Open star clusters in the spiral arms of our Galaxy

We consider the age distributions of open star clusters attributed to three segments of Galactic spiral arms. The smoothed distributions of clusters on the age-Galactocentric angle plane show a great nonuniformity. The time dependence of the formation rate of Galactic disk clusters recovered by taking into account selection effects and dynamical evolution of clusters shows that, on average, the formation rate of open star clusters decreases with time. This is in agreement with the increase in star formation rate into the past, as follows from the study of this process by the method of stellar population synthesis. The present time is the epoch of a current maximum of the cluster formation rate. In addition to the current maximum, there have been at least three more maxima with a period of 300–400 Myr and a duration of no more than 300 Myr. The age distributions are consistent with the pattern of star formation governed by the successive passages of density waves through each examined volume of the Galactic disk. The spiral structure becomes more complex when passing from the inner regions of the Galaxy to its outer regions.     

海洋沉积物中氧化还原敏感元素对水体环境缺氧状况的指示作用

近年来由于人为污染水体富营养化加剧,缺氧区面积不断增大,利用沉积物中氧化还原敏感元素反演水体缺氧情况已经发展成为海洋化学领域的热点研究方向。本文详细阐述了氧化还原敏感元素的富集机制,并总结了利用沉积物中氧化还原敏感元素在不同氧化还原条件下的富集程度反映海水缺氧程度和底质氧化还原状况的一系列指标,如Re/Mo、Cd/U、Th/U、V/Sc、V/(V+Ni)值,U—Mo共变模型,δ~(98/95)Mo,多指标微/痕量元素模型以及氧化还原敏感元素-有机质共变模型等。沉积物中Re、Mo含量、Re/Mo值、自生Mo/U值、Th/U值对上层水体缺氧和氧化条件区分良好,可定量指征上层水体的缺氧情况。沉积物中Re含量近似于1 ng/g(地壳值),Mo含量1μg/g(地壳值),Re/Mo值接近0.3×10~(-3),Mo—U富集系数比为(0.1～0.3)×现代海水,Th/U值2,可指示氧化环境;Re含量在10～30 ng/g,Mo含量近似于1μg/g,Re/Mo值10×10~(-3)～30×10~(-3),Mo—U富集系数比1×现代海水,Th/U值在0～2范围内,可指示缺氧环境;Re含量30 ng/g,Mo富集达到20～40μg/g,Re/Mo值接近0.7×10~(-3)(海水中Re/Mo值),Mo—U富集系数比为(3～10)×现代海水,可指示极度缺氧的硫化环境。Mo_(EF)—U_(EF)交会对数坐标图、氧化还原敏感元素-有机质共变模型指标可定性分析上层水体的缺氧情况;V/(V+Ni)值对于次氧化沉积物指示效果不佳;Cd/U值在次缺氧条件下的变化机制复杂,还需进一步研究。生物扰动、成岩作用、人为污染、水体局限、高有机碳通量、Fe、Mn氧化物循环等因素通过影响氧化还原敏感元素在沉积物中的富集与迁移,从而影响氧化还原敏感元素指标的应用,应剔除有机质吸附与陆源输入等非自生部分的影响,结合各种指标互相印证,综合判别水体氧化还原状态。     

河南嵩县土地庙沟铅锌矿床有关的花岗岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb测年和Hf同位素特征及其地质意义

