193 nm ArF准分子激光剥蚀等离子体质谱法测定熔融玻璃中微量铌和钽

建立了一种利用193 nm ArF准分子激光剥蚀-等离子体质谱法直接测定岩石熔融玻璃中Nb和Ta的分析方法。采用常规的碱熔法熔融样品,以29Si为内标、玻璃标准参考物质NIST SRM612为外标进行测定,方法的检出限分别为Nb0.003μg/g和Ta0.006μg/g(n=10)。分析4个不同的地质标准参考物质结果表明,Nb和Ta测定结果的相对误差(RE)和精密度(RSD,n=11)均低于10%。     

莱芜张家洼铁矿磁铁矿LA-ICP-MS微量元素特征及其对成矿过程的制约

莱芜张家洼铁矿位于华北克拉通东缘的鲁西地区,矿石成因类型为夕卡岩型铁矿。矿体赋存在早白垩世高镁闪长岩与奥陶系马家沟组灰岩及白云岩接触带附近。本文通过对莱芜岩浆和热液磁铁矿电子探针(EPMA)以及激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA ICP MS)分析,探讨磁铁矿微量元素组成及变化规律对成岩和成矿作用的指示,为揭示张家洼铁矿的矿床成因及其成矿流体演化过程提供重要制约。分析结果表明,莱芜岩浆磁铁矿与热液磁铁矿相比明显富集Ti、V、Cr等亲铁元素,相对富集Nb、Ta、Zr、Hf等高场强元素以及Sn、Ga、Ge、Sc等中等相容元素,Mg、Al、Mn、Zn、Co显著富集于热液磁铁矿中。Ti、V、Cr以及Mg、Al、Mn、Zn在岩浆和热液中具有不同的地球化学行为,Ti、V、Cr从熔体中进入磁铁矿主要受温度、分配系数以及fO2控制。Mg、Al、Mn、Zn主要受控于水岩反应和后期绿泥石+碳酸盐脉的交代,这些元素通过类质同象替换富集于热液磁铁矿中。Co在热液磁铁矿中除了受水岩相互作用和后期流体交代的影响外,硫化物的出现会导致Co含量急剧降低。Si、Ca、Na及Sr、Ba在岩浆和热液磁铁矿中的地球化学行为非常一致。Ti Ni/Cr图能够用于区分岩浆和热液磁铁矿,莱芜岩浆磁铁矿中Ti含量较高且Ni/Cr比值≤1,热液磁铁矿Ti含量较低且绝大多数Ni/Cr比值≥1。张家洼热液磁铁矿可分为早、晚两个阶段：早期阶段包括(1)早期原生粒状磁铁矿和(2)早期次生磁铁矿;晚期阶段包括(3)晚期原生磁铁矿和(4)晚期次生磁铁矿。原生磁铁矿具有典型的三联点结构特征;次生磁铁矿受后期热液交代影响表现为多空隙,通常呈不规则状、树枝状、骸晶以及交代残余结构。磁铁矿微量元素生动记录了成矿流体演化过程,从早期到晚期、从原生到次生都显示Mg、Al、Mn、Zn包括Co含量持续升高,表明成矿流体可能朝着富集这些微量元素的方向演化。后期流体的交代导致绿泥石蚀变为磁铁矿,连续水岩相互作用和后期流体的交代以及绿泥石直接蚀变是导致热液磁铁矿富集Mg、Al、Mn、Zn等元素的主要原因。热液磁铁矿晚期孔隙较为发育,孔隙度的增加促使更多的流体和磁铁矿发生反应。热液磁铁矿的微量元素不仅能够反映矿床形成的物理化学条件,而且可以反映围岩性质以及水岩相互作用过程。     

祁连山七一冰川暖季能量平衡及小气候特征分析

利用2007年7月1日至10月10日安装在七一冰川消融区的自动气象站资料,计算和讨论了能量平衡方程中的净辐射、感热和潜热通量、冰雪的热传输和降雨加热项.结果表明:净辐射是七一冰川的主要能量来源,其次是湍流感热.消融期消融耗热是主要的能量耗散,到消融末期,潜热耗热的比重开始增加.冰雪的热传导量值较小.同时还分析了暖季七一冰川区的小气候特征.     

