贵州喀斯特地区碳酸盐岩的宇宙成因核素36Cl侵蚀速率

喀斯特地区侵蚀速率是理解全球碳循环、喀斯特地貌演化以及土地利用等学科的最基本问题之一.侵蚀速率估算方法主要包括:(1)流域河水化学溶解物平衡的计算;(2)置于不同环境下的大理岩片重量损失的观测;(3)显微侵蚀测量仪对暴露地表的直接测量;(4)碳酸盐岩中石英脉的长期观测;(5)地表岩石中宇宙成因核素36Cl(半衰期3万年)的测定.与其他方法相比,地表岩石中36Cl含量反映了104~105年尺度内的岩石暴露和侵蚀历史.本项研究收集了贵州省内不同地区的碳酸盐     

宇宙成因~(21)Ne暴露测年方法的初步建立及检验

宇宙成因核素21Ne测年方法在地表暴露测年方面具有测年范围宽、定年材料选择范围广、测试所需样品量少、前处理过程简单等优点,是第四纪年代学领域中一种重要的测年方法然而,由于受到稀有气体质谱仪分辨能力的制约,21Ne测年方法在国内的应用尚处于起步阶段.本文在对质谱仪纯化系统加装超低温冷泵的基础上,初步建立了宇宙成因核素21Ne测年方法的测试流程,并分别测试了标准样CREU-1的Ne同位素含量和龙首山阶地的21Ne年龄检验了该测试流程在石英样品暴露定年方面的可行性.该测试流程的建立,将为宇宙成因核素21Ne测年方法在第四纪地质、活动构造等研究领域的应用提供重要技术支撑.     

内蒙古额济纳盆地戈壁~(10)Be暴露年龄与洪积作用的演化

重建干旱地区洪积成因戈壁的形成历史能够揭示控制洪积作用时空演化的构造、气候变化.对额济纳盆地不同地貌单元的戈壁石英砾石宇宙成因核素10Be浓度的测量和暴露年龄的估算表明,盆地北缘戈壁阿尔泰洪积平原上的戈壁至少在420ka前就已出现;而盆地内黑河流域洪积平原上的戈壁则形成于约190ka以来,并逐步向北和向东现代低海拔、尾闾湖方向发展,这种演化趋势可能是在青藏高原隆升和盆地内构造活动的影响下洪积作用和洪积扇发育空间变化的结果;420ka以来气候冰期/间冰期的冷暖旋回造成的周边高山地区冰川的前进与后退,可能主导了盆地洪积作用的强弱变化和水体的大小,大规模、高能量的洪水主要发生在高山冰雪消融时期(冰消期),可能也是盆地水体最大时期.     

蒙古高原北部典型草原区土壤风蚀的~(137)Cs示踪法研究

土壤风蚀是蒙古高原北部典型草原区土地退化的主导因素之一.运用137Cs核素示踪技术对蒙古国巴彦淖尔、哈拉和林的不同牧场和弃耕地土壤风蚀速率进行了研究.巴彦淖尔草原牧场、割草场采样点土壤风蚀速率在64.58~169.07t·km-2·a-1之间,均为微度侵蚀水平.哈拉和林弃耕地年均土壤风蚀厚度4.05mm·a-1,风蚀速率为6723.06t·km-2·a-1,达强度侵蚀水平,自20世纪60年代开垦以来,表层土壤累计风蚀损失17.4cm.牧场和弃耕地风蚀速率的差异表明,在蒙古高原北部典型草原区,人为翻动表土,发展种植业,会导致严重的土壤风蚀发生,而传统牧业生产方式对土壤表层扰动较少,未导致破坏性的土壤风蚀发生,对维持生态系统稳定性有重要作用.     

