Fe-Cu-Zn-Mo同位素示踪氧化还原过程

非传统稳定同位素（Fe-Cu-Zn-Mo）理论与数据相结合提高了科研工作者对地质体系氧化还原过程的理解。本文对这一相对较新的领域进行了综述,包括与氧化还原过程相关的同位素分馏理论和实验约束、时空尺度下的氧逸度以及同位素示踪氧化还原过程。稳定同位素理论预测,Fe-Cu-Zn-Mo同位素应该对氧化还原状态的变化能够做出响应。结果表明,Fe同位素作为岩浆过程、表生过程、俯冲带流体性质"氧逸度计"应用前景广阔;Cu同位素在岩浆、热液、陆地系统可以很好地示踪氧化还原过程;Zn同位素由于络合过程分馏已经被用在许多不同环境中作为含硫/碳流体迁移的敏感示踪剂;Mo同位素作为古氧逸度计可有效重建古海洋-大气氧化还原状态。     

有机碳同位素示踪古环境变化研究

对有机碳同位素示踪环境变化的原理、研究对象、取得的进展和存在的问题等进行了详细研究，认识到C～H键比C-O键有利于富集^12C，从而导致生物或有机碳δ^13C为极低的负值，使有机碳与无机碳之间存在显著的碳同位素差异。光合作用类型的不同使植物分为C3，C4和CAM3种类群，并导致不同类群的植物具有不同的碳同位素组成，C3植物δ^13C=-20‰～-32‰，平均-28‰，而C4植物δ^13C=-9‰～-17‰，平均-14‰。气候环境的差异影响了光合作用的类型和强度，使不同环境的植物类群特征不同，不仅造成植物组合的碳同位素组成不同，而且导致不同食性的动物牙齿等化石的碳同位素组成的差异，甚至相应的无机碳同位素的变化，因此生物链及其衍生物的碳同位素研究也就成为反演某一地区或某一时期气候环境的有效手段。被作为研究对象的地质记录可分为有机和无机两类，有机类主要包括树轮等植物化石、牙齿等动物化石、煤等陆相沉积有机质、海相沉积有机质、土壤(前者的衍生物)，这些研究对象分别适合于目的不同的环境研究，并获得了较好的效果。进而发现有机碳同位素在研究重大生物灭绝事件、C4植物起源、地球早期生命起源、地外生命存在与否、矿产资源形成时的有机质作用等问题上将有重要作为。     

基于迁移学习方法的山东冷云冰晶特征分布研究

为分析冷云中冰晶的分布特征,揭示冰晶增长演变机制,根据冰晶形状和尺度特征分为8类并进行标注,同时标注1类隔断栏进行数据质量控制,将9类标签图像整合并建立图像集,利用迁移学习VGGNet16方法进行识别训练,经训练模型分类准确率达98%。将模型应用到秋季冷云冰晶特征研究中,选取3次积层混合云和3次层状云降水过程,分析冰晶形状在不同温度区间的占比及冰晶谱变化特征,结果表明,温度通过影响冰晶基面与棱面的比值来决定冰晶初始形状分布,相同温度区间积层混合云内球状冰晶和线型冰晶占比高于层状云,低于-12℃后各类冰晶占比相对固定;积层混合云内线型冰晶直径集中在300~800 μm,冰晶谱呈多峰分布,聚合体直径大于600 μm,冰晶谱首尾两端浓度相当,球状冰晶直径集中在120～300 μm,冰晶谱呈单调下降趋势。     

The Weixi High-silica Granitoids in the Central Sanjiang Orogenic Belt, Southwest China: Implications for Growth of the Continental Crust

High-silica granitoids record the formation and evolution of the continental crust. A new intrusive complex has been recognized among silicic volcanic rocks of the Weixi arc, Southwest China. The intrusions consist of granites, granitic porphyries, and granodiorites. Zircon U-Pb age data indicate that the Weixi granitoids formed at 248–240 Ma and were coeval with silicic volcanic rocks of the Weixi arc. The Weixi granitoids are enriched in Rb, Th, and U, depleted in Ba, Sr, Nb, Ta, and Ti, and have high light/heavy rare earth element ratios and slightly negative Eu anomalies. The Weixi granitoids have negative εNd(t) values (?9.8 to ?7.8) and negative zircon εHf(t) values (?12.02 to ?5.11). The geochemical and isotopic features suggest the Weixi granitoids were derived by partial melting of ancient crustal material. The Weixi granitoids and silicic volcanic rocks were derived from the same magma by crystal accumulation and melt extraction, respectively, and they record the formation of a continental arc in the central Sanjiang orogenic belt.     

Investigations of the effects of manganese addition to Dry Creek Saltfield brines

Trials conducted at Dry Creek, a solar saltfield north of Adelaide, Australia, indicate that manganese, as manganous sulphate, can increase both the purity and strength of salt crystals grown at an ambient or neutral-slightly acid pH range resulting in a salt suitable for high purity uses. The improved load bearing strength of the crystals indicates that manganous sulphate could also be useful in salt floor maintenance. However, the impact of an apparently slight rise in pH to 8.5 was significant. Crystals produced at the higher pH from the manganese enriched brine were opaque with many tiny, almost colloidal crystals. The salt did not drain well, had low load bearing strength and was notably impure.     

