The global search and commercialization of alternatives and substitutes for ozone-depleting substances

The Montreal Protocol has halted 99% of global production of chemical substances that deplete stratospheric ozone, which protects life on earth from the harmful effects of ultraviolet (UVB) radiation. UVB causes skin cancer and cataracts, suppresses the human immune system, destroys plastics, and damages agricultural crops and natural ecosystems. Because ozone-depleting substances (ODSs) are powerful greenhouse gases, the Montreal Protocol also protects climate. From the authors’ perspectives in multiple roles as environmental entrepreneurs, practitioners, and authorities, this paper explains how individuals, companies, and military organizations researched, developed, commercialized and implemented alternatives to ODSs that are also safer for climate. With the benefit of hindsight, the authors reflect on what was neglected or done badly under the Montreal Protocol and present lessons learned on how Montreal Protocol institutions can be renewed and revitalized to phase down hydrofluorocarbons (HFCs).     

四川盆地东部垫江凹陷三叠系嘉陵江组岩盐氯同位素特征与成钾指标研究

垫江凹陷位于四川盆地东部,是四川盆地三叠纪时期重要的成盐凹陷之一,但当时古卤水是否达到钾盐沉积阶段,是否具备形成海相钾盐的良好条件,一直存在争议。本文通过对垫江凹陷长平3井、高探1井和ZK001井嘉陵江组岩盐样品进行化学成分分析,以及对长平3井典型岩盐样品进行氯同位素分析来判断古卤水沉积阶段和成钾条件。结果发现垫江凹陷三叠系嘉陵江组岩盐δ37 Cl值均为负值,均小于-0.32‰,最低达到-1.18‰,绝大部分岩盐样品溴氯系数大于0.31,有很大一部分样品溴氯系数超过0.45,进一步表明垫江凹陷在嘉陵江期古卤水浓缩已达到钾石盐析出阶段,与岩盐包裹体成分分析结果一致。综合气候-物源-构造因素,认为垫江凹陷三叠纪嘉陵江期气候条件炎热,物质来源丰富,存在次级凹陷,古构造条件优越,具备良好的成钾潜力。     

FY-3 A/MERS I积雪制图中NDS I指标建立及积雪判识模型研究 ——以祁连山区为例

我国新型自主的极轨气象卫星风云3号A星（简称FY-3A）上搭载的中分辨率光谱成像仪（MERSI）为大面积雪监测提供了新的遥感数据源。以中国西北祁连山区为例,分析FY-3A/MERSI传感器积雪与其它地物的图谱特征差异,建立了适用于FY-3A/MERSI的归一化差分积雪指数（NDSI）,以此为基础,构建了综合利用多光谱判别指标及土地覆盖类型（LULC）定类辅助的积雪判识模型,生成250 m分辨率的日积雪制图产品。模型通过逐步逼近的树状判别结构,去除了易和积雪混淆的部分乔木林、云、云阴影、水体、湖冰、沙（盐）地等地物,并提出应考虑积雪下覆地表特性的影响,调整设定不同LULC类型的积雪判别阈值约束,实时结合区域LULC影像进行积雪的最终判定与优化。对祁连山区2010-2011年积雪季FY-3A/MERSI影像的积雪制图应用结果表明,该资料能够客观精细地反映积雪的空间分布与动态发展过程。同时利用气象台站积雪观测记录及Terra/MODIS积雪判识结果进行对比验证,结果表明基于FY-3A/MERSI建立的积雪判识模型具有较高的精度和稳定性,特别是提高了云雪区分的效能。     

全球N-MORB和E-MORB分类方案对比

N-MORB与E-MORB是大洋中脊玄武岩常用的分类,二者地球动力学意义不同,备受学术界关注。对于N-MORB与E-MORB的分类识别标志,不同作者有不同的见解。MORB中可以根据Rb/Nd≤0.15、K/Ti≤0.11、(La/Sm)_N≤0.8、K_2O/TiO_20.09、ΔNb=1.74+lg(Nb/Y)-1.92lg(Zr/Y)0、(La/Sm)_N1、100K_2O/TiO_2≤13等7种指标来识别N-MORB,否则为E-MORB。究竟何种标志区分效果较好、比较适合大多数MORB的情况?学术界对此还较少有人讨论。为此,本文尝试利用大数据方法,采用全球全体扩张中心数据,对上述7种标志进行对比,发现(La/Sm)_N1的标志比较适合大多数MORB的情况。为此,我们将(La/Sm)_N1和(La/Sm)_N≥1的所有数据,选取La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Ba、Cs、Hf、K、Nb、Pb、Rb、Sc、Sr、Ta、Th、Ti、Tl、U、V、Y、Zr等31个元素,利用两两元素对数比值进行投图,并计算85%置信度的置信椭圆交叠率,共得出36856个元素对组合,根据最小交叠率的原则,得出使用稀土元素La、Ce、Pr、Sm和其他高场强元素Nb、Zr、Hf、Y之间的比值关系判别效果较好。我们又利用以上得出的8种元素进行投图判定,发现以La为分子或以La/Hf、La/Zr元素比值做为区分标志可以得出更好的结果。因此建议考虑应用以上元素之间的相关关系共同判定N-MORB与E-MORB。     

