Characteristics and genesis of maghemite in Chinese loess and paleosols: Mechanism for magnetic susceptibility enhancement in paleosols

Morphological characteristics and microstructures of magnetic minerals extracted from Chinese loess and paleosols were investigated using powder X-ray diffraction (XRD) and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). Our results indicate that maghemite in loess–paleosol sequences was transformed from magnetite through oxidation of magnetite. Maghemite transformed from eolian magnetite during chemical weathering has low-angle grain boundaries among maghemite nano-crystals. Some nano-crystalline maghemites with nanoporous texture resulted from microbe-induced precipitation of magnetite or transformation of poorly crystalline ferric Fe (oxy)hydroxides in presence of Fe-reducing bacteria. Aggregates of euhedral maghemite nano-crystals were transformed from magnetite magnetosomes. Both microbe-induced nanoporous magnetite and microbe-produced magnetite magnetosomes are directly related to microbial activities and pedogenesis of the paleosols. It is proposed that the formation of nano-crystalline maghemite with superparamagnetic property in paleosol results in the enhancement of magnetic susceptibility, although the total amount (weight percent) of magnetic minerals in both paleosol and loess units is similar. Our results also show that nano-crystalline and nanoporous magnetite grains prefer to transform into maghemite in semi-arid soil environments instead of hematite, although hematite is a thermodynamically stable phase. This result also indicates that a decrease in crystal size will increase stability of maghemite. It is also inferred that surface energy of maghemite is lower than that of hematite.     

Study on horizontal relative diffusion in the troposphere and lower stratosphere

The behaviour of relative diffusion theory and Gifford’s random-force theory for long-range atmospheric diffusion is examined. When a puff scale is smaller than the Lagrangian length scale, 2KTL, an accelerative relative diffusion region exists, i.e., σy∝t3/2. While the puff diffusion enters a two-dimensional turbulence region, in which the diffusion scale is larger than 500 km, or time scale is larger than 1 day, divergence and convergence are main cause of horizontal diffusion. Between the two above-mentioned regimes, diffusion deviation is given byσy=2KTL. The large-scale horizontal relative diffusion parameters were obtained by analyzing the data of radioactive cloud width collected in air nuclear tests.     

真实基流中非线性Rossby波演变特征(二):能量、结构演变及初始场影响

针对非线性的准地转正压位涡方程,利用自行设计的差分格式和高斯函数拟合得到的真实基流分布,数值研究了线性和非线性Rossby波流场结构和总能量的演变以及初值对总能量演变的影响.发现在非线性的真实基流中,线性和非线性Rossby波的相对总能量出现振荡型增长或衰减,非线性波动的振荡周期明显小于线性波动,非线性项不仅抑制能量的快速发展,也抑制能量的快速衰减;线性Rossby波的流场结构一直是以标准的正弦(或余弦)方式演变,而非线性Rossby波则是以类似椭圆余弦波的方式演变,并会出现长波调整现象;非线性Rossby波对初始场和基流结构具有强烈的依赖性,在其总能量演变过程中,可出现类似混沌的现象.     

距今220 ka以来大同盆地沉积物磁化率反映的气候变化

大同盆地地处我国季风影响的北部边缘, 第四纪以来盆地内发育厚层的河湖相地层, 其上覆盖马兰黄土或全新世沉积, 蕴含着丰富的气候环境变迁信息, 是研究气候环境变化的理想场所. 在对盆地内地层考察的基础上, 对晚近地质时期河湖相与风成相互层沉积剖面的磁化率、粒度变化进行了分析. 结果表明: 220 ka BP以来大同盆地气候变化经历了中更新世(220~199 ka BP)暖湿期、中更新世(199~138 ka BP)干冷期、末次间冰期(138~71 ka BP)暖湿期、末次冰期(71~11 ka BP)干冷期、全新世(11 ka BP至今)频繁的干冷暖湿波动变化过程, 每个阶段仍有次一级的气候波动. 大同盆地这种气候变化与深海氧同位素以及我国北方萨拉乌苏河地区、岱海等地揭示的气候变化有很好的对应, 反映出本区气候变化是对全球冰期-间冰期气候波动的响应.     

