苏鲁UHP变质带中,不仅有来自大陆地幔楔中的地幔残余的UHP变质体,而且首次提出有可能来自大陆俯冲前锋具大洋岩石圈地幔性质的（蛇绿岩型地幔残片）变质体存在,这对揭示该区UHP变质带的形成和演化过程提供了新的信息。     

东海地区高压-超高压变质带中变质橄榄岩及其原岩和成因类型的判别——以PP1孔和PP3孔为例

本文在总结全球地幔橄榄岩岩石学和地球化学特征的基础上,首次提出了一个用于判别HP-UHP变质带中变质橄榄岩原岩及其成因类型的判别图解.该图主要由镁铁总量MgO+(%)和一个参数m+f/si比值构成.另用Al2O3和CaO分别与MgO+(%)制成两个辅助图解,以示方辉橄榄岩和二辉橄榄岩之间在Al2O3和CaO含量上的分界.通过原岩判别结果和研究表明,PP3孔和PP1孔两者在变质组合、原岩成因类型、地球化学和变质条件方面存在一系列的重大差异.分别代表来自两种极端的地球化学类型和两种不同大地构造环境的UHP变质体.PP3钻孔以Ol+Gt+Cpx+Opx+Sp为变质矿物共生组合的含石榴石纯橄岩,其原岩系来自地幔残余成因的方辉橄榄岩遭受UHP变质作用的产物,它以成分高度均一,富Mg(Mg'=92),极端亏损不相容元素REE(∑REE<1×10-6可称为超亏损型)为特征.在变质相中仍保留原岩的残余矿物铬尖晶石(Sp),其成分显示蛇绿岩地幔橄榄岩的成分趋势.并出现以Gt和Sp共存相为特征的变质相.据实验结果(klemme,2004)表明该共存相的稳定域的P-T条件Cr-Sp可达7Gpa,T1400℃,即形成于200km的地幔深度.综合研究显示该孔变质橄榄岩原岩(方辉橄榄岩)具有大洋岩石圈地幔残余成因的某些印记,而不是同深度原生地幔岩相转变的产物.PP1孔变质橄榄岩是由无水矿物相(Ol+Opx+Cpx+Gt)+含水矿物相(Phl±Chu)组成的石榴石橄榄岩杂岩,其原岩来自两种不同成因的超镁铁岩系列:一为具地幔成因的方辉橄榄岩-二辉橄榄岩系列(可能相当于地幔楔中的Al型橄榄岩),另一部分(少数)来自具岩浆成因的超镁铁岩系列(纯橄岩-异剥橄榄岩-辉石岩组合,可能相当于A2型橄榄岩).该套变质橄榄岩,以成分高度不均一,极端富集REE(∑REE平均>20×10-6可称为超富集型)和大离子亲石元素(K、Ba、Rb)为特征.这种异常现象并不反映其原岩原有的地球化学特征,它可能是由于在俯冲过程中受到陆壳物质的污染,或壳-幔相互作用所致.据该孔变质相中缺乏Sp相,而以Gt为标志的变质相的事实,推断其形成的压力条件应>7Gpa, 即形成的深度应大于200km.上述研究表明在苏鲁UHP变质带中,不仅有来自大陆地幔楔中的地幔残余的UHP变质体,而且首次提出有可能来自大陆俯冲前锋具大洋岩石圈地幔性质的(蛇绿岩型地幔残片)变质体存在,这对揭示该区UHP变质带的形成和演化过程提供了新的信息.     

南海北部台西南盆地973-4岩芯碳的地球化学特征

对南海北部台西南盆地天然气水合物潜在区(973-4岩芯)碳的形态、含量和稳定同位素组成进行了分析,并探讨了成岩环境因素和细菌种群与碳地球化学行为的关系。结果显示:(1)TOC含量为0.4%~1.3%,δ~(13)CTOC为–26.7‰~–23.9‰,说明973-4岩芯主要为陆源有机质,能够满足微生物产甲烷的需要;DIC和δ~(13)CIC的垂向变异及其显著负相关,指示:973-4岩芯560~890 cm深度段有SO42–驱动的AOM反应。(2)p H、Eh、沉积物粒径等成岩环境参数与TOC、IC、δ~(13)CTOC、δ~(13)CIC等碳地化参数显著相关。(3)细菌种群与DIC、δ~(13)CIC显著相关。结论认为:(1)973-4岩芯碳的地化行为与天然气水合物成藏存在明显响应关系。(2)成岩环境参数的垂向变异与碳的地球化学特征密切相关。(3)细菌种群对碳的地化参数变异有着显著影响。     

昆虫雷达：从研究型到实用型

ZLC制式的问世使雷达昆虫学的发展方向出现重大转折，往常对昆虫迁出活动的短期，集中的观测将被对迁入事件的长期监测所取代，全自动运行，雷达信号的即时分析与处理使得迁飞性害早的灾变预警可望实现，简要述评了ZLC制式雷达的特性及其在中国的应用前景。     