黄河口清水沟河道的冲淤过程与模拟

为揭示黄河口清水沟河道长时段的冲淤演变规律并建立其冲淤计算方法,分析了清水沟1976—2015年的时空冲淤演变过程,采用河床演变的滞后响应模型,考虑河口来水来沙及河道延伸与蚀退的影响,建立了清水沟累计冲淤量的计算方法。结果表明:1976—1980年改道初期清水沟改道点上游先冲后淤,改道点下游淤滩塑槽,淤积量随着下游河道展宽而增加,1980年后改道点上、下游河道冲淤过程趋于一致;受水沙条件等因素影响,1980—1986年清水沟主槽冲刷展宽,之后主槽淤积萎缩;1996年清八改汊和2002年小浪底水库"调水调沙"原型试验以来,河道转淤为冲,2002年后河道冲刷速率随时间指数衰减;河床演变的滞后响应模型可计算清水沟长时段的冲淤过程,该方法可为预测未来清水沟冲淤演变趋势提供科学参考。     

三峡库区四方碑滑坡稳定性与变形趋势预测

三峡水库建成后,库水位周期性涨落和暴雨产生的渗流作用导致大量古滑坡的复活或新滑坡的发生。以库区近水平层状结构的四方碑滑坡为例,依据库水位实际调动,将水位从175 m至145 m不同降速与50年一遇暴雨进行工况组合,计算4种工况下滑坡的稳定性及破坏概率。然后采用Geo-studio软件的Sigma模块对滑坡进行变形模拟,运用R/S分析方法判断滑坡的变形持续性,并结合野外调查情况,综合评价分析四方碑滑坡的稳定性。结果表明:滑坡在各工况下整体均处于基本稳定状态,具有低危险性;变形模拟结果显示滑坡前缘位移最大,与野外调查情况一致;各监测点Hurst指数均介于0.5~1,表明时间序列具有正持续性,在研究的时间限度内滑坡的局部破坏增强,应在汛期加强对滑坡前缘的巡查和预警。     

Chronology of the Mediterranean sea-level highstand during the Last Interglacial: a critical review of the U/Th-dated deposits

Relative sea-level (RSL) evolution during Marine Isotopic Stage (MIS) 5 in the Mediterranean basin is still not fully understood despite a plethora of morphological, stratigraphic and geochronological studies carried out on highstand deposits of this area. In this review we assembled a database of 323 U/Th-dated samples (e.g. corals, molluscs, speleothems) which were used to chronologically constrain RSL evolution within MIS 5. The application of strict geochemical criteria to the U/Th samples indicates that only ~33% of data available for the Mediterranean Sea can be considered ‘reliable’. Most of these data (~65%) refer to the MIS 5e highstand, while only ~17% could be related to the MIS 5a. No attribution to MIS 5c can be unequivocally supported. Nevertheless, the resulting framework does not allow us to define a satisfactory RSL trend during the MIS 5e highstand and subsequent MIS 5 substages. Overall, the proposed selection of reliable/unreliable data would be useful for detecting areas where MIS 5 substage attributions are not supported by confident U/Th chronological data and thus the related reconstructions need to be revised. In this regard, the resulting framework calls for a reappraisal and re-examination of the Mediterranean records with advanced geochronological methodologies.     

Geology and Mineral Chemistry of Uranium- and Thorium-bearing Minerals in Rare-Metal (NYF) Pegmatites of Um Solimate,South Eastern Desert,Egypt

The garnet muscovite granitic pegmatite of Um Solimate, in southern Egypt, represents a promising asset for strategic and economic metals, especially Bi–Ni–Ag–Nb–Ta as well as U and Th. The ore bodies occur as large masses, pockets and/or veins of very coarse-grained pegmatites, which consist mainly of K-feldspar, quartz and albite with subordinate muscovite, garnet, and biotite. Radiometric data revealed that eU- and eTh-contents of the pegmatites reach up to 39 ppm and 82 ppm, respectively. The studied pegmatites are enriched in primary U and Th minerals (uraninite, coffinite, thorianite and uranothorite) as well as Hf-rich zircon and monazite, which give rise to anomalous radioactive zones. Niobium-tantalium-bearing minerals (i.e. ferrocolumbite, microlite and uranopyrochlore), xenotime, barite, galena, fluorite, and apatite are ubiquitous, and, consequently, the studied pegmatites belong tothe Niobium–Yttrium–Fluorine-type (NYF) family. The noble metal mineralization includes argentite (Ag2S), native Ni and Bi as well as bismite and bismoclite. In addition, beryl and tourmaline are observed in pegmatites near the contact with metasediments and ultramafic bodies. The observed compositional variations of Ta/(Ta+Nb) and Mn/(Mn+Fe) ratios in columbite (0.08–0.45 and 0.11–0.57, respectively) and Hf contents in zircon (3.54–6.46 wt%) may reflectan extreme degree of magmatic fractionation leading to formation of the pegmatite orebody.     

