Improving the assessment of ICESat water altimetry accuracy accounting for autocorrelation

Given that water resources are scarce and are strained by competing demands, it has become crucial to develop and improve techniques to observe the temporal and spatial variations in the inland water volume. Due to the lack of data and the heterogeneity of water level stations, remote sensing, and especially altimetry from space, appear as complementary techniques for water level monitoring. In addition to spatial resolution and sampling rates in space or time, one of the most relevant criteria for satellite altimetry on inland water is the accuracy of the elevation data. Here, the accuracy of ICESat LIDAR altimetry product is assessed over the Great Lakes in North America. The accuracy assessment method used in this paper emphasizes on autocorrelation in high temporal frequency ICESat measurements. It also considers uncertainties resulting from both in situ lake level reference data. A probabilistic upscaling process was developed. This process is based on several successive ICESat shots averaged in a spatial transect accounting for autocorrelation between successive shots. The method also applies pre-processing of the ICESat data with saturation correction of ICESat waveforms, spatial filtering to avoid measurement disturbance from the land–water transition effects on waveform saturation and data selection to avoid trends in water elevations across space. Initially this paper analyzes 237 collected ICESat transects, consistent with the available hydrometric ground stations for four of the Great Lakes. By adapting a geostatistical framework, a high frequency autocorrelation between successive shot elevation values was observed and then modeled for 45% of the 237 transects. The modeled autocorrelation was therefore used to estimate water elevations at the transect scale and the resulting uncertainty for the 117 transects without trend. This uncertainty was 8 times greater than the usual computed uncertainty, when no temporal correlation is taken into account. This temporal correlation, corresponding to approximately 11 consecutive ICESat shots, could be linked to low transmitted ICESat GLAS energy and to poor weather conditions. Assuming Gaussian uncertainties for both reference data and ICESat data upscaled at the transect scale, we derived GLAS deviations statistics by averaging the results at station and lake scales. An overall bias of −4.6 cm (underestimation) and an overall standard deviation of 11.6 cm were computed for all lakes. Results demonstrated the relevance of taking autocorrelation into account in satellite data uncertainty assesment.     

沉积物粒度分析方法的比较

近年来激光粒度分析法在沉积物粒度分析方面的应用得到了进一步扩展。本文利用美国麦克奇公司生产的S3500型激光粒度分析仪开展沉积物粒度分析方法实验,研究表明:S3500型仪器较优的样品用量约为0.2 g;稀释过程会影响样品的粒度分布;样品分取方式会带来不同的随机误差。与薄片图像法和筛析法两种传统粒度分析方法获得的粒度分布参数比较表明:激光法测得的平均粒径较薄片图像法和筛析法偏细;激光法和筛析法的峰度相关性较好。采用Malvern 2000和Micro S3500两种激光粒度分析仪测量结果的比较表明:Malvern 2000测得的平均粒径较Micro S3500测得的平均粒径偏细,但二者的相关性很好(r=0.9574),研究认为这两种粒度仪的测试结果会给岩石粒度定名带来差异。由于各种粒度分析方法存在差异和局限性,在实际工作中粒度分析应尽可能建立在同一测量体系上,以便资料对比。     

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱分析石笋样品中多元素比值及45种元素含量

石笋样品的微量元素含量及Mg/Ca、Sr/Ca比值为高分辨的古气候重建提供重要指标。针对现有溶液分析技术易混合多个石笋微层、误差大的缺点,本文利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱技术(LA-ICP-MS)原位线扫描和点剥蚀方式对比分析了石笋生长轴方向的Mg/Ca和Sr/Ca空间分布趋势,研究表明二者均展现出显著的周期性变化特征,且周期性变化一致,其中40 μm束斑线扫描更具有稳定性强、分辨率高、快速简便的优点。通过探讨碳酸盐标准样品MASC-3与玻璃标准样品NIST 610、NIST 612、KL2G、ATHO-G的相对灵敏度系数关系和元素分馏行为,确定基体效应是造成相对灵敏度系数变化的主要原因。同时建立了以MASC-3、NIST 610和NIST 612多外标结合内标Ca归一定量分析石笋中45种元素方法,针对石笋碳酸盐样品,将主量元素Ca、Mg变形为碳酸盐形式,与其他元素加和归一,不仅改变了国内外研究中需要预先采用其他分析技术来测定内标元素含量的计算方法,而且有效地避免了C元素无法准确检测的问题,能够实现与Ca内标法校正结果的吻合。     

