地质历史时期海洋Li同位素演变

Li是一种碱金属元素,由于它不受氧化还原和生物效应的影响,因此在追踪地球元素循环方面非常有利。并且Li在海洋中的留存时间远大于海水混合时间,因此海洋中的Li具有相对均一的组成,从而能够代表对应地质历史时期整体海洋情况。近年来海洋Li同位素被应用在示踪大陆风化模式领域,并取得了很多成果。笔者等在系统总结全球海洋Li循环作用和表生地质作用的Li同位素分馏机制的基础上,通过收集并整理、估算了不同时期海洋Li同位素组成,对地质历史时期海洋Li同位素组成变化与改变大陆风化模式相关的地质事件进行分析,再结合同时期碳酸盐岩C、Sr同位素数据进行对比分析,探讨Li、C、Sr同位素演化与地质事件之间的关系。最后,讨论了目前海洋Li同位素组成方面研究的不足,为后续利用海洋Li同位素记录示踪大陆风化模式的应用提供了参考。     

接触变质带中的脱碳作用SCIEI北大核心CSCD

地球大气中的碳含量控制着地球长期(百万年尺度)和短期气候。最近的一些工作表明,地质历史中温室气候的时期和高强度的岩浆作用之间可能存在时间上的重合。从而提出假设,即火山和侵入岩与地壳碳酸盐岩之间相互作用释放的二氧化碳可能在调节外生系统的长期碳收支方面发挥了重要作用。例如,在Pangea超大陆裂解的过程中,特提斯体系大陆弧与白垩纪环太平洋弧的活动时间上重合。这些剧烈的大陆弧活动导致的接触变质作用释放的CO_(2)可能有助于形成白垩纪的温暖气候。除了这些宏观假设之外,接触变质作用产生的碳通量仍有待岩石学研究来解决。岩浆的加热和流体的渗透会促使围岩发生脱碳反应。富含H_(2)O的流体渗透会显著降低CO_(2)或其它含碳组分的活度,并有效地从系统中移除反应产物,从而促使通过发生更多的脱碳反应来恢复化学平衡。因此,渗透流体的通量和模式,无论是岩浆还是天水来源,对研究碳通量至关重要。在本文中,我们回顾了岩浆侵入周围的热量和流体传输以及碳酸盐岩和碳质变泥质岩组合的脱碳反应。对现代火山弧的观察表明,如果岩浆与上覆板块的碳酸盐岩地层相互作用,则会产生大量的碳通量。白垩纪大陆弧中丰富的矽卡岩和钙硅酸盐地体为量化从露头到造山尺度的碳通量提供了多样的野外研究机会。最后,本文概述了未来研究将要探索或解决的技术问题,包括流体来源和流动模式、含盐流体的相平衡以及脱碳的时间尺度等。     

土工袋加固膨胀土边坡降雨−日晒循环试验研究

为了解复杂气候条件下土工袋加固膨胀土边坡的效果与机制,开展袋装膨胀土边坡降雨−日晒循环试验,观察并分析边坡位移变形、坡面冲刷、降雨入渗等情况,并与素膨胀土边坡进行对比。试验结果表明：素膨胀土边坡在降雨−日晒循环作用下,边坡表面产生的裂隙较多,容易出现土体流失,土工袋则具有良好的反滤和抗冲刷作用,可以减少袋内和下卧层土体的流失,保持边坡的稳定性;土工袋对膨胀土有较好的约束作用,可以有效地抑制其膨胀变形,减小因变形引发边坡失稳的可能性;土工袋有良好的排水效果,雨水能通过土工袋袋间间隙快速地排出,边坡内含水率的增加幅度较小。     

冻融作用下三类纤维加筋固化土的抗压抗拉性能

合成纤维、矿物纤维和植物纤维加筋土,增强了土的强度和抗变形性能。开展冻融作用下的无侧限抗压试验和劈裂抗拉试验,研究聚丙烯纤维、玄武岩纤维和棕榈纤维加筋石灰固化土的抗压和抗拉性能随冻融次数的变化规律。结果表明：未冻融和冻融环境下,聚丙烯纤维加筋固化土、玄武岩纤维加筋固化土和棕榈纤维加筋固化土的最优质量加筋率分别为0.2%、0.2%和0.4%。随冻融次数增加,三类纤维加筋固化土的抗压强度和抗拉强度均呈阶段性下降,纤维加筋固化土的破坏应变均大于石灰固化土。冻融作用下,聚丙烯纤维加筋固化土的抗压强度、抗拉强度和抗变形性能均优于另两类加筋固化土。纤维与土颗粒间的界面作用力和纤维对土的空间约束作用,增强了土的冻融耐久性。对比三类纤维加筋固化土的试验结果,聚丙烯纤维加筋固化土的抗冻融性能最优。     

