http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S167498711200148X

The Earth was born from a giant impact at 4.56 Ga. It is generally thought that the Earth subsequently cooled, and hence shrunk, over geologic time. However, if the Earth's convection was double-layered, there must have been a peak of expansion during uni-directional cooling. We computed the expansion-contraction effect using first principles mineral physics data. The result shows a radius about 120 km larger than that of the present Earth immediately after the consolidation of the magma-ocean on the surface, and subsequent shrinkage of about 110 km in radius within about 10 m.y., followed by gradual expansion of 11 km in radius due to radiogenic heating in the lower mantle in spite of cooling in the upper mantle in the Archean. This was due to double-layered convection in the Archean with final collapse of overturn with contraction of about 8 km in radius, presumably by the end of the Archean. Since then, the Earth has gradually cooled down to reduce its radius by around 12 km. Geologic evidence supports the late Archean mantle overturn ca. 2.6 Ga, such as the global distribution of super-liquidus flood basalts on nearly all cratonic fragments (>35 examples). If our inference is correct, the surface environment of the Earth must have undergone extensive volcanism and emergence of local landmasses, because of the thin ocean cover (3–5 km thickness). Global unconformity appeared in cratonic fragments with stromatolite back to 2.9 Ga with a peak at 2.6 Ga. The global magmatism brought extensive crustal melting to yield explosive felsic volcanism to transport volcanic ash into the stratosphere during the catastrophic mantle overturn. This event seems to be recorded by sulfur mass-independent fractionation (SMIF) at 2.6 Ga. During the mantle overturn, a number of mantle plumes penetrated into the upper mantle and caused local upward doming of by ca. 2–3 km which raised local landmasses above sea-level. The consequent increase of atmospheric oxygen enabled life evolution from prokaryotes to eukaryotes by 2.1 Ga, or even earlier in the Earth history.     

胶东丛家花岗闪长岩体与玲珑金矿闪长岩脉的矿物特征研究北大核心CSCD

胶东西北部中生代白垩纪岩浆活动剧烈,在许多中生代岩浆岩中常见有大量的闪长质包体和中基性岩脉。因此特选取胶东西北部的丛家花岗闪长岩(130Ma)及其岩体中的闪长质包体,和玲珑矿区的闪长岩脉(121Ma^96Ma)进行角闪石、黑云母和副矿物磷灰石、榍石的成因分析。发现角闪石均属钙质角闪石系列的浅闪石,镁指数M*在0.5~0.7之间,而黑云母均为镁质黑云母,镁指率大于0.45。结合这两种矿物的TiO2-Al2O3、MgO-FeO/(FeO+MgO)成分特点,认为其寄主岩石应源于壳幔混合作用,并且副矿物磷灰石、榍石也具壳幔特征。值得强调的是,角闪石、黑云母Mg含量较高,所以可能形成于壳幔作用较深源区。通过角闪石-黑云母矿物对温度图谱和黑云母全铝压力计进行成岩温压和深度计算,结果显示:花岗闪长岩、闪长质包体、闪长岩脉的形成温压和深度分别为:625℃~650℃,86MPa,3.24km;700℃,95MPa^118MPa,3.66km^4.17km;700℃~750℃,96MPa^111MPa,3.59km^4.45km;可以看出花岗闪长岩、闪长质包体、闪长岩脉均具壳幔混合特征,并且成岩物理条件相近,加上成岩年龄接近,所以三者可能是同一时期经过相同地质作用形成的产物。     

利用地震转换波探测地壳、上地幔构造试验

当远震P波通过地壳、上地幔速度界面时,除了产生PP型折射波,还产生一系列PS型折射转换波.这类PS转换波与初至P波之间的到时差,可用来测定地壳和上地幔构造. 转换波测深法首次在我国鲁西夏津-高唐地区和京西昌平地区进行了试验应用.为提高转换波震相识别的可靠性,在资料分析中采用了偏振滤波的方法.工作结果获得了上述两地区的深部构造剖面图.转换波法与爆炸地震法所得结果之对比表明,两者的主要界面基本一致.     

多星座实时导航中一种快速次优的选星方法

随着各国卫星导航系统的建设与完善,同一历元的可见卫星数目逐渐增加,如何对众多卫星进行选择以优化利用现有资源便显得迫切而重要。本文以获得满足设计要求的GDOP为前提,根据各时刻可见卫星数量的大小,选择适合的遮蔽仰角,以卫星空间构型的体积与GDOP关系为依据,引入计算几何学中解决三维点集的凸壳问题的增量算法,并结合导航卫星星座的自身特点,提出了对卫星位置坐标直接进行选择的一种快速次优的选星算法。实验结果表明,在GDOP满足要求且选星数较少的情况下,相对传统GDOP选星法大大减小了计算量,该方法简洁快速,能有效满足选星求解的实时性和精度要求。     

地震作用下单层柱面网壳倒塌机理分析与试验研究

考虑材料的Bauschinger效应、杆件损伤累积效应、杆件失稳及失稳后性能以及杆件失效与杆件断裂等因素分析单层柱面网壳结构的倒塌机理,并进行了试验研究.结果表明,地震作用下单层柱面网壳结构倒塌破坏主要原因是靠近纵边支座的斜杆端部形成塑性铰数量过多,甚至局部形成机构,结构整体刚度显著降低,无法承担地震作用.试验较好地证明了理论分析所得结论的正确性.     

