Metallographic cooling rates and origin of IVA iron meteorites

We have determined the metallographic cooling rates for 13 IVA irons using the most recent and most accurate metallographic cooling rate model. Group IVA irons have cooling rates that vary from 6600 °C/Myr at the low-Ni end of the group to 100 °C/Myr at the high-Ni end of the group. This large cooling rate range is totally incompatible with cooling in a mantled core which should have a uniform cooling rate. Thermal and fractional crystallization models have been used to describe the cooling and solidification of the IVA asteroid. The thermal model indicates that a metallic body of 150 ± 50 km in radius with less than 1 km of silicate on the outside of the body has a range of cooling rates that match the metallographic cooling rates in IVA irons in the temperature range 700-400 °C where the Widmanstätten pattern formed. The fractional crystallization model for Ni with initial S contents between 3 and 9 wt% is consistent with the measured variation of cooling rate with bulk Ni and the thermal model. New models for impacts in the early solar system and the evolution of the primordial asteroid belt allow us to propose that the IVA irons crystallized and cooled in a metallic body that was derived from a differentiated protoplanet during a grazing impact. Other large magmatic iron groups, IIAB, IIIAB, and IVB, also show significant cooling rate ranges and are very likely to share a similar history.     

Background concentrations of elements in surface soils and their changes as affected by agriculture use in the desert-oasis ecotone in the middle of Heihe River Basin,North-west China

The concentrations of twenty four chemical elements in the surface layer of natural desert soils and the cultivated farmland soils were measured at a desert-oasis ecotone in the middle of Heihe river basin, north-west China. Background values were estimated for (a) major elements (Si 335.3 g kg^− 1, Al 49.4 g kg^− 1, Fe 19.1 g kg^− 1, Ca 29.4 g kg^− 1, Mg 8.9 g kg^− 1, K 20.1 g kg^− 1, Na 17.5 g kg^− 1 and P 0.338 g kg^− 1), (b) heavy metals and non-metals (Cr 55.8 mg kg^− 1, Mn 404.8 mg kg^− 1, Ni 17.7 mg kg^− 1, Cu 5.1 mg kg^− 1, Zn 33.7 mg kg^− 1, Pb 15.5 mg kg^− 1 and As 5.2 mg kg^− 1) and (c) other trace elements (Ti 2.0 mg kg^− 1, V 55.3 mg kg^− 1, Co 5.7 mg kg^− 1, Rb 82.4 mg kg^− 1, Sr 232.9 mg kg^− 1, Y 14.7 mg kg^− 1, Zr 194.9 mg kg^− 1, Nb 7.8 mg kg^− 1 and Ba 720.6 mg kg^− 1). After natural desert soil was cultivated for agricultural use, significant changes in element concentrations occurred under tillage, irrigation and fertilisation management. Compared to natural soil, the for the levels of Si, K, Na, Sr, Zr and Ba decreased, and no changes were observed for Rb, while the values of the other 17 elements increase in agricultural soil from 1.2 to 3.5 times. However, their absolute concentrations are still low, suggesting that the arable soil in this region remains comparatively a clean soil. The increased silt, clay and organic carbon content, under long-term irrigation, enriched the fine-grained materials, and application of fertilisers and manure contributed to the accumulation of most elements in arable soil. The accumulation of elements in agricultural soil increased with increasing cultivation years and extent of soil development.     

碳酸盐岩裂缝与岩溶作用研究

从构造与非构造作用角度出发,突出研究断层对裂缝的控制作用、断裂与岩溶的关系和裂缝与岩溶之间的关系,揭示碳酸盐岩裂缝与岩溶的发育规律。研究表明：构造裂缝为岩溶发育提供岩溶作用进行的有利通道,非构造裂缝则可以加速溶蚀作用的进行,促进岩溶的发育;裂缝与岩溶之间的关系始终是相辅相成、相互促进的关系。     

树木年轮重建阿勒泰西部1481-2004年6-9月降水量序列

根据采自阿勒泰西部地区5个采点的树木年轮样本, 建立了该地区的树轮年表. 通过相关普查发现, 其差值年表序列与该地区当年6-9月的降水量存在明显的负相关关系, 且具有明确的树木生理学意义. 用沙勒哈(t, t 1)两个树轮差值年表序列可较好地重建该地区1481-2004年524 a来的当年6-9月的降水量, 且经过交叉检验表明重建方程稳定可靠. 分析发现, 阿勒泰西部地区524 a来的重建降水量序列具有9个偏干阶段和9个偏湿阶段, 并且具有34.8 a、 5.0～5.1 a、 4.3～4.4 a、 3.9～4.0 a、 3.7 a和3.4 a的显著干湿变化准周期. 重建降水量序列在1518年、 1548年、 1634年、 1765年、 1856年前后发生过突变.     

