Isotopic studies of leaf water. Part 1: A physically based two-dimensional model for pine needles

Understanding of isotopic variations in leaf water is important for reconstruction of paleoclimate and assessment of global biochemical processes. We report here a study of isotopic distributions within a single needle of two pine species, Pinus resinosa Ait and Pinus strobes L., with the objective of understanding how isotopic compositions of leaf water are controlled by environmental and physiological variables. A 2D model was developed to simulate along-leaf isotopic variations and bulk leaf water isotopic compositions. In addition to variables common to all leaf water isotopic models, this 2D model also takes into account the specific geometry and dimensions of pine needles and the isotopic transport in xylem and mesophyll. The model can successfully simulate oxygen isotopic variations along a single needle and averaged over a leaf (bulk leaf water). The simulations suggest that isotopic composition of the bulk leaf water does not always depend only upon the average transpiration rate, which in turn raises questions about using leaf water isotopic values to estimate transpiration rates. An unsuccessful attempt to simulate along-needle hydrogen isotopic variations suggests that certain unknown biological process(es) may not have been incorporated into our 2D model, and if so, it calls for a reevaluation of all other models for hydrogen isotopic simulations of leaf water since they too lack these processes.Existing leaf water isotopic models are reviewed in this work. In particular, we evaluate the most frequently used model, the stomatal boundary layer model (also referred to as the Craig-Gordon model). We point out that discrepancy between the boundary layer model and the measured bulk leaf water seems to depend upon relative humidity. Using our 2D model, we show that this humidity dependency is a result of an interplay between environmental and physiological conditions: if the transpiration rate of plant leaves decreases with increasing relative humidity, our 2D model can reproduce the pattern of isotopic discrepancy between boundary layer model predictions and observations, enabling us to understand better the reason behind this discrepancy.     

松辽盆地尚家—太平川地区石油地质条件及勘探方向分析

通过对尚家—太平川地区构造演化、烃源岩特征、沉积特征、储盖组合、油水关系及油藏类型和油气成藏特征的分析,研究了本区的石油地质条件,认为烃源岩具有较好的生、排烃能力,分流河道砂体为油气聚集提供较好的沉积环境,良好的储盖组合有利于油气的聚集与保存。研究区没有统一油水界面,尚家地区以岩性—构造油藏为主,太平川地区以构造—岩性油藏为主。区内扶余—杨大城子油层油气成藏受有效性圈闭、优势运移通道、过剩压力、储集条件和构造诱导作用控制。据上述认识确定了研究区下一步的勘探方向,并已在指导勘探实践中取得了较好的效果。     

江苏潮滩沉积物激光粒度仪与移液管-筛析分析结果的对比

激光粒度仪的广泛应用带来了与历史数据的对比问题,因此需要建立激光粒度仪与早期分析结果之间的关系。根据江苏海岸潮滩沉积物样品的激光粒度仪和移液管-筛析法分析,对粒度参数、粒度组分等进行了对比,对两种方法的差异进行了分析。结果表明,对于江苏潮滩沉积物粒度参数中平均粒径的激光粒度仪与移液管-筛析分析结果之间有良好的线性关系;筛分法测得的粗颗粒物质较激光法偏少,而移液管法法测得的细颗粒物质较激光法偏多;将样品分类之后再进行两种方法所获粒度参数的回归分析,相关性得以提高,说明不同粒度组成的沉积物对分析结果的对比有不同的影响。两种方法之间的换算关系不仅与研究区域有关,而且与沉积物本身的粒度组成有关。     

地下水封储油库库址的水文地质工程地质问题

将石油储存于地下水封洞库是建设大型石油储备基地的重要发展方向。由于建设地下水封储油洞库的地质条件、设计和施工的复杂性,为满足建设的安全性和经济性,需要综合考虑水文地质、工程地质、环境地质问题。文章考虑了建设地下水封油库的原则和外部依托条件,特别针对库址选择时应注意的水文地质、工程地质问题,提出了相应的认识。     

花岗岩研究的误区——关于花岗岩研究的思考之五

本文在对花岗岩四大基石(混合作用、结晶分离作用、构造环境和源区)问题分析的基础上,指出花岗岩研究存在的三大误区: (1)不恰当地仿效玄武岩的理论和研究方法,忽视了花岗岩的复杂性。(2)不恰当地用板块构造学说解释大陆花岗岩问题。板块构造是地球演化到一定阶段的产物,并成功解释了与板块边界相联系的岩浆活动,但是,它不能解决主要来源于大陆的花岗岩的地质问题。(3)太过重视花岗岩的地球化学研究而忽视了对花岗岩基础地质的研究。作者指出,地球化学方法在花岗岩中的使用应当是有限制的,花岗岩研究陷入误区是我们缺少扎实的基础研究、对板块构造的理解不深和对花岗岩复杂性认识不足等三个方面的原因造成的。文中还批评了学术界存在的人云亦云的奴性思想,指出它严重地阻碍了我们的创新思维,是当前亟待改进和克服的。     

