基于无人船的大洋中尺度涡观测系统展望

中尺度涡在大洋中普遍存在,研究发现其能量比大尺度海洋环流的能量大一个量级,在海洋物质能量输运和全球气候变化中起着重要的作用。受观测条件限制,目前对中尺度涡的观测主要通过卫星高度计实现,只能从海面高度来推算中尺度涡大小、分布、强度及其伴随的水体和能量输送,而卫星高度计对中尺度涡垂直结构特征认识不足,也导致了对中尺度涡所引起的上层海洋能量、热量输送估计误差偏大。目前对中尺度涡三维结构观测认识不足,展望未来将会出现基于无人船平台的大洋中尺度涡三维结构自动观测系统,该平台将集成自动水下剖面观测功能等先进技术,以便观测中尺度涡的垂直结构特征及其时空变化特征,进而可对中尺度涡带来的物质和能量输送进行系统认识。     

吉林红旗岭镁铁-超镁铁质岩体地球化学特征及其岩石成因意义

红旗岭铜镍硫化物矿床位于兴-蒙造山带东部。矿区出露30多个镁铁-超镁铁质侵入体,主要由橄榄岩、辉石岩和辉(苏)长岩组成。本文通过对红旗岭含矿镁铁-超镁铁质岩体的主、微量及铂族元素(PGE)的研究,探讨了红旗岭岩体成矿母岩浆性质、PGE亏损的原因以及岩体形成的构造环境。全岩主、微量元素地球化学分析表明,红旗岭岩体具有高MgO(平均28.75%)、低TiO2(平均0.44%),富集轻稀土元素(LREE)、亏损高场强元素(HFSE),极低ΣPGE(平均2.08×10~(-9))和高Cu/Pd(平均2916×10~3)的特征。岩石样品显示相似的微量和PGE配分模式,表明其来源于相同的岩浆源区。根据橄榄石-熔体平衡及质量平衡原理估算出红旗岭母岩浆为高镁玄武质岩浆(MgO=10.74%、FeO=7.78%)。红旗岭母岩浆在早期演化过程中发生硫化物熔离作用导致了红旗岭含矿岩体PGE的极度亏损。结合中亚造山带东段构造演化历史,本文认为红旗岭岩体形成于晚三叠世碰撞后伸展环境,矿床的形成受到了古亚洲洋俯冲结束后板片断离的影响。     

The dominant driving force for supercontinent breakup: Plume push or subduction retreat?

Understanding the dominant force responsible for supercontinent breakup is crucial for establishing Earth's geodynamic evolution that includes supercontinent cycles and plate tectonics. Conventionally,two forces have been considered: the push by mantle plumes from the sub-continental mantle which is called the active force for breakup, and the dragging force from oceanic subduction retreat which is called the passive force for breakup. However, the relative importance of these two forces is unclear. Here we model the supercontinent breakup coupled with global mantle convection in order to address this question. Our global model features a spherical harmonic degree-2 structure, which includes a major subduction girdle and two large upwelling(superplume) systems. Based on this global mantle structure,we examine the distribution of extensional stress applied to the supercontinent by both subsupercontinent mantle upwellings and subduction retreat at the supercontinent peripheral. Our results show that:(1) at the center half of the supercontinent, plume push stress is ～3 times larger than the stress induced by subduction retreat;(2) an average hot anomaly of no higher than 50 K beneath the supercontinent can produce a push force strong enough to cause the initialization of supercontinent breakup;(3) the extensional stress induced by subduction retreat concentrates on a ～600 km wide zone on the boundary of the supercontinent, but has far less impact to the interior of the supercontinent. We therefore conclude that although circum-supercontinent subduction retreat assists supercontinent breakup, sub-supercontinent mantle upwelling is the essential force.     