西太平洋暖池冰期旋回中的类ENSO式演化及其驱动机制

作为全球接受太阳辐射最多、表层海水温度最高的区域,西太平洋暖池区通过厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation,ENSO)和季风等过程影响着全球气候的变化。越来越多的沉积记录证明,在地质历史时期西太平洋暖池也存在类似于现代ENSO过程的“类ENSO式”变化。而目前类ENSO式变化与冰期—间冰期旋回之间的响应关系和驱动机制及其与东亚季风的关联仍存在争议。本文利用位于暖池核心区的B10岩心浮游有孔虫氧同位素、Mg/Ca(质量分数比)和黏土矿物参数重建了暖池区氧同位素8期以来的古气候记录,并结合已有的热带海表温度记录、中国石笋氧同位素和南大洋地区海表温度记录,研究了西太平洋暖池冰期旋回中类ENSO状态的演化规律及其与东亚季风的关系,并探讨了暖池区类ENSO演化的驱动机制。结果发现:冰期时,西太平洋暖池区温跃层变浅,赤道东、西太平洋温差减小,同时,东亚夏季风减弱,暖池区降水量相对减少,与现代El Niño时期气候态类似;间冰期时,西太平洋暖池区温跃层加深,赤道东、西太平洋温差增大,东亚冬夏季风增强,暖池区降水量相对增加,与现代La Niña时期气候态类似。频谱分析结果表明,西太平洋暖池区海表温度的变化具有偏心率周期(96 ka)。冰消期时,低纬度太阳辐射量的增加,增大了纬向上的SST梯度,并使得次表层海水储存了更多的热量,积累的热量会通过调节次表层环流向暖池区的热传输,最终调控赤道太平洋地区Walker环流强度和ENSO活动的长期变化。而冰期时,南大洋地区降温所引起的东南信风和大洋环流异常可能对类ENSO式起到调控的作用。     

全球海洋硅循环及研究中面临的主要挑战

海洋硅循环是海洋生物地球化学循环的关键过程之一,对调控全球二氧化碳浓度、海洋酸碱度和多种元素(氮、磷、铁、铝等)的循环具有重要作用。在当今气候变化和人类活动影响日益增强的背景下,硅循环与“生物泵”及碳循环的紧密联系,是其成为地球科学领域研究热点的主要原因。海洋中硅的外部来源主要为河流、地下水、大气沉降、海底玄武岩风化作用和海底热液输送5个途径,在全球气温变暖趋势的影响下,极地冰川融化成为高纬度海域不可忽视的硅源。生物硅在沉积物中的埋藏、硅质海绵和生物硅的反风化作用是重要的海洋硅移除过程。海洋硅循环过程复杂,受生物(生物吸收、降解)、物理(吸附、溶解)和化学(矿化分解和反风化作用)多重因素的影响,针对海洋硅循环关键过程的研究有助于综合评估海洋硅的“源-汇”和收支。本文总结了海洋硅循环的主要过程及海洋硅的收支,根据国际和国内研究现状讨论了当前海洋硅循环研究中面临的主要问题和挑战。现有研究成果显示,海洋硅的外源输入和输出通量比以往的评估分别增加了2.4和2.2倍。在短时间尺度内(<8 ka),全球海洋中硅的收支大致平衡,海洋硅循环基本处于稳定状态。气候变化和人类活动导致河流输送至陆架边缘海的硅通量发生变化,可能影响硅藻等海洋浮游植物种群结构,是未来海洋硅循环研究需要关注的问题之一。陆架边缘海较高沉积速率和强烈的反风化作用提高了该区域生物硅的埋藏效率,准确评估该区域生物硅的埋藏通量仍是亟须解决的难题。目前的研究评估了全球海洋浮游硅藻、硅质海绵以及放射虫生产力,而海洋底栖硅藻生产力的贡献受到忽视,未来需要关注底栖硅藻对生物硅的贡献及其在海洋硅的生物地球化学过程中的作用。     

地下水硝酸盐污染源解析及氮同位素分馏效应研究进展

地下水硝酸盐污染已成为世界范围内最严重的环境地质问题之一。全面并准确识别硝酸盐污染源,对地下水的有效管理及污染防治具有重要的指导意义。从地下水硝酸盐来源、同位素检测方法、污染源同位素特征、定量解析模型构建、硝酸盐主要转化过程及同位素分馏效应等方面进行总结,比较不同解析方法在硝酸盐溯源中的应用与发展,建议采用多学科、多方法相结合的方式,提高对硝酸盐污染源的全面理解。同位素富集系数是定量解析硝酸盐污染源的重要参数,在源解析过程中探讨硝酸盐转化及同位素分馏机制,能够更好地诠释地下水硝酸盐来源和迁移转化过程,提高源解析的准确性,为地下水硝酸盐污染的准确溯源与有效防治提供参考。     