黄铁矿型结构的晶体化学

本文根据特征离子坐标变化的特点，对黄铁矿型结构微变规律性进行了讨论，作了一些规律图，总结出：成分的变化控制着ｕ值的变化，ｕ值的变化影响着晶体结构微变化。ｕ值发生变化，ＭＸ６反三方柱的顶面和底面中３轴相向或相背移动，ｕ值增加愈接近正八面体，ｕ值发生变化，Ｘ（Ｍ３Ｘ）三方锥底面的方位不变，但锥顶（Ｘ７）和锥体内的（Ｘ１）的坐标要变化，它们会沿着锥的中轴线相向或相背移动，形成扁平型的三方锥，最后得出：当     

徐家围子断陷深层天然气的形成

通过对松辽盆地徐家围子断陷深层天然气的地质和地球化学分析 ,揭示了天然气的成因特征和形成过程。该区天然气的分子组成和同位素组成均显示出较大的变化 ,甲烷是天然气中的主要组分 ,质量分数在 57.4 % - 98.2 %之间 ,平均为 90 .1%。主要非烃气体是CO2 和N2 ,平均质量分数分别为 4 .9%和 3.2 % ,且CO2 质量分数变化范围较大。气体同位素分析结果表明 ,甲烷同位素显示煤型气特征 ,而乙烷和丙烷的同位素显示油型气的特征 ,表明徐家围子深部除煤和Ⅲ型干酪根作为主要气源外 ,仍有一定含量趋于生油的Ⅱ型干酪根作为次要气源 ,实测和计算结果证实天然气主要是有机质在高成熟阶段形成的产物。运移过程中和成藏后的次生变化使天然气的组成和同位素面目变得非常复杂 ,尤其是由盖层微渗漏造成的蒸发分馏作用使同位素出现倒转。徐家围子断陷深层煤型气的发现为该区油气勘探展示出了更广阔的前景。     

地下水硝酸盐污染的同位素研究进展

土壤原生氮、无机化肥和动物粪便等氮源中15N富集程度存在差异,使得利用稳定同位素N(δ15N/14N)能有效识别地下水中NO3-的来源。但N不是一个稳定的示踪剂,地下水中NO3-的δ15N是N源的初始δ15N值、后期进入含水层的迁移路径中和地下水流运动途径中不同形态的N之间相互转化过程,如矿化、吸附、硝化和反硝化作用,发生的同位素分馏作用后的综合反映。利用地下水中NO3-的δ15N确定其来源必须首先确定分馏作用是否发生及其反应程度。本文重点探讨了判断分馏作用是否发生及其反应程度的方法,总结了N同位素判别地下水NO3-污染源方法的发展历程,并指出未来研究工作应该以硝酸盐在包气带中的迁移转化规律为重点。     

钠基蒙脱土水合演化机制

为了查明钠基蒙脱土的水合演化过程,以天然钠基蒙脱土为研究对象,开展在相对湿度（ ）为0～0.98区间的水汽等温吸-脱附试验,通过吸附速率曲线、BET曲线界定钠基蒙脱土各水合阶段及相应的水合主控因素;通过测定晶层 值变化规律,从吸附水影响黏土矿物晶层厚度的角度探讨钠基蒙脱土的水合演化特征;基于傅里叶红外光谱,从水分子结构伸缩振动信息角度对钠基蒙脱土水合演化过程进行定性定量验证;通过热重/差热分析,以吸附水相变所需能量与吸附水重量变化的角度解释钠基蒙脱土的吸附水特征与其水合机制的关系。试验结果表明：在较低相对湿度下（0 0.15）,以钠基蒙脱土矿物外表面吸附为主,形成表面吸附水;0.15 0.40为钠基蒙脱土层间阳离子水合阶段;0.40 0.98,为晶层内外表面水合阶段,水分子逐步完整的包裹蒙脱土,形成多层吸附层。钠基蒙脱土的水合演化过程受控于层间钠离子与晶层基面,层间钠离子的水合能影响了钠基蒙脱土水合演化的起始顺序。     

Evaluation of the Residual Mass Fractionation in High-Precision Cr Isotopic Analysis with TIMS

The Cr isotope ratios of terrestrial and extra-terrestrial materials are emerging as one of the most important tracers in geosciences. Previous studies on Cr isotopic measurements using TIMS have found that there is residual Cr isotopic fractionation between the mass-fractionation-corrected ⁵³Cr/⁵²Cr and ⁵⁴Cr/⁵²Cr ratios, which may cause an offset of obtained ratios from the reference values. The residual fractionation was thought to be caused by the evaporation of Cr-oxide species during thermal ionisation, but the mechanism by which this residual fractionation could be reduced remained unclear. Here we revisit the issue of residual fractionation and propose that this problem can be alleviated by utilising W filaments instead of conventionally used Re filaments for Cr ionisation. Using W filaments, the formation of CrO⁺ was suppressed during heating as the filament temperature was ~ 100 °C lower than when Re filaments were used. In repeated measurement of a carbonaceous chondrite, the intermediate precisions of ⁵³Cr/⁵²Cr and ⁵⁴Cr/⁵²Cr ratios in the W filament runs were two to three times better than those of the Re filament runs. Therefore, the new finding of this study will be of key importance for future studies of Cr isotopes for terrestrial and extra-terrestrial materials.