地球圈层之间相互作用对白垩纪大洋缺氧与富氧过程的制约

白垩纪诸多地质事件中,以黑色页岩为特征的大洋缺氧事件和以红层为特征的大洋富氧环境尤其引人关注。本文探讨了白垩纪大洋从缺氧到富氧转化的过程与机制,认为上述沉积事件是地球圈层之间相互作用的结果。白垩纪岩石圈剧烈的岩浆活动,是缺氧、富氧事件发生的源动力,水圈、大气圈、生物圈的共同作用是沉积事件发生的结果。具体过程为:白垩纪大规模的火山喷发,改变了海陆面积的对比,并引起地球内部大量热能释放和大气中CO_2气体浓度的升高,最终导致大气温度的升高。海水温度的升高和CO_2浓度的增加导致海洋环境中溶解O_2的降低,缺氧事件随之而产生。同时,海底岩浆喷发在海底产生大量的富含铁元素的基性和超基性岩石,通过海底风化和热液活动,铁元素从岩石圈进入水圈。海水中的铁元素是海洋浮游植物宝贵的营养盐类,其含量的增加可激发浮游植物的大规模繁盛,而这一生命过程可以吸收海水中大量的CO_2,并且产生等量的O_2。随着海水中O_2浓度的不断升高,以富含Fe3+的红色沉积物为特征的海洋富氧环境出现。藏南和深海钻探、大洋钻探典型剖面的数据证实大洋缺氧和富氧发生的韵律性,即缺氧事件之后往往伴随富氧环境的出现。研究认为,白垩纪大洋缺氧和富氧事件是同一原因导致的不同结果,地球圈层相互作用是其根本制约因素。由岩浆活动引起的缺氧事件和同样由其造成的富氧环境,其机制存在明显的差异,前者以物理、化学过程为主,后者除此之外还演绎了更为复杂的生物-海洋地球化学过程。     

松辽盆地青山口组二段下部湖泊水体环境变化

以松辽盆地李家坨子露头剖面为研究对象,利用热解和生物标志化合物数据研究了青山口组二段下部(K_2qn~2)的沉积水体环境。该剖面样品成熟度均较低,氢指数和氧指数分别介于210~773(mg HC/g TOC)和2~188(mg CO_2/g TOC),其交叉图表明有机质主要来源于水生生物。根据地球化学数据,整个剖面湖泊水体环境演化可分为3个演化时期:阶段Ⅰ的伽马蜡烷指数及芳基类异戊二烯/菲比值较低,结合低的重排甾烷/规则甾烷比值及姥鲛烷/植烷比值和脱羟基维生素指数交叉图,指示湖水以半咸水的缺氧条件为主。阶段Ⅱ中,24-正丙基-胆甾烷和24-异丙基-胆甾烷含量变化证明该阶段发生短时间尺度的海水入侵事件,并导致半深湖到深湖相的缺氧环境;海水入侵带来大量的海洋生物、氧气、营养有机质及含硫物质,使得湖水盐度升高并以半咸水到咸水为主;高丰度的芳基类异戊二烯化合物反映该时期水体中富含自由态的H_2S,并且伴随水体分层、透光带缺氧及化跃层上移现象。但是,阶段Ⅱ演化的后期阶段湖水以淡水到半咸水沉积为主,同时氧含量升高,指示淡水输入量增加。阶段Ⅲ沉积时期因受到半干旱气候条件的影响,水体出现高盐度、缺氧且化跃层较浅的沉积环境,此时期动荡的水体不利于绿硫细菌的生长发育及游离态H_2S的保存。     

Salt stress induced apoptotic-like changes in Thellungiella halophila

With a view of studying programmed cell death （PCD） in a halophytic plant at the molecular level, we report here that apop-totic-like changes are induced by NaCl stress in Thellungiella halophila. The dose of 300 mM NaCl induced some apoptotic-like features in Thellungiella halophila cells, including the retraction of the plasma membrane from the cell wall, nuclear condensation, DNA laddering and the release of cytochrome c accompanying the increase of caspase 3-like protease activity. This process re-sulted in ultrastructural changes of mitochondria and Golgi bodies, and the appearance of autophagic vacuoles. This suggests that T. halophila suspension cell culture is an ideal system for studying severe salt stress-induced plant PCD. The results indicate that 300 mM NaCl stress-induced programmed cell death in T. halophila cells is similar to apoptosis and mitochondria play an impor-tant role in the early stage of plant PCD.     

Physical model experiments for sediment supply to the old Rhine through induced bank erosion

A mobile-bed, undistorted physical model （1：40） has been used to investigate different sediment supply strategies to the Old Rhine through bank protection removal and modifications of groyne dimensions and configuration, which cause bank erosion. This trained channel was previously the main bed of the upper Rhine downstream of Basel （Switzerland）, but it has an artificially low flow regime since the construction of the Grand Canal d＇Alsace, a navigation canal, and a flow control dam at Kembs （France）. Training works and subsequent channel incision have also greatly reduced sediment transport rates and created a heavily armoured bed. The modelled pilot site has a groyne field on the left bank. Results show that the currently existing groynes at the site are not effective in creating high bank-side velocities conducive to bank erosion, even for flow rates significantly higher than the mean annual flow rate. The river bank has also proved to be more resistant than previously thought, allowing long stretches of bank protection to be safely removed. The physical model testing process has produced a new configuration for the groyne field, where two higher, larger island groynes are placed further apart than the three existing attached groynes. This innovative approach has proved effective, causing bank erosion for flow rates below the mean annual flow rate, with consistent erosion being observed. It has also been found that such a configuration does not pose a hazard for the Grand Canal d＇Alsace, which is situated next to the Old Rhine, through excessive bank erosion during high flow events.     