Effects of Spin Transition and Cation Substitution on the Optical Properties and Iron Partitioning in Carbonate Minerals

The high-pressure behavior of deep carbonate dictates the state and dynamics of oxidized carbon in the Earth’s mantle, playing a vital role in the global carbon cycle and potentially influencing long-term climate change. Optical absorption and Raman spectroscopic measurements were carried out on two natural carbonate samples in diamond-anvil cells up to 60 GPa. Mg-substitution in high-spin siderite FeCO₃ increases the crystal field absorption band position by approximately 1000 cm     

青海“三稀”矿床成矿系列、成矿规律与找矿方向

青海“三稀”矿以稀有金属矿产和伴生稀散元素矿产为主, 稀土矿床分布于拉脊山成矿带和柴北缘成矿带, 类型仅有岩浆型(轻稀土)和岩浆热液型(轻稀土), 成矿于早古生代奥陶纪和志留纪, 成矿环境研究程度较低。稀有金属矿床主要出露于西秦岭成矿带和柴达木成矿带, 类型可分为与岩浆作用有关的岩浆型(铌、钽)、伟晶岩型(锂、铍、铌、钽)、岩浆热液型(铌、钽); 与沉积作用有关的蒸发沉积型(锂)和化学沉积型(锶), 岩浆作用矿床成矿高峰期为中生代三叠纪, 成矿于古特提斯演化后碰撞环境, 沉积作用矿床成矿爆发期为新生代新近纪和第四纪, 与青藏高原强烈抬升所致的断陷成盆及干旱气候有关; 稀散元素矿床均为有色金属矿床的伴生矿, 广泛分布于北祁连成矿带、柴北缘成矿带、东昆仑成矿带、西秦岭成矿带和阿尼玛卿成矿带, 矿种多样, 已知成矿元素有Ga、Ge、Cd、In、Se、Te等, 矿床类型丰富, 主要包括海相火山岩型、接触交代型和陆相火山岩型, 成矿时代相对集中于早古生代奥陶纪、晚古生代二叠纪和中生代三叠纪, 可能形成于原特提斯演化弧后盆地、岩浆弧环境。依据矿床时空分布特征、成矿作用及成矿地质背景, 将青海“三稀”矿产划分为10个矿床成矿系列、18个矿床成矿亚系列、20个矿床式。基于“三稀”矿床区域成矿地质背景、区域成矿条件、已知矿化信息和研究程度分析, 提出了成矿区带不同类型“三稀”矿产找矿远景, 认为西秦岭成矿带、柴北缘成矿带和东昆仑成矿带为伟晶岩型锂、铍、铌、钽、铷稀有金属找矿远景区, 柴达木成矿带为蒸发沉积型和化学沉积型锂、锶、铷矿找矿远景区; 对于研究程度较弱的稀散元素矿, 除在已知的矿集区着力稀散元素赋存状态、超常富集研究和资源量核算之外, 东昆仑成矿带牛苦头—野马泉矽卡岩型有色金属矿集区为稀散元素找矿的有利远景区。     

Characteristics of Surface Solar Radiation under Different Air Pollution Conditions over Nanjing,China: Observation and Simulation

Surface solar radiation (SSR) can affect climate, the hydrological cycle, plant photosynthesis, and solar power. The values of solar radiation at the surface reflect the influence of human activity on radiative climate and environmental effects, so it is a key parameter in the evaluation of climate change and air pollution due to anthropogenic disturbances. This study presents the characteristics of the SSR variation in Nanjing, China, from March 2016 to June 2017, using a combined set of pyranometer and pyrheliometer observations. The SSR seasonal variation and statistical properties are investigated and characterized under different air pollution levels and visibilities. We discuss seasonal variations in visibility, air quality index (AQI), particulate matter (PM₁₀ and PM_2.5), and their correlations with SSR. The scattering of solar radiation by particulate matter varies significantly with particle size. Compared with the particulate matter with aerodynamic diameter between 2.5 μm and 10 μm (PM_2.5?10), we found that the PM_2.5 dominates the variation of scattered radiation due to the differences of single-scattering albedo and phase function. Because of the correlation between PM_2.5 and SSR, it is an effective and direct method to estimate PM_2.5 by the value of SSR, or vice versa to obtain the SSR by the value of PM_2.5. Under clear-sky conditions (clearness index ≥0.5), the visibility is negatively correlated with the diffuse fraction, AQI, PM₁₀, and PM_2.5, and their correlation coefficients are ?0.50, ?0.60, ?0.76, and ?0.92, respectively. The results indicate the linkage between scattered radiation and air quality through the value of visibility.