Effects of volcanic eruptions on the CO2 content of the atmosphere and the oceans: the 1996 eruption and flood within the Vatnajökull Glacier, Iceland

The October 1996 eruption within the Vatnajökull Glacier, Iceland, provides a unique opportunity to study the net effect of volcanic eruptions on atmospheric and oceanic CO₂. Volatile elements dissolved in the meltwater that enclosed the eruption site were eventually discharged into the ocean in a dramatic flood 35 days after the beginning of the eruption, enabling measurement of 50 dissolved element fluxes. The minimum concentration of exsolved CO₂ in the 1×10¹² kg of erupted magma was 516 mg/kg, S was 98 mg/kg, Cl was 14 mg/kg, and F was 2 mg/kg. The pH of the meltwater at the eruption site ranged from about 3 to 8. Volatile and dissolved element release to the meltwater in less than 35 days amounted to more than one million tonnes, equal to 0.1% of the mass of erupted magma. The total dissolved solid concentration in the floodwater was close to 500 mg/kg, pH ranged from 6.88 to 7.95, and suspended solid concentration ranged from 1% to 10%. According to H, O, C and S isotopes, most of the water was meteoric whereas the C and S were of magmatic origin. Both C and S went through isotopic fractionation due to precipitation at the eruption site, creating “short cuts” in their global cycles. The dissolved fluxes of C, Ca, Na, Si, S and Mg were greatest ranging from 1.4×10¹⁰ to 1.4×10⁹ mol. The dissolved C flux equaled 0.6 million tonnes of CO₂. The heavy metals Ni, Mn, Cu, Pb and Zn were relatively mobile during condensation and water–rock interactions at the eruption site. About half of the measured total carbon flood flux from the 1996 Vatnajökull eruption will be added to the long-term CO₂ budget of the oceans and the atmosphere. The other half will eventually precipitate with the Ca and Mg released. Thus, for eruptions on the ocean floor, one can expect a net long-term C release to the ocean of less than half that of the exsolved gas. This is a considerably higher net C release than suggested for the oceanic crust by Staudigel et al. [Geochim. Cosmochim. Acta, 53 (1989) 3091]. In fact, they suggested a net loss of C. Therefore, magma degassed at the ocean floor contributes more C to the oceans and the atmosphere than magma degassed deep in the oceanic crust. The results of this study show that subglacial eruptions affecting the surface layer of the ocean where either Mn, Fe, Si or Cu are rate-determining for the growth of oceanic biomass have a potential for a transient net CO₂ removal from the ocean and the atmosphere. For eruptions at high latitudes, timing is crucial for the effect of oceanic biota. Eruptions occurring in the wintertime when light is rate-determining for the growth of biota have much less potential for bringing about a transient net negative CO₂ flux from the ocean atmosphere reservoir.     

基于多源数据的天山乌鲁木齐河源1号冰川变化研究

基于2012年RTK-GPS、2015年三维激光扫描和2018年无人机航测数据,以天山乌鲁木齐河源1号冰川为研究区,分别从物质平衡、面积、末端等方面分析近期冰川变化.结果表明:乌鲁木齐河源1号冰川近年来呈快速消融趋势.2012—2018年冰川面积减少0.07 km2,年平均面积变化率为-0.01 km2·a-1;同期,...     

冰川运动速度影响因子的强度分析——以祁连山七一冰川为例

以冰川形态因子变量（面积、长度和厚度）,气候条件因子变量（年气温、降水）,以及年物质平衡量等作为影响因素,采用通径分析方法研究了祁连山七一冰川1958-2007年间年际运动速度的影响因子强度.结果表明：冰川形态对运动速度的影响强度最大,物质平衡的影响次之,而气候条件的影响最弱.在这些影响因素中冰川面积和厚度对运动速度的...     