准噶尔盆地周边硅质岩激光40Ar/39Ar法定年

由于较低的钾元素含量以及过剩氩的存在,长期以来对硅质岩的40Ar/39Ar定年一直存在较大难度。近年来,由于仪器水平的不断提高,新实验技术和方法的应用,特别是激光全熔40Ar/39Ar定年技术的应用,40Ar/39Ar定年方法具有了足够高的测试精度和稳定的低本底水平,可以满足测试极低钾元素含量的硅质岩样品的要求。利用多组矿物颗粒测试数据计算等时线年龄的方法可以很好地去除过剩氩对硅质岩年龄的影响。本文利用激光全熔40Ar/39Ar定年方法对新疆准噶尔盆地边缘的两个硅质岩样品进行了定年研究。采自白碱滩地区的08BJT-3样品的年龄测试结果为294±14Ma,该年龄结果与硅质岩样品所处的晚石炭世地层沉积年代基本一致。采自卡拉麦里地区的KML-2样品的年龄测试结果为266±14Ma,该年龄结果与强烈变形改造硅质岩样品的卡拉麦里构造变形带活动年代十分一致,表明激光全熔40Ar/39Ar定年方法可以准确地对硅质岩进行定年。     

渤海湾西北部潮间带沉积物激光法与筛析沉降法结果的比较

对渤海湾西北部潮间带16个样品分别进行了激光法与综合法（筛析沉降法）粒度测量。两种方法所获结果的相关分析表明,激光法测得的〉63μm的砂的百分含量平均仅比综合法低5％,相关系数高达0.9,相关性显著。两种方法测得的粉砂和粘土含量相关系数分别为0.39和0.48。进一步将〈63μm部分分为6个粒级对比两种方法的异同,结果显示〈1μm、1～2μm、2～4μm、4～8μm、8～16μm和16～63μm部分的相关系数分别为0.24、0．7、0.7、0.61、0.61和0.37。据此认为,16个样品粒径〈1μm和16～63μm部分两种方法的结果不能对比,其余粒级的激光法结果,通过各自的回归方程,可谨慎地代替传统的综合法。     

山东玲珑金矿床成矿流体地球化学特征

玲珑金矿床第一成矿阶段与含金黄铁矿共生的石英中主要发育4种类型的原生流体包裹体:Ⅰ气液两相,Ⅱ含CO2三相,ⅢCO2,Ⅳ单液相包裹体。流体包裹体成分激光拉曼光谱分析及测温结果显示:①Ⅰa型包体,气液比10%~15%,均一温度为162.7~235.6℃,w(NaCl)(盐度)为4.65%~7.59%,气相平均摩尔分数为:H2O 96.48%,CO22.4%;②Ⅰb型包体,气液比30%~45%,均一温度266.9~349.2℃,w(NaCl)为10.8%~13.4%,气相平均摩尔分数为H2O 69.75%,CO224.74%;③Ⅱ型含CO2包体,CO2相所占比例为20%~90%,其均一温度为193.5~321.6℃,w(NaCl)2.9%~5.3%,CO2相中,H2O的摩尔分数为27.72%,CO2为70.6%。包裹体成分分析及测温结果综合研究认为,玲珑金矿成矿过程中存在大气降水热液与地幔来源流体的混合作用,前者与从流体中分离出的富CO2流体混合,以不同比例被捕获形成Ⅱ型包体;而与分异出CO2后的CO2不饱和地幔流体混合,被捕获形成Ⅰb型包体。两种流体混合导致的含矿热液物化条件变化对金的沉淀成矿具有重要意义。     

