上地幔超高压流体的金刚石压砧实验研究

地球深部流体主要是NaCl-H2O溶液,越到地球深部,它赋存的温度、压力越高,性质状态也不断变化,反之,亦然。当NaCl-H2O流体进入和脱离(上升过程)超临界状态时,其性质会发生截然不同的变化,影响着各种地质过程。使用金刚石压砧在高温高压下原位观测流体的实验,用谱学方法,结合同步辐射光源技术,成为定量化研究地球深部高温超高压流体的有效方法。作者使用同步辐射光源的红外谱研究了10GPa下的NaCl-H2O溶液;在地球化学动力学实验室研究了3GPa,650℃下的NaCl-H2O溶液红外谱,此测量方法可以提供温度压力和体积等数据,能研究其状态。NaCl-H2O溶液红外谱表明水分子主要振动谱受压力和温度影响是不同的。压力增加促使水分子主要振动谱向低波数变化。但是温度增加的效应相反。常温高压下水被压缩,结晶向紧密堆积变化。高温高压下的水有气、液、固和超临界流体各相。水分子间的氢键在近临界态开始减弱,氢键网络被破坏。     

P2P环境中的全局空间数据目录研究

P2P计算通过大量自治的节点协作共享资源与计算,为空间数据和空间操作的分布提供了新的分布式计算模式。分布在不同Peer上的空间数据库节点通过P2P协作构成一个超级全局空间数据库,全局空间数据目录是P2P环境下快速定位空间数据资源和空间计算节点的关键技术。Peer数据库节点的数据模式、元数据、资源状态参数等抽象为一系列关键词集合。全局目录基于Peer空间数据库节点的外包矩形进行动态聚类并建立P2P环境下的空间索引,支持Peer空间数据库节点的动态加入和退出,支持复杂空间查询和关键词查询。该文给出了全局空间数据目录的组织模型、P2P空间数据索引及空间资源发现算法。     

东亚季风气候对Heinrich2事件的响应:来自石笋的高分辨率记录

据湖北省神农架天鹅洞一支石笋11个230Th年龄和254个δ18O数据,建立了28.5～22.0kaB.P.同位素分辨率平均约30a的东亚季风气候变化序列。该石笋δ18O曲线与南京葫芦洞石笋记录在重叠时段基本一致,说明本区石笋δ18O反映了区域性东亚季风经向环流特征。在24.3kaB.P.左右,石笋δ18O明显正偏,持续时间近1ka,指示一次显著的弱夏季风事件,与北大西洋倒数第二次冰漂碎屑事件(Heinrich2)同步发生,可视为东亚季风气候对H2事件的响应。高分辨率的δ18O序列揭示了H2事件的内部结构特征:(1)事件发生的突变性,石笋δ18O记录指示事件发生时在100a内δ18O从-8.59‰迅速正偏为-6.75‰,振幅达1.84‰;(2)事件结束的渐变性,δ18O正偏到-6.75‰后便以阶梯状缓慢负偏到-8.86‰至事件结束,持续时间近900a。这一过程与末次盛冰期东亚季风气候H1事件表现的季风强弱转换方式基本一致,说明末次盛冰期东亚季风气候H型事件具有共同的内部结构特征。研究表明,末次盛冰期东亚季风气候H事件的突变可能受北大西洋驱动并经青藏高原冰川变化放大。     

第一原理计算过渡金属掺杂尖晶石型LiMn2O4的电子结构

尽管对过渡金属掺杂锰酸锂后放电平台的升高现象有众多实验研究,但对其机理的研究却鲜见报道.采用第一原理的密度泛函理论,计算了过渡金属M(M=Ti、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn)掺杂尖晶石型LiMn2O4的电子结构,并以此分析放电平台的升高机理.电子态密度分析发现由于M-3d能带的诱导作用,出现了新的O-2p能带,而锂脱出时获得的电子,主要是由费米能级附近O-2p能带提供的.当过渡金属M由Ti变化到Zn时,M-3d能带逐渐向低能量的方向移动,新的O-2p能带出现的位置也随之下移,当Li脱出时,需要更多的能量才能从低能量的O-2p能带上获得电子,因而体系能够获得较高的嵌入电压.     

天山乌鲁木齐河源1号冰川雪坑中pH值和电导率的季节变化及淋溶过程

自2002年9月14日至2004年9月28日,在天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区雪坑中连续观测取样,频率为1次/周。对表层雪样品和粒雪坑样品的pH值和电导率进行了分析。结果表明,表层雪的pH值和电导率具有明显的季节变化趋势,与本区域的主导山谷风风向NE和ENE密切相关。在春季,由于尘暴发生频率的增加,表层雪的pH值呈现较强碱性,电导率达到最大值;在冬季,由于原生气溶胶向次生气溶胶的转化,pH值呈现较弱碱性,电导率达到最小值。在后沉积过程中（2003年10月4日至2004年9月8日）,雪坑中不同时期的pH值和电导率呈现不同的季节变化特征和淋溶过程。电导率的峰值P1进入粒雪冰的时间比与它相对应的大粒径（直径>10 μm）微粒的浓度峰值提前40天左右;在有的雪坑中,pH值和电导率的峰值出现在污化层附近,与污化层的位置有较好的一致性,说明污化层对可溶性离子的淋溶作用可能有一定的影响。相关分析表明,Ca2+是影响表层雪中pH值和电导率变化的最主要离子。     