全球干热岩资源开发诱发地震活动和灾害风险管控

干热岩地热资源作为一种绿色可再生的新型能源,其开发利用已成为当前世界各国尤其是发达国家能源战略的重要组成部分.但由于干热岩位于地壳浅部3～10 km,在采用增强型地热系统(EGS)等通用开发方式过程中,伴随着地壳应力状态的扰动,部分开采项目发生较大震级的诱发地震事件,甚至造成明显灾害、引起社会问题,亟待实现科学利用和风险管控.鉴于此问题在平衡能源开发战略和社会安全领域的重要性和关键性,本文梳理了全球干热岩开采诱发地震的总体情况、典型案例,整理了在成因和机理研究、地震灾害风险管控和缓解等方面的研究进展.综合分析结果表明,已有EGS项目案例中诱发地震震级超过3.0的达到31.2％、主要与断层活化有关,最大的诱发地震可发生在注水压裂、关井后、循环生产等各阶段.干热岩开采诱发地震有多种成因,已有案例多为多种成因共同作用,其中的关井后的尾随效应是目前重大难点.目前世界各国已开展了广泛的诱发地震机理研究并探索多种减灾措施,认为累积注水体积、注水速率与最大诱发震级之间不存在普适性的定标关系,前瞻性预测需要采用"一井一策"的方式.在缓解诱发地震灾害风险上,普遍采用科学的流体注入策略、对注采策略进行验证校准、持续开展地震活动监测等系列措施.此外,对储层的临界应力状态和应力时空演化的量化描述、地热储层内的先存断层与裂缝的探测识别、可有效管控地震发生的流体注入策略等,是当前干热岩资源开发减轻地震风险的主要技术难点,而利用地热储层实时感知信息技术、采用新的注入热交换载体、发展前瞻性的地震预测方法是该领域目前重点关注的技术方向.根据我国的干热岩资源开发和减轻地震灾害风险的实际情况,亟待建立开采场地安全性和灾害风险评价、多学科的地震监测网络和分析技术、地震灾害风险管控红绿灯系统等技术体系,并加强关井后的尾随现象、多场耦合等科学问题的基础研究.     

1959-2017年天山乌鲁木齐河源1号冰川流域径流及其组分变化

冰川是气候变化的指示器,气候变化对冰川及其径流的影响研究是目前国内外关注的热点和前沿领域之一,目前的研究以模拟为主,实测资料十分有限且不确定性很大。以新疆天山乌鲁木齐河源1号冰川（简称“1号冰川”）流域为例,基于中国科学院天山冰川观测试验站1959-2017年观测数据,研究了中国西部典型小型冰川流域径流及其组分长期变化以及对气候变化的响应,为冰川径流长期变化过程的认识提供重要参考。结果表明,1号冰川流域径流主要由冰川径流和非冰川区降水径流组成,分别占70%和30%。其中冰川径流又可分为冰川区降水径流和冰川融水径流,分别占44%和26%。59年间,冰川径流整体呈上升趋势,在1992年之后出现了一个阶梯式的上升,与气温升高和降水的增加有关,1997-2007年达到高峰,2008年以后出现波动下降趋势,其原因除了与该时段的降水有所减少有关之外,冰川面积减小的影响也不可忽视。另外,还利用实测径流和冰川物质平衡值,通过水量平衡模型,检验了模型使用的冰川区和非冰川区径流系数。     

青海柴达木盆地北缘寒武纪和奥陶纪海相红层的分布与时代

参照青海省柴达木盆地北缘寒武纪和奥陶纪地层相关文献资料,通过野外地质调查和系统样品分析结果,在柴北缘寒武纪—奥陶纪地层中梳理和识别出了19层海相红层。其中,寒武纪地层中识别出了12层海相红层,奥陶纪地层中识别出了7层海相红层。除奥陶纪石灰沟组海相红层(QORB3,QORB4,QORB5及QORB6)为深水大洋红层外,其余15层海相红层均属浅水—半深水陆棚红层。依据海相红层及其上下层位所含化石,本文初步论述了各海相红层的大致时代,并与我国主要块体的同期海相红层进行对比。上述研究对进一步开展全国乃至全球寒武纪、奥陶纪海相红层分布及对比提供了基础数据和资料。此外,通过国内同期红层的对比,本文还讨论了河北唐山寒武纪海相红层的分布及中国南方中奥陶世大坪期—达瑞威尔期早期海相红层广布事件。     

