新疆西部巴楚地区晋宁期的洋岛火山岩

塔里木盆地中部有一条近东西向的重磁高异常带,火成岩露头仅见于西部的巴楚地区。采集25件晋宁期火山岩样品进行研究,地球化学特征表明岩石形成的大地构造背景为洋岛,且可清楚地区分出洋岛碱性玄武岩(亚速尔型洋岛)和洋岛拉斑玄武岩(夏威夷型洋岛),两者反映了洋盆发育的不同阶段。一件晋宁期超基性岩样品显示出岛弧岩浆岩的性质,与塔里木中部地区的闪长岩和花岗闪长岩应同为晋宁期岛弧的记录。它们可能指示一条横贯塔里木盆地中部的晋宁期古缝合线,原称的塔里木板块(克拉通)是由两个原先分隔的地块在晋宁运动时碰撞拼合而形成的,并成为罗迪尼亚超大陆的一部分。该古缝合线在震旦纪-中生代构造活动性较强,尤其是二叠纪-三叠纪的构造-岩浆事件规模较大。据此讨论了晋宁期构造-岩浆活动在认识基底形成、区域演化和油气勘探中的意义。     

中太平洋多金属结壳的地球化学特征

采用XRF和ICP AES法对中太平洋CA等6座海山的4 0多个站位的多金属结壳中化学元素进行测试与分析, 并结合其他资料对调查区结壳主要成矿元素的含量组成、特征变化、元素间的相关关系以及结壳与水深、地形等重要环境因子进行探讨.研究表明太平洋海山结壳中元素丰度特征具有多种变化类型, 中太平洋结壳主成分和成矿元素丰度明显高于马绍尔群岛, 而与西北太平洋、麦哲伦海山相近; 中太平洋结壳化学元素相关关系分析表明: Ca与P、Al与K呈显著正相关性; Mn与Al呈显著负相关性.研究还发现中太平洋结壳富Co(0.6 3%)而贫Cu(0.1 1 %)及高Fe(1 6.9%)低Mn(2 1.3%)的分布特征, 与深海多金属结核在含量分布特征上存在较大差异.与多金属结核相比: 结壳中Mn组元素含量显著降低, Fe组元素含量和稀土总量明显增大, 尤其是Co和REEs的变化最为突出。      

不同固沙区结皮中微生物生物量和数量的比较研究

沙地生态系统是温带干旱区、半干旱区的重要草地类型, 沙地的稳定性是生态系统健康的重要条件。在中国科学院沙坡头沙漠试验研究站, 笔者对不同程度固沙区结皮和流动沙丘表层中的微生物生物量和数量进行了比较研究。结果表明: 自然和人工植被固沙区结皮及流沙表层的微生物数量分布不同, 细菌数量比真菌和放线菌数量多数百倍, 在所有微生物类群中, 细菌数量最大, 微生物总数的变化取决于好气性细菌数量的多少, 但生物量却与之不同。在不同程度固沙区结皮中, 微生物生物量大小依次排列为: 自然植被区>1956年人工植被区>1964年人工植被区>1982年人工植被区>流沙区, 微生物生物量在自然植被固沙区中最多, 分别是1956年、1964年、1982年人工植被固沙区和流沙区的2.63、4.17、9.25和44.29倍, 表明微生物生物量随人工植被的栽植年代增加而增大, 在流动沙丘中最小, 而菌丝生物量方面是1956年人工植被固沙区已与自然植被固沙区十分接近。微生物生物量和数量与沙丘固定程度、人工植被栽植年代、结皮厚度、苔藓种类等均呈正相关, 人工植被栽植年代越长, 结皮越厚、微生物生物量和数量也越大。在不同年代人工植被固沙区结皮中, 微生物生物量和数量与相对稳定的自然植被固沙区相比, 仍未达到稳定状态。     

扬子克拉通后太古宙碎屑沉积岩地球化学及其构造意义

系统分析了扬子克拉通从中元古代到白垩纪不同时代8个碎屑沉积岩的主量元素和微量元素成分.这8个样品的REE分配模式与全球典型细粒碎屑沉积岩PAAS、NASC、ES及全球平均大陆上地壳一致.志留纪—泥盆纪样品以高w (La) /w (Co)、w (La) /w (Sc)、w (Th) /w (Co)、w (Th) /w (Sc) 比值为特征, 物源上表现出北秦岭的特征, 表明扬子克拉通曾与华北克拉通南缘的北秦岭在志留纪—泥盆纪对接.      