微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定海泡石中的稀土元素

海泡石是一种纤维状含水的富镁硅酸盐黏土矿,其中的稀土元素含量在1×10~(-7)～1×10~(-5)之间,目前还没有建立海泡石中稀土元素的国家标准分析方法。测定岩石中的稀土元素主要是采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS),样品前处理一般采用封闭溶矿和碱熔,但这两种处理方法耗时较长,效率不高。本文通过比较硝酸-氢氟酸-过氧化氢、硝酸-氢氟酸、硝酸-过氧化氢三种样品前处理方法,确定使用硝酸-氢氟酸溶矿,然后进行微波消解同时赶去氢氟酸,避免氢氟酸与稀土元素生成难溶的氟化物,再采用ICP-MS法测定15种稀土元素的含量。由于海泡石中的镁含量较高,为降低基体效应,以~(103)Rh和~(185)Re作内标补偿基体效应和校正灵敏度漂移,各元素测定值的准确性显著提高,回收率为91. 2%～110. 9%,检出限为0. 002～0. 011μg/L,精密度≤2. 79%。本方法与封闭酸溶ICP-MS法的分析结果吻合较好,且用酸量少(7 mL),溶矿效率高(1 h),检出限更低。     

肥东杂岩的锆石U-Pb年龄及其地质意义——兼论下扬子地区新元古代岩浆活动历史

近年来在下扬子西缘地区厘定的一系列新元古代火成岩,为认识该区扬子板块新元古代岩浆活动历史与规律提供了窗口。结合本次与前人锆石U-Pb年代学数据,指示下扬子地区张八岭群、肥东杂岩与董岭杂岩内变火成岩的原岩时限分别为767~748 Ma、812~745 Ma和829~754 Ma。这些新元古代火成岩分别是峰期为750 Ma、800 Ma和825 Ma岩浆活动的产物。下扬子地区峰期为825 Ma的岩浆活动只出现在靠近江南造山带的南部。锆石年代学信息显示,下扬子地区还发生过峰期为840 Ma、2010 Ma和2454 Ma岩浆活动,但缺失1000~860 Ma的岩浆活动。通过区域对比表明,攀西—汉南弧没有延入下扬子地区。下扬子地区南部受到峰期为840 Ma的弧岩浆活动的影响。扬子板块上峰期为825 Ma的岩浆活动及早阶段的南华裂谷应是江南造山带后造山伸展的产物;而峰期为800 Ma和750 Ma的岩浆活动与相应的南华裂谷扩展,代表了Rodinia超大陆裂解的全面影响。     

南岭东部定南大湖沉积物粒度敏感组分及末次冰消期环境记录

为进一步探究定南大湖湖沼晚冰期以来的水文特征及气候变化,对研究区K02钻孔的粒度特征进行了详细的分析,采用粒级-标准偏差法和主成分分析法对348个沉积样品提取了对环境变化比较敏感的三个粒级组分:0.6~7.1 μm（组分1）,20~44.8 μm（组分2）和89.3~447.7 μm（组分3）。结合湖泊沉积物粒度一般分布规律,并根据敏感组分2和14C测年数据探讨了该区域近16 ka B.P.以来的气候变化。结果表明在过去的16 000年里,大湖地区的水文及气候变化可以分为4个阶段:1）在16.0~11.5 ka B.P.期间,气候总体偏冷干,敏感组分含量增降比较明显,能较好的对应老、中、新仙女木事件和B/A暖期;2）11.5~6.0 ka B.P.期间,大湖地区进入了湿润的全新世适宜期,敏感组分总体含量偏低;3）6.0~3.8 ka B.P.期间,敏感粒度组分含量迅速升高且波动较大,大湖湖沼地区进入一个相对干冷的时期;4）3.8 ka B.P.至今为第四阶段,敏感粒度组分含量总体偏低,考虑到人为干扰因素,暂不做详细讨论。通过对大湖地区水文状况的研究发现,大湖湖沼地区自晚冰期以来气候变化很不稳定。与格陵兰GISP 2冰芯、董哥洞D4石笋及其K02钻孔其他指标的记录对比可以发现,敏感组分2对仙女木、9.5 ka、8.2 ka等冷事件的记录更加明显,也说明了大湖地区的气候变化具有全球性,这种气候变化可能与太阳活动有关。     