应用rioja软件包建立有壳变形虫-环境因子转换函数

应用R语言rioja软件包的加权平均(Weighted Averaging,WA)和加权平均偏最小二乘(Weighted AveragingPartial Least Squares,WA-PLS)模型建立了长白山区泥炭藓泥炭地有壳变形虫与水位埋深(depth to water table,DWT)、pH和泥炭湿度的转换函数,为古环境定量重建奠定了基础,也提供了rioja软件包应用的实例和参考。结果表明水位埋深以WA-PLS模型最佳(预测均方根误差RMSEP为7.39 cm,R2=0.74);对于pH和泥炭湿度,WA-PLS第一分量和WA.inv都产生了最小的RMSEP和较高的R2值。pH的RMSEP为0.18,R2为0.72。泥炭湿度的RMSEP为1.95%,R2为0.62。如果泥炭剖面的有壳变形虫种类组成与本研究的训练样本集相同,水位埋深、pH和泥炭湿度可以分别以±7.39 cm、±0.18和±1.95%的平均误差进行重建。     

地幔不同深度单斜辉石含水量的高压实验

在1.5~5GPa、1100~1200℃条件下开展了含水大陆碱性玄武岩的熔融实验研究。通过红外光谱分析其中单斜辉石的结构水,计算得到其量为1173(153)×10-6～2049(197)×10-6。结果表明:当P<3GPa时,随着压力增大,单斜辉石的含水量逐渐增加,在3GPa附近达到峰值,之后随着压力的增大单斜辉石含水量又逐渐减少。单斜辉石含水量随压力的这种变化关系可能受单斜辉石中Al含量的影响。该研究为了解上地幔不同深度处水的分布提供了实验证据。     

华南东南沿海地区岩石圈电性结构

为了研究华南东南沿海地区的壳幔电性结构及其动力学背景,布设了4条大地电磁测深剖面,获得了相应的二维地电模型,并结合相关地质和地球化学信息对地电模型进行了研究。结果表明:研究区西部地壳由于碰撞汇聚作用变厚,东部地壳由于太平洋板块的俯冲作用剧烈减薄。华南东南沿海地区的岩石圈并不是简单的呈现"西厚东薄"的特征,研究区东西两端岩石圈厚度超过100km,推测西段岩石圈增厚主要形成于陆内挤压造山或陆内碰撞汇聚造山作用,而东端岩石圈增厚可能由于大洋板块俯冲时洋壳残留物叠置在岩石圈的下部所形成,而中部岩石圈的减薄与软流圈物质上侵有关,造成此区域大规模软流圈物质上侵的动力来自于太平洋板块俯冲产生的深部热扰动。     

古老大陆岩石圈地幔再循环与蛇绿岩中铬铁矿床成因

不同地区、不同时代蛇绿岩中不同类型铬铁矿岩的Re-Os同位素研究表明,在铬铁矿石或围岩中均存在极度亏损的具有大陆岩石圈地幔属性的物质。新疆达拉布特古生代蛇绿岩带中萨尔托海富Al铬铁矿岩的Os同位素组成为0.1109～0.1256,对应的模式年龄为3.5～0.6Ga;西藏班公湖—怒江中生代蛇绿岩带中东巧富Cr铬铁矿石及围岩Os同位素组成介于0.1175～0.1261,对应的模式年龄为1.5～0.1Ga;雅鲁藏布江中生代蛇绿岩带中罗布莎富Cr铬铁矿岩的Os同位素变化范围为0.1038～0.1266,对应的模式年龄为3.37～0.28Ga,而该带中不含矿的泽当二辉橄榄岩的Os同位素组成为0.1256～0.1261,没有古老大陆岩石圈地幔属性的物质存在,与新特提斯洋地幔Os组成较为接近。推测在蛇绿岩形成过程中,古老大陆岩石圈地幔参与循环有利于形成铬铁矿床,明确提出"熔体与古老大陆岩石圈地幔反应成矿"的假说,指出蛇绿岩带中存在的古老微陆块可能是找矿的指示标志。     

青藏高原地壳与上地幔成层速度结构与深部层间物质的运移轨迹

在印度洋板块与欧亚板块碰撞、挤压作用下,促使深部物质重新分异、调整和运移,并导致了地壳的短缩增厚,而且造成了高原的整体隆升和深部壳、幔物质的侧向流展。基于青藏高原腹地和周边地域地壳与上地幔的成层速度结构,特别是其特异层序的展布研究表明,青藏高原地壳巨厚,但岩石圈却相对较薄;地壳中于深20±5km处存在一低速层,层速度为5.7±0.1km/s,厚度为8±2km;上地幔软流圈顶部深度为110±10km;下地壳与上地幔盖层物质以地壳低速层为上滑移面,以岩石圈漂曳的上地幔软流圈顶面为下滑移面,在印度洋板块N-NNE向力源作用下在同步运移,即形成了青藏高原腹地和周边地域特异的大陆地球动力学环境。