华北东南缘前寒武纪下地壳的生长和变质演化

华北陆块东南缘前寒武纪下地壳岩石主要以高级变质地体或麻粒岩地体和中生代闪长斑岩中(麻粒岩)捕虏体两种形式存在,它们为研究该区前寒武纪下地壳的形成和演化提供了极好的天然实验室。变质地体主要分布于霍邱和蚌埠地区,包括原"霍邱群"(霍邱杂岩)及"五河群"和"凤阳群"(五河杂岩)等。其中,霍邱杂岩主要由白云斜长片麻岩、石英岩、云母片岩、大理岩、变质砂岩、条带状铁建造(BIF)和斜长角闪岩等组成,但地表已被第四纪覆盖;五河杂岩主要含有石榴斜长角闪岩/榴闪岩、石榴麻粒岩、异剥钙榴岩、石榴斜长角闪片麻岩、花岗片麻岩、云母片岩、大理岩和变质砂岩等变质岩。相比较,五河杂岩大多出露地表,主要由变质的镁铁质和长英质火成岩以及表壳岩系组成,并伴生有古元古代片麻状钾长花岗岩和中生代花岗岩类,构成了"蚌埠隆起"。这些不同类型的变质岩常具有类似的峰期变质矿物,如石榴子石、单斜辉石、斜长石、金红石和石英等,结合其锆石U-Pb年龄,表明它们大多数都经历了古元古代高压麻粒岩相变质作用。综合的变质岩石学、岩石地球化学、Hf同位素及锆石U-Pb年代学研究表明,该区前寒武纪下地壳经历了幕式生长以及多阶段变质演化与改造。强烈的构造-热事件和变质改造时间主要集中于2.7~2.8Ga、2.5~2.6Ga、~2.1Ga、1.8~1.9Ga、390Ma和176Ma,而前寒武纪下地壳的形成时间≥2.1Ga。在综述、分析相关成果的基础之上,作者提出了华北东南缘前寒武纪下地壳变质岩石研究方面存在的重要科学问题与展望。     

河北承德甲山正长岩成因的Sr-Nd-Pb-Hf同位素制约

报道了华北克拉通北缘承德地区甲山正长岩的锆石U-Pb年龄及Hf同位素、主微量元素、Sr-Nd-Pb同位素组成。甲山岩体的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为111~108 Ma,代表岩体的结晶年龄,表明其侵位于早白垩世晚期。岩体高Si O2、K2O+Na2O、Al2O3、LILEs(Rb、K)和LREE,低Fe2O3T、Ca O、Ti O2、Mg O和HFSE,具有板内裂谷岩浆岩的特征,属A型花岗岩。甲山岩体εNd(t)=-5.0~-0.9,tDM2(Nd)=0.98~1.31 Ga;εHf(t)=-2.7~+4.3,tDM2(Hf)=0.90~1.33 Ga;Δ8/4=84.9~91.3,Δ7/4=-6.4~-4.0,(206Pb/204Pb)i=16.63~17.10,(207Pb/204Pb)i=15.24~15.30,(208Pb/204Pb)i=36.54~37.20。根据野外地质观察、实验岩石学以及元素地球化学和Sr-Nd-PbHf同位素示踪的综合分析,认为甲山岩体可能起源于下地壳与亏损地幔的混合源区,是华北克拉通北缘岩石圈强烈减薄、地壳伸展作用的结果。早白垩世甲山岩体形成过程中亏损地幔物质的参与指示了华北克拉通北缘岩石圈减薄和软流圈地幔上涌,记录了陆内伸展环境下与软流圈底侵作用相关的岩浆事件。     

169km以远地壳质量的重力校正值高精度计算及其数值特征

以前国内重力勘探教科书中,关于2.0 km以远地壳质量重力校正值的计算仅限于2.0~166.7 km圆形环带以内,并且采用的是直角坐标系内成立的计算公式。近年,中国地质调查局推出直角坐标系公式和球坐标系公式一起应用的重力校正值计算程序,但校正值计算涉及范围仍然局限于2.0~166.7 km圆形环带内。笔者曾推导出球壳型六面体重力场△g(zi)公式和其他与重力校正计算相关的公式,现用这些公式开展纯球坐标系内地壳质量的重力校正值高精度计算及其数值特征研究。取得的成果是:1全球陆地和海洋表面、尺度约40 km正方形网格上,169km以远地壳全部质量重力校正值计算;2中国陆地2'×2'网格上,169 km以远地壳全部质量重力校正值计算;3西藏雅江大转弯3°×2°小区地表、尺度约0.556 km正方形网格上,169 km以远地壳全部质量重力校正值计算。通过对上述全球和局部地区169 km以远地壳质量的重力校正值分布特征分析,得到如下结论:1全球重力校正值的最大值、最小值和平均值分别为106.990×10-5m/s2(87.877°E,32.271°N),-41.146×10-5m/s2(166.122°E,28.327°N)和-16.439×10-5m/s2,其数值分布特征与全球高程/海深分布特征基本一致。2在局部地区,169~1 272 km大环带的地壳质量的陆地地形校正值分布特征与该区高程分布特征基本一致。这说明,在地形高程差异大的地区,重力校正值中存在与地形高程正相关的高频成分,与以前众多专家的认识大不相同。实际上,该高频成分是由计算区本身相邻计算点之间存在较大的高程差值引起的。3无论局部地区及其周围陆高或海深变化多么大,1 272 km以远地壳质量的重力校正值均近似为数值很小的常数,可以不计算。4当局部地区及其周围高程或海深变化均很平缓时,169 km以远地壳全部质量的重力校正值也近似为常数,也可以不计算。此成果对于完善地壳质量重力校正值高精度计算有重要意义。     