基于多源遥感影像的长春市城市建成区提取

夜光遥感影像记录的城市灯光与人类活动密切相关,已广泛应用于城市信息提取。珞珈一号作为新一代夜光遥感数据源,比以往的夜光数据具有更高的空间分辨率和光谱分辨率,可以更清晰地表达城市建成区范围和内部结构。本文利用珞珈一号夜光遥感影像,通过人类居住指数（human settlement index, HSI）、植被覆盖和建筑共同校正的城市夜光指数（vegetation and build adjusted nighttime light urban index, VBANUI）及支持向量机（support vector machine, SVM）监督分类3种方法对长春市城市建成区进行提取,并与利用NPP/VIIRS（suomi national polar-orbiting partnership/visible infrared imaging radiometer suite）夜光遥感影像、采用同样方法得到的结果对比。结果显示：本文提出的VBANUI提高了传统植被覆盖校正的城市夜光指数（vegetation adjusted nighttime light urban index, VANUI）的提取精度,使用珞珈一号夜光遥感影像通过VBANUI提取的城市建成区结果最优,其Kappa系数为0.80,总体分类精度为90.74%;使用珞珈一号和NPP/VIIRS夜光遥感影像通过HSI按最佳阈值提取城市建成区的Kappa系数分别为0.75和0.72,总体分类精度分别为88.27%和86.54%;复合数据的SVM监督分类法中Landsat-NDBI、Landsat-NDBI-VIIRS、Landsat-NDBI-LJ和Landsat-NDBI-LJlog的Kappa系数分别为0.602、0.627、0.643和0.681,总体分类精度分别为81.11%、81.52%、82.25%和84.48%。研究结果表明：3种提取方法下,均为使用珞珈一号夜光遥感影像的结果优于使用NPP/VIIRS夜光遥感影像的结果,证明相比于NPP/VIIRS夜光遥感影像,珞珈一号夜光遥感影像更适用于城市尺度的建成区范围提取。     

俄罗斯-蒙古地学断面地壳模型的地质-地球物理资料综合研究

地学断面是指地壳的垂直剖面,主要通过对地质和地球物理资料的综合分析来揭示构造带的性质及其空间关系。横断面的研究所采用的数据基本包括100 km宽区域地质图、上地壳的地质剖面图、重磁图(沿横断面的重磁剖面图)以及地壳的地震波速度、密度和其他地球物理属性的剖面图。这些数据被用于构建综合的数据剖面图(结果图),以展示各种地球动力学条件下(裂谷、海洋、碰撞带、造山盆地、大陆地台和岩浆弧,包括安第斯岛弧、活动大陆边缘、海沟、弧前和弧后盆地)的特定的岩石组构。本项目的研究目标是根据研究区现存的地质和地球物理数据的综合解释,统一图例,建立研究区深部剖面,以确定地体的空间关系及其在板块构造方面的地球动力学性质。 前人已分别对东西伯利亚南部和蒙古境内的多个地体进行了构造划分,并对它们的地球动力学性质和时空关系进行了分析。研究结果显示该系列地体为早古生代、中晚古生代和晚古生代—早中生代的岛弧和微大陆。此外,研究还识别出了中—晚古生代和晚古生代—早中生代安第斯型活动大陆边缘、晚古生代—早中生代被动大陆边缘和早白垩世裂谷。与岛弧和安第斯型活动大陆边缘相关的岩体被推覆至相邻大陆和微陆块上,部分推覆宽度可达150 km。目前已开展泥盆纪到晚侏罗世时期蒙古-鄂霍次克海地区的古地球动力学重建。 “非地槽”型花岗岩类岩浆作用在板块构造方面找到了直接且合理的解释,其中泥盆纪—石炭纪和二叠纪—三叠纪岩浆作用区域对应于安第斯型活动大陆边缘,中—晚侏罗世岩浆作用则与西伯利亚/蒙古-中国大陆板块碰撞有关。碰撞岩浆作用中亚碱性(地幔)元素的存在及其所在的构造区域在很大程度可以说明蒙古-鄂霍次克海闭合后,巨厚大陆岩石圈下曾经发生过持续的大洋裂谷活动(地幔热点)。在早白垩世时期,大陆裂谷活动影响到了同一时期正在发生的大陆汇聚作用。 西伯利亚南部边界大部分具有安第斯型活动大陆边缘性质,这也是蒙古—鄂霍次克缝合线沿线蛇绿岩数量较少的原因。因为当汇聚大陆一个具有安第斯类型的活动边缘,而另一个具有被动边缘时,前者的大陆地壳会最终逆冲到后者之上,并因此破坏掉先前出露的蛇绿杂岩体。部分被破坏的蛇绿岩块是俯冲带保留下来的海山残余,其可能成为增生-俯冲楔体的混沌复合体的一部分。然而,由于快速俯冲作用,这种楔形体在晚二叠世—早侏罗世的积累并不是西伯利亚活动边缘的典型特征。 沿地学断面综合的地质和地球物理资料分析表明,亚洲大陆是在显生宙时期由部分前寒武纪微陆块构造拼贴而成的。前寒武纪地块间存在不同宽度的已变形且剥蚀强烈的显生宙火山弧,它们也被归类为特定地体。