叶绿素荧光遥感在陆地生态系统碳循环和陆气相互作用中的应用研究进展

陆地生态系统通过植被光合作用可以吸收约30％的人为碳排放,在全球碳循环、减缓大气二氧化碳浓度上升等方面具有重要作用。最近10年发展起来的日光诱导叶绿素荧光遥感技术,可以监测植被实际光合作用,为全球陆地生态系统碳循环的研究提供了新的思路和方法。本文回顾了叶绿素荧光遥感产品发展及其在陆地生态系统碳循环和陆气相互作用中的应用研究进展,特别是在全球植被总初级生产力估算和陆地生态系统碳循环模型发展方面的进展,并进一步讨论了该领域研究面临的挑战和未来的发展方向。     

利用激光诱导离解光谱检测铍铝元素区分透闪石白玉产地

利用自行搭建的激光诱导离解光谱仪分析54块新疆、青海、俄罗斯产地的透闪石白玉样品,提出通过检测Be、Al元素来区分白玉产地的方法。使用波长1064 nm的激光器激发样品,4CCD光谱仪采集光谱,为避免外界条件干扰,以透闪石白玉中含量比较固定的Si元素作为内标元素测量原子谱线强度比值IBe/ISi、IAl/ISi,分别代表Be、Al元素的含量变化,重复测量10次的相对标准偏差(RSD)<3%。结果表明,新疆白玉的IBe/ISi为0.3～0.6,IAl/ISi为0.1～0.4;青海白玉IBe/ISi<0.1,IAl/ISi<0.2,显示出低Be低Al的明显特征;俄罗斯白玉的IBe/ISi分为高值和低值两个区域,部分样品的IBe/ISi>0.7,指示Be的含量较高,另一部分样品的IBe/ISi为0.1～0.5,略低于新疆白玉。研究显示Be、Al元素特别是Be元素具有较好的产地指示意义,激光诱导离解光谱技术用于鉴别白玉产地有着较好的推广前景。     

微生物地质工程技术及其应用

微生物地质工程技术是将微生物参与的生化过程加以控制和利用,来解决工程地质问题的一类新型岩土体水—力学特性改性技术。研究表明该技术具有低成本、环境友好、低能耗和过程可控的优点,是工程地质界近些年的一个热门研究内容,也是现代工程地质学科的重要发展方向。文章基于当前该技术取得的研究进展,系统总结了能被加以控制和高效利用的三种代表性微生物地质工程技术（微生物成矿作用、微生物膜作用及微生物产气作用）的原理及其应用领域。着重对研究最多、应用前景最广的微生物成矿作用改性岩土体力学特性、渗透特性、抗侵蚀性等工程性质及机理进行了阐述,并深入探讨了影响微生物成矿作用改性效果的关键因素（细菌种类、菌液浓度、环境温度、pH值、胶结液、土体性质及灌浆工艺）。此外,文章还详细论述了微生物成矿作用在地基处理、岛礁建设、防风固沙、水土保持、抗裂防渗、文物保护、地灾防治等领域的应用现状,并探讨了该技术当前面临的主要挑战及未来的重点研究方向。     

不同应力条件下断裂带结构发育特征探讨

脆性断层断裂带内部结构主要包括破碎带和诱导裂缝带两部分。断层性质、断层活动性、埋深、断层两盘（主动盘、被动盘）、岩石力学性质、距离断层远近、断层组合规律等都可以成为影响断裂带内部结构发育的因素。通过讨论不同的应力条件下断裂带内部结构的发育特征,认为正断层形成的破碎带范围较小,裂隙形态不规则,诱导裂缝带中发育张裂隙和剪裂隙;由逆断层作用形成的破碎带范围较大,诱导裂缝带主要是由张裂隙和剪裂隙组成。由平移断层作用形成的破碎带延伸较稳定。     

缺氧沉积环境的地球化学标志

缺氧沉积环境是一种能够提供多种类型矿化定位的特殊沉积环境。缺氧环境判识指标包括岩石、古生物和地球化学三方面。在缺氧环境的研究中,地球化学指标如矿物、微量元素、同位素和有机地球化学指标最为重要。因受地质历史中诸多因素的影响,地球化学指标具有一定的多解性和局限性,故只有多项参数综合应用才可更为准确地进行环境分析。     

青藏高原羌塘盆地早侏罗世晚期海螂蛤页岩及其年代地层学意义

发现于德国南部的早侏罗世土亚辛期的海螂蛤页岩相沉积是中生代最早一次,也是唯一保存在大陆地层中的全球性大洋缺氧事件的典型代表。近年中国羌塘盆地已相继发现4处海螂蛤页岩相地层。北羌塘天然气水合物钻探试验井QK-5井钻遇含海螂蛤页岩相特有化石组合的地层,厚度逾150m,是迄今所知羌塘盆地纬度最高的海螂蛤页岩相产地,其他3处分布在羌塘盆地中间隆起带以南的双湖和色哇等地。海螂蛤页岩相的分布纵贯南、北羌塘,意味着羌塘盆地在早侏罗世并没有受到中间隆起带的制约而分成南、北2个独立的沉积凹陷。北羌塘西部白龙冰河、半岛湖一带与东部雀莫措、雁石坪一带的早侏罗世沉积相截然不同,形成早侏罗世西海东陆的沉积格局。海螂蛤页岩相在羌塘盆地的发现,有助于进一步认识中生代羌塘盆地沉积和古海洋演化历史。该区以海螂蛤黑色页岩为代表的富碳沉积无论是分布面积还是沉积厚度都十分可观,对盆地的天然气水合物、页岩气及常规油气勘探具有重要的意义。