阿尔泰南缘麦兹盆地萨吾斯铅锌矿床控矿铁闪石矽卡岩的40Ar/39Ar年代学研究

萨吾斯矿床位于麦兹盆地东部,是一个新近发现和勘探的铅锌矿床。萨吾斯铅锌矿床赋存于下泥盆统康布铁堡组上亚组凝灰岩、流纹岩及其沉积碳酸盐夹层,矿（化）体直接受石榴黑云矽卡岩和铁闪石矽卡岩控制,表现出火山喷流-沉积成矿和矽卡岩矿床的双重特征。这两类矿床的重要区别之一是同生和后生成矿。对主要矽卡岩矿物铁闪石进行精确的Ar-Ar年龄测定,将其与康布铁堡组流纹岩的年龄对比,有助于确定萨吾斯铅锌矿床的成因。高精度、高灵敏度激光⁴⁰Ar-³⁹Ar测年方法,为解决闪石类低K矿物的定年提供了新的手段。岩芯样品SW85中,铁闪石晶粒较大、晶形发育,与闪锌矿、碳酸盐矿物和石榴子石都具有平直的边界,而不是复杂交生,不含矿物和流体包裹体,代表了相对简单均一的系统。对SW85的铁闪石做了激光⁴⁰Ar-³⁹Ar测年,其结果为412±15Ma,与康布铁堡组流纹岩的SIMS锆石U-Pb年龄（401±2.7Ma）和别斯萨拉玢岩的SIMS锆石U-Pb年龄（401±3.1Ma）在误差范围内一致,表明矽卡岩和铅锌矿的形成与康布铁堡组流纹质火山岩的喷发及其碎屑岩的沉积是同时的,成因上密切相关。其次,矽卡岩呈层状产出,局限于康布铁堡组凝灰岩及其铁锰钙质碳酸盐夹层的范围内;石榴子石为铁铝榴石、锰铝榴石,闪石为铁闪石,缺失透辉石、钙铁辉石。上述特征与接触交代矽卡岩不同,后者以钙铝榴石、钙铁榴石、透辉石/钙铁辉石为特征,闪石为角闪石。接触交代矽卡岩矿床是后成矿床,它晚于岩浆侵入体的围岩。综上所述,萨吾斯铅锌矿是一个与康布铁堡组火山喷发和浅成侵入有关的喷流-沉积矿床。麦兹盆地的控盆断裂巴寨断裂从北西端向南东发展而成。阿巴宫-库尔提断裂和琼库尔断裂是克兰盆地的控盆断裂,它们在北西撒开、向南东收敛,具有羽状张剪性断裂的特征。因此,阿尔泰南缘在早泥盆世具有活动陆缘的局部拉张性质。西伯利亚板块与哈萨克斯坦-准噶尔板块的推错,在阿尔泰南缘产生局部张剪性应力场,从而形成了上述断裂以及早泥盆世火山-沉积盆地。     

西藏拉琼锑金矿床流体包裹体特征及地质意义

正拉琼锑金矿床位于措美县西约17 km,大地构造位于青藏高原南部的特提斯喜马拉雅构造带东段,地处于印度河—雅鲁藏布江缝合带(IYZS)与藏南拆离系(STDS)大断裂之间。由于印度板块与欧亚板块碰撞之后,导致印度洋持续扩张,造成印度大陆不断向北挤压,形成喜马拉雅造山带(尹安,2000),该地区近东西向的断裂自北而南依次     

氮气、氧气和空气水合物的合成及其拉曼光谱特征

在-20℃和不同的压力下,在实验室内分别合成了氮气水合物(16MPa)、氧气水合物(13MPa)和空气水合物(15MPa),并对其N—N和O—O键伸缩振动的拉曼光谱特征进行了研究。结果表明,人工合成的水合物中的N—N和O—O键的拉曼位移与天然的空气水合物中的数据十分接近。在氮气水合物和空气水合物中,N—N键的拉曼峰值均为2322.4cm-1;O—O键的拉曼峰值在氧气水合物和空气水合物保持一致,均为1547.8cm-1。空气水合物分解的拉曼谱图表明,它不是氮气水合物和氧气水合物组成的混合物,而是由氮分子和氧分子共同生成的单一水合物,氮分子和氧分子同时进入水合物的大笼和小笼中。与空气中的氮、氧比例相比,水合物中氧分子明显富集,氮分子和氧分子的比例为2.4∶1。     

白云鄂博碳酸岩脉的显微共聚焦激光拉曼光谱分析

白云鄂博矿区发育的脉状稀土碳酸岩，由于其结晶迅速，矿物颗粒细微，其中的微小矿物的鉴定一直是一个难题。应用显微共聚焦激光拉曼光谱仪则能较好地解决这一问题。研究表明，白云鄂博地区存在富稀土白云质岩浆碳酸岩脉，早期阶段形成碱性长石和铁白云石，无稀土矿化；铁白云石常常出溶铁质而自身则形成方解石。霓石和方解石形成略晚，常常与氟碳铈矿等稀土矿物共生，出现强烈的稀土矿化；而无解理的方解石则形成于更晚的岩浆期后热液阶段，发育大量的流体包裹体，并出现强烈的铌、稀土矿化。铌铁矿分布在氟碳铈矿中和赤铁矿边缘，为热液交代作用的产物。早期结晶的矿物如碱性长石、铁白云石稀土矿化弱，岩浆晚期分异出大量的流体相，稀土元素和Sr等进入岩浆热液中，并在热液结晶矿物中富集，甚至在非平衡结晶的石英中产生强烈的稀土矿化。结合岩相学显微观察，显微拉曼探针很好的揭示了这一地质过程。同时为白云鄂博矿床铌、稀土矿化的热液交代成因提供了依据。