中国松辽盆地白垩纪岩石磁化率、剩磁强度与古气候意义

本文对中国松辽盆地白垩系沙河子组、营城组、登娄库组、泉头组、青山口组、姚家组、嫩江组岩石进行了古地磁系统采样,采样地区主要在松辽盆地中部、北部的大庆油田主要勘探开发区及吉林东部营城煤矿煤田钻井。采样钻井分布在西起齐齐哈尔、白城,东至哈尔滨一带的广大区域内,共计22个钻孔。对其中900余块岩样进行了磁化率、剩磁强度测量(表1),并统计了白垩系各个岩段的平均磁化率(表2)。     

烧变岩岩石学及稀土元素地球化学特征

烧变岩的研究有益于对煤层形成以来所经历的构造运动、古气候和古地理的探讨.为了获得有关烧变岩基本特征的数据资料, 本文利用扫描电镜、能谱测试、古地磁及ICP-MS等测试手段对陕北神木地区烧变岩进行了系统的岩石学及稀土元素地球化学的分析研究.剖面上将烧变岩分成烧熔岩和烧烤岩两个序列.扫描电镜观察及能谱测试显示, 各矿物均显示烧熔迹象, 除伊利石外未发现其他类型粘土矿物; 磁化率测试显示烧变岩具异常高的磁化率; 地球化学分析显示烧变岩稀土元素配分特征近于沉积岩(原岩) 特征; 纵向剖面上, 随烧变程度增大(由烧烤岩至烧熔岩) 其稀土元素总量逐渐减小, 烧熔岩稀土元素总含量较烧烤岩的要明显低; 另外, 烧熔岩表现为较明显的Ce负异常, 而烧烤岩则表现为无Ce异常, 有些甚至表现为偏正异常.      

近景摄影测量在宋陵石刻测绘中应用的几个问题

本文论述了在宋陵石刻近景摄影测量中的几个技术问题，并进行了精度估算，实际应用证明这种方法是有效的。     

近6 ka以来科尔沁沙地东部气候变化记录

 根据科尔沁沙地东部TL剖面磁化率、有机质、化学元素等气候代用指标的变化特征和14C测年结果,分析和讨论了科尔沁沙地6 ka BP以来的气候变化过程。实验数据显示,高频磁化率、低频磁化率、有机质、Al2O3含量变化趋势基本一致,且峰值段对应古土壤层,谷值段对应风成砂层。依据气候代用指标的变化将6 ka BP以来科尔沁沙地气候变化分为3个阶段：Ⅰ.6.0～4.2 ka BP,气候暖湿,夏季风逐渐增强,并占主导,冬季风较弱,与全新世大暖期对应,但存在百年尺度的气候波动,其中：6.0～5.6 ka BP,5.6～5.4 ka BP,4.9～4.2 ka BP气候暖湿;5.6～5.5 ka BP,5.4～4.9 ka BP气候相对冷干。Ⅱ.4.2～1.3 ka BP,气候相对暖湿,与上一阶段相比夏季风有所减弱,但仍强于冬季风,其间也存在次一级波动,3.7～3.6 ka BP,3.4～1.3 ka BP,气候相对暖湿,4.2～3.7 ka BP,3.6～3.4 ka BP气候相对干冷。Ⅲ.1.3～0.65 ka BP以来,气候波动频繁,后期有向暖湿发展的趋势。总体而言,区域气候变化与全球具有较好的一致性。     

GPS长距离和多测段定位中广播星历的改进方法

本文分析了广播星历误差对ＧＰＳ长基线和多测段定位结果的影响，由此提出了旨在减弱卫星轨道误差对于相对定位精度影响的一种简便而又实用的方法，即先按卫星运动的力学模型建立状态方程，其初始状态向量由某组广播星历得出，由每组广播星历建立观测方程，由数值积分得出的参考轨道由广播星历ｔｏｅ时刻的位置和速度观测值的最小二乘平差所得的改正后的轨道，不仅可消除各组广播星历间的不一致性，而且其精度也高于任何一组广播星历     

柴达木盆地昆特依盐湖磁化率特征及古气候意义

昆特依盐湖是柴达木盆地盐湖演化和古气候研究的重要对象。前人对昆特依盐湖钻孔的年代学和地球化学组成特征开展过一些研究,但由于采样间距大,限制了对成盐演化过程的深入理解。目前关于昆特依盐湖磁化率特征的研究尚未见报道。对昆特依盐湖ZK1402钻孔(35 m深)的14C年代和磁化率进行了初步研究。结果表明:1)钻孔由含盐碎屑层和盐层的互层所组成。盐层的低频磁化率值低,含盐碎屑层的低频磁化率值高。低频磁化率清晰地记录到古盐湖经历了4次显著的成盐期。钻孔的低频磁化率和高频磁化率的变化极为相似。2)低频磁化率和频率磁化率(百分比形式)呈负相关关系。3)钻孔9.6 m深处的加速器质谱(AMS)14C校正年代为23 333±255 cal a BP,24.8 m深处的年代为31 780±442 cal a BP,33.0 m深处的年代(19 259±207 cal a BP)出现倒转。钻孔24.8 m和33.0 m深处的14C年龄可能被低估。