Trace-element composition and zoning in clinopyroxene- and amphibole-group minerals: Implications for element partitioning and evolution of carbonatites

The present work is a first comprehensive study of the trace-element composition and zoning in clinopyroxene- and amphibole-group minerals from carbonatites, incorporating samples from 14 localities worldwide (Afrikanda, Aley, Alnö, Blue River, Eden Lake, Huayangchuan, Murun, Oka, Ozernaya Varaka, Ozernyi, Paint Lake, Pinghe, Prairie Lake, Turiy Mys). The new electron-microprobe data presented here significantly extend the known compositional range of clinopyroxenes and amphiboles from carbonatites. These data confirm that calcic and sodic clinopyroxenes from carbonatites are not separated by a compositional gap, instead forming an arcuate trend from nearly pure diopside through intermediate aegirine–augite compositions confined to a limited range of CaFeSi₂O₆ contents (15–45 mol%) to aegirine with < 25 mol% of CaMgSi₂O₆ and a negligible proportion of CaFeSi₂O₆. A large set of LA-ICPMS data shows that the clinopyroxenes of different composition are characterized by relatively low levels of Cr, Co and Ni (≤ 40 ppm) and manifold variations in the concentration of trivalent lithophile and some incompatible elements (1–150 ppm Sc, 26–6870 ppm V, 5–550 ppm Sr, 90–2360 ppm Zr, and nil to 150 ppm REE), recorded in some cases within a single crystal. The relative contribution of clinopyroxenes to the whole-rock Rb, Nb, Ta, Th and U budget is negligible. The major-element compositional range of amphiboles spans from alkali- and Al-poor members (tremolite) to Na–Al-rich Mg- or, less commonly, Fe-dominant members (magnesiohastingsite, hastingsite and pargasite), to calcic–sodic, sodic and potassic–sodic compositions intermediate between magnesio-ferrikatophorite, richterite, magnesioriebeckite, ferri-nyböite and (potassic-)magnesio-arfvedsonite. In comparison with the clinopyroxenes, the amphiboles contain similar levels of tetravalent high-field-strength elements (Ti, Zr and Hf) and compatible transition elements (Cr, Co and Ni), but are capable of incorporating much higher concentrations of Sc and incompatible elements (up to 500 ppm Sc, 43 ppm Rb, 1470 ppm Sr, 1230 ppm Ba, 80 ppm Pb, 1070 ppm REE, 140 ppm Y, and 180 ppm Nb). In some carbonatites, amphiboles contribute as much as 25% of the Zr + Hf, 15% of the Sr and 35% of the Rb + Ba whole-rock budget. Both clinopyroxenes and amphiboles may also host a significant share (~ 10%) of the bulk heavy-REE content. Our trace-element data show that the partitioning of REE between clinopyroxene (and, in some samples, amphibole) and the melt is clearly bimodal and requires a revision of the existing models assuming single-site REE partitioning. Clinopyroxenes and amphiboles from carbonatites exhibit a diversity of zoning patterns that cannot be explained exclusively on the basis of crystal chemistry and relative compatibility of different trace-element in these minerals. Paragenetic analysis indicates that in most cases, the observed zoning patterns develop in response to removal of selected trace elements by phases co-precipitating with clinopyroxene and amphibole (especially magnetite, fluorapatite, phlogopite and pyrochlore). With the exception of magnesiohastingsite–richterite sample from Afrikanda, the invariability of trace-element ratios in the majority of zoned clinopyroxene and amphibole crystals implies that fluids are not involved in the development of zoning in these minerals. The implications of the new trace-element data for mineral exploration targeting REE, Nb and other types of carbonatite-hosted rare-metal mineralization are discussed.     

Multi-scale coupling analysis of urbanization and ecosystem services supply-demand budget in the Beijing-Tianjin-Hebei region,China

Journal of Geographical Sciences - Rapid economic development and human activities have severely affected ecosystem function. Analysis of the spatial distribution of areas of rapid urbanization is...     

苔藓生物结皮层腐殖质组成变化特征研究

腐殖质组成是表征土壤化学性质的主要指标之一,在某种程度对评价风沙土的发育过程具有意义。采集了不同气候区沙地沙漠苔藓生物结皮层样品,采用重铬酸钾容量法和光密度法测定了苔藓结皮层腐殖质组成含量和胡敏酸吸光特性。结果表明：随着干燥指数的增加,苔藓结皮层有机质含量由14.93 g·kg^-1降低到9.89 g·kg^-1,腐殖酸总量由5.1 g·kg^-1降低到2.0 g·kg^-1,胡敏酸含量由2.9 g·kg^-1降低到 0.7 g·kg^-1,富里酸含量由2.2 g·kg^-1降低到1.3 g·kg^-1,胡敏酸与富里酸比值（HA/FA）由1.32降低到0.54,E₄/E₆比值则由4.28增加到5.83。苔藓结皮层腐殖质组成含量及胡敏酸吸光特性具有地带性变化趋势,并影响着生物结皮层及流动风沙土的发育演变过程。     