反照率对冬克玛底冰川径流及物质平衡模拟影响研究北大核心CSCD

反照率是影响冰川融水径流和冰川物质平衡的重要因素,但仍缺乏考虑反照率对冰川径流及物质平衡模拟效果影响的定量研究。本研究基于自主研发的冰川流域水文模型(FLEXG),在模型中加入反照率和入射短波辐射,以改进模型。利用2005-2014年长江源区冬克玛底冰川流域实测水文气象数据,以及2010-2014年小冬克玛底冰川各高程带物质平衡数据,开展了冰川流域径流和冰川物质平衡的模拟研究。研究发现:考虑反照率和入射短波辐射后,FLEXG模型对日尺度径流的模拟有一定改善,验证期KGE从0.49提高到0.51;冰川物质平衡的模拟也有明显提高,R2从0.67提高到0.83。同时,6-9月冰川径流的贡献从63%提高到66%,与利用同位素信息分割径流的结果更为接近,模拟真实性得到明显提高。     

193nm ArF准分子激光系统对LA-ICP-MS分析中不同基体的剥蚀行为和剥蚀速率探究

探究LA-ICP-MS分析中不同基体的剥蚀行为和剥蚀速率,可为激光参数设定、基体匹配选择、数据质量保证等方面提供重要参考。本文研究了193 nm ArF准分子激光系统对人工合成/地质样品玻璃、常见矿物和粉末压片的剥蚀行为,同时探究了激光参数(束斑直径、能量密度和剥蚀频率)对剥蚀速率的影响情况。从剥蚀坑形貌可知,193nm ArF激光对玻璃和绝大多数矿物的剥蚀行为良好,但对石英相对较差,这可能与石英内含有微观包裹体,剥蚀过程中局部受热不均有关。粉末压片的剥蚀行为呈现出不可控,可通过提高粉末压片的压制压力或降低粉末颗粒的粒径来改善剥蚀行为;当剥蚀深度大于1.5倍束斑直径时,剥蚀速率随剥蚀深度的增加而逐渐减小,剥蚀深度最多可达束斑直径的两倍左右(RESOlution M-50型号激光系统,3.0 J/cm2激光能量密度);剥蚀速率随激光能量密度的增加而增大,但基本不受剥蚀频率(2~20 Hz)影响。不同基体具有特征的剥蚀速率,本文报道了43种基体的剥蚀速率参数,总体而言,NIST系列玻璃的剥蚀速率大于地质样品玻璃,碳酸盐矿物和硫化物矿物大于硅酸岩矿物,粉末压片大于玻璃和常见矿物。     

1974—2010年雅鲁藏布江源头杰玛央宗冰川及冰湖变化初步研究

青藏高原冰川和冰湖是气候变化敏感的指示器.基于1974年的地形图及其生成的DEM数据、1990年和2000年的TM影像、2005年和2010年的ETM+影像、以及2010年和2009年的GPS实测数据,应用3S技术分析了1974—2010年37a来雅鲁藏布江源头杰玛央宗冰川和冰湖的变化特征.结果表明:冰川面积减小了5.02%(21.78km2减小至20.67km2)、冰川末端退缩了768m(速度为21m.a-1);冰湖面积增加了63.7%(0.70km2增加至1.14km2),冰湖体积扩大约9.8×106 m3.普兰县气象站的观测资料表明,近37a来气温呈快速上升趋势,而降雨量明显减少,气候暖干化是杰玛央宗冰川和冰湖变化的主要原因.若该区气候的暖干趋势进一步加剧,必然导致杰玛央宗冰川退缩进一步加剧,冰湖溃决的可能性将会增大.     

天山乌鲁木齐河源1号冰川大气气溶胶和新雪中可溶性离子关系研究

在2007年4月、8月和10月三个时段内,分昼夜采集了23个气溶胶样品和7个新降雪样品,对样品中的可溶性离子进行了分析。结果表明,乌鲁木齐河源1号冰川(以下简称1号冰川)春、夏、秋三个季节气溶胶平均载量为86.22 neq/m³,分析显示1号冰川存在NH₄HSO₄和(NH₄)₂SO₄气溶胶,并有少量NH₄NO₃气溶胶存在。气溶胶和新雪样品中可溶性离子成分变化趋势相似,气溶胶浓度升高,新雪样品的浓度也会有所升高,反之亦然。气溶胶和新雪中Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、Cl^-、K⁺的相关性很好,说明雪中这些离子的浓度基本能反映大气中的状况;对气相和颗粒相并存的NH₄⁺和NO₃^-来说,雪中的离子浓度和大气中的离子浓度不相关。