青藏高原中、东部局地因素对地温的双重影响(Ⅰ): 植被和雪盖

青藏高原冻土区地温既受海拔、纬度和经度(干燥度)区域地带性规律控制, 同时它又受植被、雪盖、砂层、 水被和地质构造等局地因素的显著影响. 局地因素对地温的影响具有双重性: 在不同域值条件下, 它可增高或降低地温. 地温随植被覆盖度减小而逐渐增高, 但覆盖度减到0～20%时, 地温反而降低. 在青藏高原东部、南部和腹部的高山区, 冷季降雪多, 很多地段为稳定积雪区, 雪盖厚, 持续时间长, 对浅层地温起保温作用;而高原腹部的高平原、河谷和盆地冷季降雪较少, 雪盖薄, 持续时间较短, 一般保温作用微弱. 当雪盖厚度超过20 cm以后, 保温作用即开始增强;在暖季因积雪存在时间短, 雪盖薄, 短期内对浅层地温起冷却作用. 总之, 每种局地因素迫使地温向相反方向转化阶段是一个区间值, 为渐变过程. 随时空尺度变化, 局地因素的影响变化很大. 有些地段, 几种局地因素共同作用, 加上活动构造和地形、地貌等的影响, 使地温的时空分布和局地因素对其影响或控制变得错综复杂. 因此, 研究和预测地温特征和变化趋势, 需要在监测植被和积雪作用的基础上进行参数选择、 验证和优化.     

东北多年冻土区埋地输油管道周围温度场特征非线性分析

为解决冻土区输油管道周围土壤的温度计算问题,根据考虑相变瞬态温度场的控制微分方程,应用Galerkin法推导出了二维温度场的有限元计算公式.以东北多年冻土区中俄原油管道工程为背景,根据该工程区的冻土条件和气候条件,应用该方法对温热型输油管道土壤温度场进行了计算预报与对比分析.结果表明:对于输送油温为15 ℃、直径为0.914 m以及管顶埋深为2.0 m的管道,在没有铺设保温材料情况下,管顶之上的土壤在管道运行的第1年就达到热平衡状态,同时土壤融化速率在第1年达到最大,随后4a时间里迅速减小,第5年后融化速率变化趋于稳定;管道运行一段时间后,管道周围的融化圈随冷暖季节的变化呈交替式的扩展;在管道运行30 a后,融深＞10 m,即管底下的融化层厚＞7 m,而在铺设5～8 cm的聚氨酯保温材料后,融深控制在3.08～3.88 m,即管底下融化层厚为0.2～1.0 m.因此,合理使用保温方法能有效防止冻土区管道冻害的发生,同时达到保护冻土环境的目的.     

中国-俄罗斯原油管道工程(漠河-大庆段)冻土工程地质考察与研究进展

在2005-2007年期间,先后3次对中国-俄罗斯原油管道漠河-大庆段沿线的冻土工程地质条件等进行科学考察,开展了冻土工程地质条件及其在气候变化和人类活动作用下的评价和预测研究.考察研究结果表明:管道沿线多年冻土在各类融区、季节冻土和水系等分隔作用下呈片状或岛状分布,沿线岛状、稀疏岛状及零星岛状占多年冻土区段的40%左右;管道沿线多年冻土随着气候的转暖和人类活动的影响不断退化.地形地貌单元、植被分布、地表水分条件的变化等局部因素对多年冻土的分布和地下冰的赋存产生重要的影响,管道沿线大约分布有50 km左右的沼泽湿地,其表层为腐殖质土及泥炭层,泥炭层下面分布着含土冰层或地下冰,是管道沿线最差的冻土工程地质地段;由于中俄原油管道沿线水系发育多,冻胀丘、冰椎和冰幔等不良冻土现象广泛分布.科学考察的成果为管道沿线冻土工程地质条件评价和预测、管道的稳定性影响分析以及后期的长期检测系统设置等研究奠定坚实的基础,进一步为即将开工的中俄原油管道漠河-大庆段工程的设计、施工提供科学依据.     

浙江杭州地区中下奥陶统岩石地层研究

笔者以城市基岩地质填图和剖面研究资料为基础,选择临安市板桥乡南山上中下奥陶统剖面为候选层型,根据剖面的地层层序、岩性组合、分界标志,结合区域变质的总体特征,重新厘定、划分了4个组级岩石地层单位,并依据荆山岭与板桥剖面的地层、生物化石对比,确定其地层时代为早中奥陶世。这对重建杭州地区层型剖面与地质遗迹保护、岩石地层填图、奥陶纪石灰岩矿产资源的开发利用都具有重要意义。     

长春季节性冻土地区土体微观结构与水分迁移的关系

利用扫描电子显微镜(SEM)技术,从土体微观结构特征出发,对长春—吉林公路某路段季节冻土的粒度成分、结构单元体成分、孔隙特征及结构特征进行了定量分析,并对其与水分迁移的关系进行了讨论。从SEM图像定量分析中可以看出,研究路段的土体,其微观颗粒——结构单元体、孔隙的定向性均较差,粒内微小孔隙发育,土体尽管在粘粒含量较高的情况下,也表现出孔隙主要在1~2μm内分布,即毛细孔隙极发育,说明样品具有各向同性的特点,即在外界条件相同的情况下水分迁移的通道在水平和垂直方向上具有相同的性质。     

花岗岩残积土水土特征曲线的试验研究

本文采用渗析法测定花岗岩残积土的水土特征曲线,详细介绍了渗析法的试验步骤及注意事项,并对花岗岩残积土的水土特征曲线进行了分析。通过试验得到残积土水土特征曲线,无论是干燥段或是浸湿段,下降都较为平缓。花岗岩残积土的进气值较低,仅为10kPa左右,而土体残余含水量较大,为20%左右,说明花岗岩残积土持水能力较强。文章还对水土特征曲线的滞回圈进行了分析,认为水土特征曲线的滞回圈应该是由多种原因引起的。