南大洋海冰影像地图投影变换与瓦片切割应用研究

南大洋海冰分布是南极考察过程中影响破冰船航行的重要因素,也是南极研究的重要内容之一。目前国际上不同机构发布的南大洋海冰分布图,大多是球面投影,不能直接用于主流的瓦片地图发布。将极方位立体投影海冰图转换为目前主流的网络墨卡托投影地图,并利用合适的图像重采样方法,按照不同级别比例尺进行瓦片切割和编号存储,最终实现海冰影像地图的发布共享是本文的主要研究内容。笔者对不同的图像重采样方法进行了比较,分析了最邻近点采样方法、双线性内插和双三次卷积重采样方法的优劣,针对本文的研究优选双线性内插方法进行影像地图瓦片的切割,并最终叠加融合在Google地图上,实现了Google底图、准实时海冰影像图与破冰船走航位置的集成显示,为雪龙船的冰区航行提供了重要的数据支撑。     

2005～2015年中国高校科研人才的时空变化及影响因素分析

基于2005~2015年全国统计年鉴数据,采用统计地图法和空间自相关分析,分析中国高校科研人才的时空分布特征（不包括港澳台数据）,并采用面板负二项回归模型,识别高校科研人才空间分布的决定因素。研究结果表明:①中国的高校科研人才分布表现出较强的空间不均衡性,总体趋势为东南密集,西北稀疏,科研人才高度集中在北京、天津、上海;②高校科研人才分布具有一定的空间集聚特征,其热点地区为北京、天津、上海和江苏等沿海省市,冷点地区集中分布在广大的西部地区和黑龙江省。2005~2015年,高级职称人才的空间集聚程度有所减弱,而中初级职称科研人才的空间集聚程度有所加强;③人才政策、高等教育规模和层次、公共服务水平和信息化水平是所有高校科研人才空间分布的主要影响因素。从职称差异的角度来看,薪酬和失业率等经济因素仅对初级职称科研人才的分布有影响,医疗、文化公共服务水平和人才政策仅对中高级职称科研人才的分布有影响,高等教育的规模与层次对各种职称人才的分布均有影响;从地区差异的角度来看,西部地区高校科研人才受到经济因素影响更为明显,而中东部高校科研人才受到公共服务水平影响的更为明显。     

末次间冰期南半球西风急流变化的模拟研究

研究末次间冰期气候变化有助于加深理解变暖情景下气候的变化规律及其对轨道参数变化的响应特征。本研究利用国际古气候模拟对比计划第四阶段的多模式结果, 分析了南半球副热带西风急流(200 hPa)与副极地西风急流(850 hPa)在末次间冰期的变化特征及机制。多模式集合平均结果表明, 末次间冰期夏季南半球副热带西风急流相较于工业革命前位置偏北(+2.5°), 强度偏弱(-5.3%); 南半球副极地西风急流也存在类似的变化特征(+1.1°/-7.4%)。在冬季, 末次间冰期南半球副热带西风急流相较于工业革命前南移增强(-0.8°/+5.6%), 而南半球副极地西风急流北移增强(+0.8°/+4.2%), 并且不同洋盆上空的急流具有不同的变化特征。副热带急流与副极地西风急流位置与强度的变化分别与对流层中高层与低层的斜压稳定性的变化相联系。此外, 热带非绝热加热与中纬度Rossby波传播的共同作用造成了南印度洋西侧与东侧、高层与低层西风急流反向变化的结果, 这种反向变化得到了降水重建的支持。

     

多尺度地图空间相似关系基本问题研究

基于多尺度地图数据库建设中地图自动综合的终止判断条件,引出多尺度地图空间相似关系问题。基于集合论给出空间相似关系的定义,论述空间相似关系的5个性质,即反身性、对称性、非传递性、多尺度自相似性与尺度依赖性;并从图形相似和属性相似的角度论述多尺度地图空间相似关系的分类体系。该成果是研究地图自动综合和地图空间相似查询等的基础。     

基于土地集约利用的长株潭城市群建设用地供需仿真模拟

土地集约利用反映了土地利用的综合状态,是协调土地供需平衡的重要指标。运用系统动力学（SD）构建城市建设用地供需反馈关系回路以及指标变量函数,在此基础上,建立长株潭城市群建设用地供需系统模型,仿真模拟低土地集约利用度、中等土地集约利用度、高土地集约利用度三种不同状态条件下,2016-2030年区域的建设用地、工业用地和居住用地供需变化趋势。结果表明：① 研究区用地规模仍处于扩张状态,城市建设用地数量增长速度总体较快。但三种发展状态下用地增长规模、速度存有差异;② 在低集约度模式下,建设用地规模及供地数量大,易造成土地资源的浪费;高集约度模式下,建设用地供给紧缩,用地规模增长缓慢,总规模偏小,不利于城镇化的良性发展;中等集约度模式则在用地规模和供给量上均与社会经济发展相适应,能体现现代城市发展理念;③ 工业用地占建设用地比例保持在15%~21%之间,其中低集约度模式下比例逐年上升,中等和高集约度模式下呈缓慢下降并趋于稳定之势;居住用地占建设用地的比例维持在27%~35%之间,其中低集约度和中等集约度模式用地占比呈下降趋势,高集约度模式比例总体维持在较高水平。研究通过对三种发展模式的设定,确定了不同指标在三种模式下的变化趋势,可为土地供需决策优化、城市建设规划及土地供给侧结构性改革提供科学参考。