地热对海洋影响的实验室模拟

This study, using laboratory experiments and scaling analysis, evaluates the influence of geothermal heating on global oceanic circulation. Upon a well-developed large-scale convective flow, an additional heat flux perturbation δF/F is employed. The increments of flow and thermal properties, including eddy diffusivity KT, flow velocity V and bottom temperature Tb, are found to be independent of the applied heat flux F. Together with the scaling analysis of convective flow at different configurations, where the flow is thermally driven in the relatively low or extremely high turbulent thermal convections or the horizontal convection, the variances of flow properties, δKT/KT and δV/V, are found to be close to 0.5% and 0.75% at δF/F=2%. This means that the small heat flux perturbation plays a negligible role in the global convective flow. However, δTb/ΔT is found to be 1.5% at δF/F=2%, which would have a significant effect in the local region. The results might provide a clue to understanding the influence of geothermal heating on global oceanic circulation. It is expected that geothermal heating will contribute less than 1% in turbulent mixing and volume flux to global oceanic circulation, so its influence can be negligible in this situation. However, when it comes to the local environment, the influence of geothermal heating cannot be ignored. For example, temperature increases of about 0.5°C with geothermal heating would have a significant effect on the physical environments within the benthic boundary layer.     

Advanced image processing methods as a tool to map and quantify different types of biological soil crust

Biological soil crusts (BSCs) modify numerous soil surface properties and affect many key ecosystem processes. As BSCs are considered one of the most important components of semiarid ecosystems, accurate characterisation of their spatial distribution is increasingly in demand. This paper describes a novel methodology for identifying the areas dominated by different types of BSCs and quantifying their relative cover at subpixel scale in a semiarid ecosystem of SE Spain. The approach consists of two consecutive steps: (i) First, Support Vector Machine (SVM) classification to identify the main ground units, dominated by homogenous surface cover (bare soil, cyanobacteria BSC, lichen BSC, green and dry vegetation), which are of strong ecological relevance. (ii) Spectral mixture analysis (SMA) of the ground units to quantify the proportion of each type of surface cover within each pixel, to correctly characterize the complex spatial heterogeneity inherent to semiarid ecosystems. SVM classification showed very good results with a Kappa coefficient of 0.93%, discriminating among areas dominated by bare soil, cyanobacteria BSC, lichen BSC, green and dry vegetation. Subpixel relative abundance images achieved relatively high accuracy for both types of BSCs (about 80%), whereas general overestimation of vegetation was observed. Our results open the possibility of introducing the effect of presence and of relative cover of BSCs in spatially distributed hydrological and ecological models, and assessment and monitoring aimed at reducing degradation in these areas.     

表层洋流对外强迫响应敏感度的数值研究

利用数值模拟研究了海表流场对外强迫（风应力和海表热通量）的响应特征,探讨了其对该类外强迫异常响应的敏感性以及较敏感区域。在确认本文所用的海洋环流模式能够较好地模拟表层海洋流场的气候状态之后,通过几个敏感性试验与控制（对照）试验结果的比较,发现海洋表层环流对海表风应力异常响应的敏感区域主要在赤道附近及大洋西边界海区;相对于热带外地区,热带海域（20°S～20°N）的风应力异常对于大洋表层环流的变化有着更重要的显著作用,它不仅会导致热带海域表层流场有较大的变化,对中高纬海区的表层流场特别是西边界流也有明显影响;海洋表层环流对海表热通量异常的响应除了在赤道附近海域明显之外,在中高纬海区也十分显著;在外强迫有同等异常幅度（20%）的情况下,大洋西边界海域对热通量的响应明显要强于对风应力的响应。此外,热通量异常还对南太平洋东海岸的洋流和南极大陆的绕极环流有较为明显的影响。