福贡地区石炭系地层可能属于拉萨地块:来自碎屑锆石年龄谱的指示

欧亚与印度大陆的碰撞使得印度大陆的北东角强烈挤入欧亚大陆内部,形成东构造结,其引发的强烈变形将南羌塘地块、北羌塘地块、拉萨地块、保山地块、兰坪-思茅地块以及地块之间的缝合带挤压于很窄的范围内,造成青藏高原腹地与其东南缘之间构造单元划分、对比困难。滇西福贡地区位于青藏高原东南缘,东构造结影响范围内,是三江造山带及青藏高原相关地块的汇聚处。福贡地区石炭系岩石组合表明其形成于较为稳定的浅海相沉积环境中,具有被动大陆边缘沉积特征。三件石炭系二云母石英片岩碎屑锆石表面年龄数据(194个有效分析点)形成五个主要年龄区间:2550~2400Ma、1800~1550Ma、1200~1080Ma、1000~850Ma和600~480Ma,峰值分别为~2502Ma、~1724Ma、~1120Ma、~886Ma和~512Ma。对比其他地块同时代地层的碎屑锆石年龄谱表明,福贡地区石炭系可能是拉萨地块的一部分,与腾冲地块一样,属于其南延部分。结合中新生代岩浆岩带的构造连续性,我们认为,印度板块东北角向北、北东方向的强烈挤压导致拉萨地块及冈底斯岩浆岩带弯曲、缩颈、并发生分离与旋转。     

河流景观生态学的发展与当前核心议题

河流景观生态学已成为河流科学研究与应用的新范式,但国内研究还颇为不足。从河流景观生态学发展的逻辑必然性、主要进程、基本内容与重要理论等方面进行了总结。结果显示,多尺度跨学科整体论河流认识要求和景观尺度上处理河流问题的实践需求共同推动河流景观生态学的迅速发展,其中心议题是河流物理景观系统与生物系统在不同等级尺度上的结构、格局与功能过程,尤其重视物理景观与不同等级生物系统的相互作用关系,对河流景观多尺度等级性、高动态性和有向性等突出性质的认识已取得重要理论发展。指出当前面临5个方面的核心议题亟需取得突破:改进和统一河流景观分类系统、河流景观跨尺度研究、河流景观方法对经典河流生态理论的再认识、河流景观机理与模拟、河流景观对气候变化与区域土地利用/覆被变化的响应研究。     

四川盆地喜马拉雅期张扭性断裂构造特征及形成机制

前人对四川盆地盆缘冲断带及川中高-磨地区断裂系统进行了系统性研究,但对于盆地其他区块断裂发育特征、形成演化及应力背景的认识尚不充分.发现了梓潼-成都-威远-华蓥山-广安地区震旦系-下三叠统地层中发育的一套区域性张扭性断裂,主要自震旦系及以下地层向上延伸切穿二叠系地层,多为高陡、小断距正断层,部分形成负花状构造.根据该断裂系统的剖面产状、纵向穿层特征及盆地范围内体现出的分异性,推断该断裂系统形成于喜马拉雅期.物理模拟实验研究发现该断裂体系应发育于扭张性应力环境中,该断裂体系的发育指示了四川盆地内部新生代存在南西-北东向张应力,可能与四川盆地新生代发生的逆时针旋转有关.      

南秦岭香沟金钨矿白钨矿原位微区分析及方解石Sm-Nd同位素定年：对钨成矿过程的限定

陕西省山阳县香沟钨矿是近年来南秦岭地质勘查新发现的钨矿化地段之一。本文开展了白钨矿电子探针、LA-ICP-Ms和共生方解石的Sm-Nd同位素测年,研究结果显示：香沟白钨矿成矿过程至少可划分为两个阶段,由早阶段韵律环带白钨矿至晚阶段集合体状白钨矿,白钨矿经历了多次迁移;白钨矿具有高F、含微量Au元素的特征,稀土总量较高（ΣREE+Y含量介于5.44×10^-6~382.67×10^-6,平均为95.48×10^-6）,其稀土配分型式为无MREE富集的平坦型,与Ghaderi等人划分的白钨矿Ⅱ型稀土配分型式总体类似,负铕异常,利用白钨矿La-Ce-Y三角图解,结合地质事实,判断香沟钨矿属于石英脉型钨矿;结合共生方解石Sm-Nd同位素年龄195 Ma,认为南秦岭香沟钨矿是印支末期深部隐伏岩浆-热液活动的结果。