21世纪的花岗岩研究, 路在何方？——关于花岗岩研究的思考之六

21世纪的花岗岩怎样研究是一个需要探索的问题。作者认为,应当对现有的花岗岩理论、流行的说法以及术语等进行清理和反思,汲取其精华,剔除其糟粕,抛弃那些不科学、不符合实际、不符合逻辑的部分。例如,在花岗岩研究中摈弃结晶分离的理论,缩小花岗岩混合作用的意义,限制花岗岩构造环境理论的应用,取消幔源、壳源和壳幔混合源的术语等。作者指出,今后花岗岩研究应当着重解决两个问题: (1)花岗岩是怎样的？(2)它何以是这样的？文中提出5个方面的任务作为今后研究的重点,即: 开展花岗岩立典式的研究,将花岗岩研究与古老地壳的研究结合起来,将花岗岩物理性质研究与地球化学究结合起来,开展广泛的实验岩石学研究和创建新的“大陆构造学”理论。鉴于花岗岩研究目前存在的严重误区,现有的花岗岩理论几乎全面崩溃,由四大基石支撑的花岗岩大厦行将坍塌,花岗岩研究正面临全球大洗牌。为此,作者建议开展一场关于花岗岩的大辩论,目的是清理思路,认清问题,明确方向,找到出路。作者呼吁,我们应当加强学习,加速引进人才,克服急躁情绪和浮夸的学风,摈弃从众思想和奴性思想,不以SCI论英雄,改进我们的学习,改善我们的制度,以推进花岗岩研究迈上新台阶。     

埃达克岩研究的回顾和前瞻

文中回顾了中国埃达克岩研究的进展,讨论了中国埃达克岩文献为什么多的原因,归纳了我们取得的成绩及存在的问题,探讨了埃达克岩目前面临的问题和今后研究的方向。笔者认为,中国埃达克岩的研究正处于方兴未艾的阶段,是现阶段国际埃达克岩研究的焦点和中心之一。尽管发表的文章不少,但是研究水平总体不高。在埃达克岩研究中,有大量的问题等待我们去回答,有众多的现象等待我们去解释。中国东部中生代C型埃达克岩的成因、中国东部高原、埃达克岩与青藏高原抬升的关系以及C型埃达克岩与成矿的关系等,应当是今后重点需要关注的问题。     

一株胶质芽胞杆菌对磷矿石风化作用的实验研究

以一株质芽孢杆菌为例研究实验条件下微生物对磷矿石的风化作用.以直接作用和间接作用的方式研究培养基中胶质芽孢杆菌对磷矿粉的风化作用,即在装有100目磷矿石粉的液体培养基中接种,研究该菌对磷矿石粉的直接风化作用;同时,将装有100目磷矿石粉的透析袋放入液体培养基中再接入该菌,研究其对磷矿石粉的间接风化作用.按不同时间取培养液上清液,过滤,用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)测定滤液中Ca2 、Mg2 、Na 、Mn2 、Al3 、Fe3 和K 等浓度,比色法测定水溶性P(Pws)和水溶性Si (Siws) 的含量;滤膜上的固体物称重并消解后,同上方法测定Ca2 、Mg2 、Na 、Mn2 、Al3 、Fe3 和K 等浓度以及Pws和Siws含量.此外,细菌风化作用后的矿物残渣用电子探针作表面微观形态分析和XRD矿物物相分析.结果表明:胶质芽孢杆菌对磷矿石粉风化的直接作用强度大于间接作用;对不同矿物的风化强度不同,对粘土矿物的风化作用较明显.提出细菌对磷矿石的风化作用源自细菌生长导致的机械破坏作用、胞外分泌物的生化降解作用以及多种因素之间的协同作用.     

乌兰图嘎超大型锗矿床含锗煤的矿物学

内蒙古乌兰图嘎锗矿是我国近年来发现的产在煤层中的超大型锗矿床,锗金属储量达1600 t。以乌兰图嘎超大型锗矿床的含锗煤为研究对象,利用X射线衍射(XRD)、带能谱的扫描电镜(SEM-EDX)和电子探针(EPMA)详细研究了乌兰图嘎含锗煤及其同时代的红旗煤矿无矿煤的矿物学特征。分析结果表明,乌兰图嘎含锗煤中的主要矿物包括石英、蒙脱石;次要矿物包括长石、高岭石、伊利石;另含少量三水铝石、角闪石、叶蜡石、石膏、绿泥石、锐钛矿、黄铁矿、方解石、白云石和草酸钙石;微量的锆石、闪锌矿、白钨矿、重晶石、黄铜矿、卤化物、磷酸盐以及含Pb、Bi、Cr、As和Sb矿物。未发现含锗矿物。推测含锗煤中的锗可能主要呈有机结合,而Ba、Zn、Ti、W、Pb、Bi、Cr、Fe、As、Zr、Sb、Cu和REE可能主要与矿物相结合。此外,首次在乌兰图嘎含锗煤及红旗煤矿无矿煤中发现含银颗粒或自然银,推测胜利煤田的褐煤可能有相当规模的Ag矿化。     

基于GF-1卫星的海上溢油定量监测——以青岛溢油事故为例

基于GF-1卫星数据对2013年11月22日青岛黄潍输油管道爆炸造成的海面溢油进行定量监测。研究首先采用2013年11月26日GF-1卫星数据对海面溢油进行提取,其统计面积为0.67 km2;其次,结合肖剑伟提出的油膜厚度单波段反演模型估算油膜厚度,最终计算得到溢油量为0.28 t;最后,对Band 1反射率与油膜厚度结果进行灰度分割,将溢油污染程度分为6级,对比发现两者分级结果较为一致。由此得出,通过反射率直接进行灰度分割可以对溢油污染进行有效的等级评定。