闽江河口湿地典型植物群落及交错带植硅体碳分布特征研究

湿地既是"碳汇"也是"碳源",研究发现,碳可以被长久稳定地封存在植硅体内,不同植物的植硅体封存碳的能力有明显差异。选取闽江河口鳝鱼滩湿地芦苇群落、短叶茳芏群落、互花米草群落及交错带为研究对象,研究这3种植物植硅体碳(Phytolith-Occluded Carbon,简称PhytOC)含量和储量的空间变化特征和影响因素,探讨PhytOC含量在纯群落和交错带的差异,为研究植物竞争和碳循环过程提供依据。结果表明:受水文条件、植物生长和空间扩展等影响,闽江河口湿地植物PhytOC含量整体表现为近岸区高于近海区,PhytOC储量表现为纯群落高于交错带。PhytOC含量依次表现为芦苇纯群落(4.14 mg/g) > 交错带芦苇(3.67 mg/g) > 与芦苇交错的短叶茳芏(3.08 mg/g) > 互花米草纯群落(2.70 mg/g) > 与互花米草交错的短叶茳芏(1.96 mg/g) > 交错带互花米草(1.86 mg/g) > 短叶茳芏纯群落(1.75 mg/g)。短叶茳芏与芦苇相互扩展中短叶茳芏植物整体及各器官PhytOC含量均升高,而与互花米草相互扩展时短叶茳芏除了根系、茎以外各器官PhytOC含量均下降。3种植物各器官在交错带中PhytOC储量分配比明显不同于纯群落,根系PhytOC储量的分配比上升,提高了根系竞争力。芦苇、短叶茳芏、互花米草通过植硅体封存的碳储量分别占植物碳储量的0.27%、0.15%和0.07%,但植物间的扩展过程影响了植物的PhytOC储量,其中短叶茳芏与互花米草形成的交错带中短叶茳芏下降幅度最高(56.29%),互花米草下降幅度最低(26.15%)。由此可见,植物的空间扩展对植物PhytOC含量、储量以及在不同器官的分配比都有一定的影响,短叶茳芏在与芦苇和互花米草竞争时分别采取不同的PhytOC分配机制。     

高寒山区固态降水观测对比研究

降水类型变化是深入理解全球变暖背景下陆地水循环演变的重要内容,高寒山区降水类型观测研究一直是国内外学者关注的热点和难点问题。本文选用2018年5月至2020年4月乌鲁木齐河源1号冰川末端的PWS100激光雨滴谱仪和Geonor T-200B称重式雨雪量计的同步降水观测数据进行对比研究。结果表明：（1）PWS100观测结果显示该试验场以固态降水为主,固体颗粒物占总颗粒物的63%,液体颗粒物占总颗粒物的37%;月尺度上,6-8月粒子数量最多,其中液态粒子占57%,固态粒子43%。其余月份以固态粒子数为主,占总粒子数的96%。（2）基于降水粒子在不同温度区间所占比重,以气温6.5℃为临界值划分降水类型。修正后T-200B降雨总累积量为1202 mm,占DFIR的67%,低估了降水量,但平均相对捕获率达到了87%。（3）两台仪器观测的降水总量大致相同（仅相差71 mm）,然而,季节性差异明显,6-8月PWS100比T-200B高出73 mm, 9月至次年5月则少37 mm。PWS100在降水量大、降水类型复杂的夏季,观测到的降水量大,而冬季降水量较少,且PWS100对小雨滴不敏感,会导致捕获量...     

Ka波段固态发射机体制云雷达和激光云高仪探测青藏高原夏季云底能力和效果对比分析

激光云高仪和云雷达是探测云底的两种设备,但其探测能力和探测结果有一定的差异,对比分析两种设备的测云效果有助于正确认识它们的探测优势,推进我国云雷达在云探测中的应用。本文提出了基于云雷达数据的云底和云顶高度分析方法,利用2014年夏季第三次青藏高原大气科学试验云雷达、激光雷达和激光云高仪数据,统计了三种设备探测青藏高原低云、中云和高云的云底高度偏差、探测率,分析了激光云高仪探测云底偏高的原因,根据探测结果提出了固态发射机体制雷达探测青藏高原低云的优化观测模式,模拟分析了探测效果。结果表明:（1）云雷达对高云的探测能力要明显优于激光云高仪,但其对低云的探测能力有待改进,激光云高仪探测云底下部的边界层内的云雷达回波信号可能是非云降水回波;低层云的遮挡作用明显降低了激光云高仪对多层云的观测能力;与激光云高仪相比,云雷达仍然会漏掉一些高云和中云。（2）激光云高仪探测的中云和高云的云底很多在云雷达回波内部,云雷达和激光云高仪观测的云底的时空对应关系比较差。（3）增大激光发射功率和优化固态发射机体制云雷达观测模式可提高云的观测能力,微波和激光雷达数据融合可全面了解不同类型云的宏观特征。这一工作为云雷达和激光雷达数据的应用,评估激光云高仪和云雷达探测青藏高原云的能力,讨论设计优化的云观测方案,为推进我国云观测技术的发展提供了重要参考依据。