土地庙沟铅锌矿床是豫西南铅锌银多金属成矿区域的重要组成部分。本文以与土地庙沟铅锌矿床成矿关系密切的栗扎树岩体为研究对象,利用LA-ICP-MS锆石U-Pb测年和Hf同位素分析方法,探讨岩体成岩时代及其与矿床成矿时空相关性。岩体测得的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄加权平均值分别为141.6±1.3Ma（样品YZY-G07）、135.5±1.6Ma（样品YZY-G08）、116.2±1.2Ma（样品YZY-G01）,Hf同位素分析二阶段模式年龄为1724Ma~2244 Ma,表明成岩物质主要来源于地壳,并结合矿床特征,与栾川-维摩寺断裂北侧的合峪、伏牛山、太山庙相比,从早到晚,140Ma、135Ma、117Ma均有较好的对应关系。根据形成于140Ma左右的花岗岩浆活动,结合岩石地球化学、矿床地质特征、同位素特征等资料,并与华北克拉通南缘南泥湖矿田的成矿构造热事件对比,可推断出矿床为早白垩世早期同一构造-岩浆-流体成矿事件的产物,为矿山企业勘查找矿提供了科学依据。     

辽宁省积雪对自动气象站观测地气温差的影响

利用1971—2016年辽宁省61个气象站气温、地表温度、积雪日数和积雪深度资料,分析了积雪的保温作用及其对地气温差的影响。结果表明：更换自动站前后地表温度观测方式的差异导致地气温差显著增大,地气温差的增大程度受所在区域积雪日数、积雪深度的影响显著。在积雪期较长、积雪较厚的地区,积雪引起反照率增大,使得雪面温度降低,导致雪气温差减小,而雪的保温作用使得地气温差显著增大。因此,更换自动站前地（雪）气温差与积雪日数呈显著负相关,而更换自动站后地气温差与积雪日数呈显著正相关。各台站之间地气温差随积雪深度的变化系数差异较大,为0.045~0.858 ℃?cm^-1,在年平均积雪日数＜40 d、年平均极端积雪深度＜10 cm的区域,积雪的保温作用随积雪深度增大而显著增大;在年平均积雪日数＞40 d、年平均极端积雪深度＞10 cm的区域,10 cm以下的积雪对土壤保温作用随积雪深度增大显著,当积雪深度＞10 cm后,其保温作用随积雪深度增大的幅度明显减小。     

大气影响下平顶山膨胀土地表蒸发研究

为探索膨胀土的蒸发特征,对平顶山市区膨胀土进行了不同初始含水量土体的室内和室外蒸发试验研究,测试了蒸发过程中土体含水量在不同深度的变化。对室内、外试验结果及其差异性进行了分析,发现室内和室外土样的蒸发强度差别较大,但是蒸发系数相差不大,蒸发系数与土体含水量、含水量梯度有较强的相关性。地表土体接近饱和时,蒸发系数在1上下波动。随着蒸发的持续,蒸发系数随地表含水量降低而下降,含水量梯度随地表含水量的降低而升高。当地表含水量达到残余含水量时,含水量梯度达到极大值,持续蒸发含水量梯度将继续减小。土体蒸发系数与蒸发历时进行拟合,呈较好的对数关系。     

粤东塘唇石英脉型钨(锡)矿床地质特征、成矿时代及其找矿意义

塘唇钨(锡)矿是近年来新发现的一个具有大型规模找矿潜力的石英脉型矿床.矿床产于粤东龙窝花岗闪长岩岩体西部外接触带,赋矿地层为下侏罗统金鸡组碎屑岩,该层位是南岭及邻区石英脉型钨锡矿的最新赋矿地层.在详细的野外地质调查基础上,对矿床含钨石英脉中的白云母进行⁴⁰Ar-³⁹Ar测年,获得白云母⁴⁰Ar-³⁹Ar坪年龄为150±1 Ma,等时线年龄为149±2 Ma(MSWD=1.20),它们在误差范围内一致,为南岭地区燕山早期大规模成岩成矿作用高峰期的产物.塘唇钨(锡)矿的发现,不仅拓宽了石英脉型钨锡矿的找矿视野,还有助于完善石英脉型钨锡矿成矿规律和成矿模式,对区域下一步找矿具有重要指导意义.     