南极中山站电离层F2层临界频率变化特征

对南极中山站数字式电离层测高仪1995～2002年观测数据的月中值进行了统计分析,揭示了中山站电离层F2层临界频率（foF2）的主要特征：foF2存在明显的日变化和年变化;日变化存在“磁中午异常”现象;年变化中中午foF2在太阳活动低年不出现“冬季异常”,在太阳活动高年出现“半年异常”,即两分点高于两至点.本文结合中山站所处的地理位置,考虑太阳辐射电离、磁层的驱动和中性大气成分变化等因素,分析了这些现象的产生机理.     

区域性森林大火的真正成因

森林大火真正起因于地球排气中易燃还原性气体在腐殖层的临界积聚(气体体积分数大约为5%~6%)。现场气体(H2,CO)系统测量结果证实了这一点。测量结果显示,该林区腐殖层中H2、CO质量分数分别为(10~170)×10-6(本底值为0·5×10-6)和(2~60)×10-6(本底值为0·5×10-6),二者均远高于大气本底值数十到数百倍,而且未燃区的测值显然高于1998年燃区。     

济阳坳陷断裂活动和CO2气藏的关系研究

济阳坳陷在惠民凹陷和东营凹陷的地壳中各存在1个低速体,位于惠民凹陷上地壳底部的低速体是坳陷内已经发现火成岩的岩浆房以及CO2的气体库.凹陷的边界断层在10～12 km左右的深度其倾角变得平缓,并以韧性剪切方式沿拆离带向下延伸.拆离带内岩石多为糜棱岩,在岩石圈上部巨大的压力作用下,呈现韧性状态的拆离带是良好的封盖层.由于拆离带的作用,沿岩石圈下部裂缝上升的岩浆和气体等在拆离带下部聚集而形成低速体.在地壳相对较稳定期,拆离带也处于较稳定阶段并起分隔作用;如果地壳发生拉分作用,则低速体也会随之发生暂时性破裂,从而导致低速体内的岩浆和气体运移、聚集和成藏.郯庐断裂是间接的成气断裂,埕南断裂及惠民凹陷内地幔隆起区上地幔及下地壳张性断裂是直接的成气断裂;高青-平南断层以及商店-平方王断层等为输气断裂;临邑-商河断层、林樊家断层和齐河-广饶断层等是有利的输气断裂.     

大气CO2浓度升高对土壤中不同粒级碳的影响

不同粒级土壤中的碳有着不同的周转规律,在高CO2浓度条件下,它们含量的变化将在一定程度上反映土壤碳是累积还是减少,对明确土壤碳的变化趋势有重要意义.采用田间培养试验初步模拟研究在高CO2浓度条件下土壤不同粒级碳的分布.结果表明,加入秸秆培养1年,由于CO2浓度升高的原因导致在低氮(LN)、常规氮(NN)和高氮(HN)水平下土壤中碳分别增加0.01、1.10、1.22g/kg,表现为粒级＜53 μm土壤颗粒中碳分别增加1.53、2.19、2.70 g/kg.粒级＜53 μm土壤颗粒碳量的增加,主要是由于其重量分配百分数显著增加36.2%,碳浓度增加5.4%;粒级＞250μm和250～53μm土壤颗粒部分虽然其碳浓度分别增加20.8%和17.3%(P＜0.05),但由于重量分配百分数分别显著降低22.8%和36.1%,结果碳量降低.试验表明高CO2浓度导致不同粒级土壤的分配及碳浓度的变化;高氮施肥水平下有增加土壤碳量特别是小粒级土壤碳量的趋势.     

桂中—南盘江地区黔水地1井打屋坝组页岩储层含气性及可压性评价

桂中—南盘江地区的黔水地1井在直井钻探过程中获得了稳定的页岩气流,取得了石炭系打屋坝组良好的海相页岩气发现。基于钻井、录井、测井、测试资料分析,通过对打屋坝组页岩储层岩相、有机地球化学、物性、裂缝发育程度和含气性等开展综合研究,解释了研究区页岩储层的含气性及可压性。研究发现：(1)打屋坝组为一套从碳酸盐斜坡相的下斜坡亚相过渡至台盆相的巨厚泥页岩层系,其中打屋坝组一段上部—三段中下部发育好—优质烃源岩,天然裂缝发育,气测全烃最大值63.41%,解吸气量平均值1.08 m³/t,具备良好的页岩气生成条件和资源潜力;(2)主要含气层段的脆性矿物含量为31%～94%,泊松比平均值为0.31,体积弹性模量平均值为27.2 GPa,破裂压力为29.7～48.5 MPa。综合评价显示该套地层具备较好的破裂潜力和裂缝保持能力,大规模体积压裂容易形成复杂裂缝网络,该套地层压力较高,具备压裂形成工业产能的条件,可作为下一步勘探开发的目标层段。