中天山基底与塔里木克拉通的构造亲缘性

中天山基底与塔里木克拉通的构造亲缘性问题涉及中亚大地构造单元的划分,倍受学术界关注.在诸多学者的研究基础上,特别是塔里木北缘物质成分和年代学成果基础上,通过区域地质调查,对托克逊县干沟与和静县阿拉沟两地的前南华纪地层序列及其岩石组合进行了专门研究,并筛选出4件浅变质砂岩样品做碎屑锆石U-Pb测年研究,获得165组年龄数据.结果表明,发育在中天山地区的前南华纪地层序列、岩石组合、地层接触关系、沉积环境与塔里木北缘的基本一致,可比性好,揭示了二者之间密切的构造亲缘性.其Th/U比值密集分布在0.4～4.0,表明岩浆锆石占绝大多数.锆石U-Pb测年产生了4个年龄峰值,分别为950Ma、1 550Ma、1 920Ma和2 480Ma,表明中天山较好地保存了元古代的4次重大构造-岩浆活动信息.这些年龄峰值在塔里木陆块均有对应岩浆体的发育,也与塔里木周缘的前寒武纪年龄谱吻合,进一步佐证了中天山基底与塔里木克拉通曾经是一个统一块体的认识.结合区域构造分析,认为中天山陆块是在南华纪以来,逐渐从塔里木克拉通拉张裂离出来的;伴随早古生代天山洋的俯冲,一个奥陶纪-志留纪火山弧发育在这个裂离的中天山陆块之上.     

天然硫化物矿物对地球深部热能的热电转化效应研究

金属硫化物半导体矿物在地壳中分布广泛,其中一些禁带宽度较窄的硫化物矿物,如黄铁矿、黄铜矿和斑铜矿等,在地热梯度下产生的天然热电势可将地球内部热能转化为电能。本文选取黄铁矿、磁黄铁矿、方铅矿、黄铜矿、斑铜矿以及斑铜矿-赤铁矿-辉铜矿集合体等天然硫化物矿物样品,研究了其热电特性。研究结果表明,300～700K下,除磁黄铁矿具有低塞贝克系数和超高电导率而表现出金属导体的电输运行为外,黄铁矿和黄铜矿为n型半导体,斑铜矿和斑铜矿-赤铁矿-辉铜矿集合体为p型半导体,具有150～500μV/K的显著塞贝克系数和5～95 S/cm的电导率,说明样品在地热梯度下具有产生显著热电效应的能力。根据激光闪射法测得的热扩散率以及样品的理论比热、密度计算热导率,斑铜矿及硫化物矿物集合体样品表现出小于1 W/(m·K)的低热导率,说明样品在局部热源影响下可形成较大温差。根据热电基本理论和地热梯度构建天然热电效应模型,对硫化物半导体矿物集合体产生的天然热电势、额外地表电流密度及热电转换效率进行了模拟计算得出经验公式,发现硫化物半导体矿物在300～650 K条件下能产生100 m V左右的天然热电势,产生的最大热电转化率可达4‰,且可以通过偶极电流源模型计算矿物体产生的额外地表电流密度。研究认为硫化物半导体矿物可能作为天然热电转换介质深刻影响地球内部能量的转化与传递过程。     

水平分层胶结充填体损伤本构模型及强度准则

以矿山分层充填为背景,针对水平分层充填体,提出了初始分层损伤、荷载损伤与总损伤的概念;利用损伤力学理论,考虑分层效应,建立了充填体损伤演化及本构模型;基于全微分方法构建了考虑分层效应的充填体强度准则。开展了不同分层充填体力学特性试验。研究结果表明：所建立的分层充填体损伤本构模型及强度准则理论曲线与试验曲线高度吻合,验证了模型的正确性;初始分层损伤随分层数增多,呈现 的二次多项式递增,分层效应与荷载耦合作用劣化了充填体总损伤;充填体总损伤率呈先增大后减小趋势。在峰值之前,分层数越多,则总损伤率越大;而峰值之后,分层数越多,则总损伤率越小,且总损伤率最大值随分层数增多而增大。