元素的宇宙丰度与起源

元素的宇宙丰度是指各种化学元素及其同位素(核素)在宇宙的相对含量。元素的起源则是指各种核素生成的条件、过程和场所。测定各类天体的元素丰度,研究元素的分布规律,是建立元素起源理论的依据,也是探讨天体演化的基础。     

用不破坏γ射线谱分析法测定宁强陨石的放射性宇宙成因核素

宁强陨石作为我国有记载的第一块碳质球粒陨石,引起了人们广泛的兴趣和重视。根据矿物学和化学组成的初步结果,发现宁强陨石与著名的Allende陨石相似,同属CV群。 宇宙成因核素的测定可提供有关陨石进入大气层前的尺寸和宇宙线暴露年龄等重要信息,因而构成陨石学研究的一个重要内容。为此,我们利用新研制成功的低本底γ谱仪,测定宁强陨石的放射性宇宙成因核素,以了解该陨石的演化历史。     

构造地貌学:构造-气候-地表过程相互作用的交叉研究

构造地貌学是发展迅速的新兴交叉学科.与传统地貌学不同,构造地貌学是一种定量地貌学,强调对地貌过程的定量描述,其核心概念是构造-气候-地表过程相互作用,聚焦于以量化的方式具体阐述构造活跃造山带地区气候、地形、水文、物理和化学剥蚀、沉积以及岩石变形之间的相互作用.本文首先阐释构造地貌学的主要科学问题与核心概念,即构造、气候和地表过程之间的相互作用.随后简要介绍构造地貌学的主要研究方法和手段,特别是对学科发展起到重要推动作用的测年手段(如宇宙成因核素和低温热年代学)和空间探测技术手段(如LiDAR).基于近年来构造地貌学的研究实例,梳理了构造-气候-地表过程相互作用的研究中获得的一些重要认知,这些研究实例涵盖的时空尺度巨大:时间跨度从数小时到百万年,空间跨度从单个断裂到整个造山带.这些跨度广泛的研究对理解造山带的地形演化具有重大的启示意义.最后,简要总结了构造地貌学的前沿问题.     

化学蚀变指数(CIA)反映长江流域的硅酸盐岩化学风化与季风气候?

大陆化学风化显著影响全球气候变化、地表物质循环和海水化学组成,如何定量地重建古化学风化历史一直是全球变化研究的热点.化学蚀变指数(CIA)被广泛用作衡量大陆硅酸盐岩化学风化程度的定量指标,其指示意义在前人研究中不断深化,但对其具体计算方法和运用局限性缺乏深入探讨.研究长江干支流悬浮物的CIA值在时空上的变化特征,揭示出CIA季节性的变化反映长江流域季节性降雨区迁移导致下游干流悬浮物来源的不同,由此提出CIA实际反映了流域累积的综合化学风化历史,而不是一个可靠的瞬时(季节性)化学风化指标,不能指示短时间尺度的季节性气候变化.通过比较不同计算方法和沉积粒度对CIA的影响,提出在CIA应用过程中应该注意的关键问题.     

湿热山地丘陵流域化学风化过程的碳汇估算

通过对地表化学径流组成的分析, 应用化学物质平衡法和扣除法对增江流域化学风化过程产生的大气CO₂ 吸收通量进行估算. 结果表明: 在碳酸盐岩地层不纯且分布面积较少的增江流域, 径流溶解质主要由HCO₃^-, Ca²⁺, Na⁺和溶解性Si 组成; 硅酸盐矿物的化学风化过程是增江河流溶解质的主要来源, 其次是碳酸盐矿物化学风化过程的贡献.大气CO₂ 是增江流域岩石化学风化的主要侵蚀介质. 增江流域岩石化学风化过程对大气CO₂ 的吸收通量是(3.50~3.81)×10⁵ mol km^-2 a^-1, 仅比热带-亚热带玄武岩和碳酸盐岩流域低, 高于温带-寒温带流域化学风化过程对CO₂ 的吸收通量. 受湿润季风环流影响的北半球中低纬度带地表化学风化过程构成全球生物地球化学循环的一个重要碳汇.     

自然界~(36)Cl核素的起源——~(36)Ar(n,p)~(36)Cl反应的研究

~(36)Ar(n,p)~(36)Cl反应对研究大气中~(36)Cl的起源有着重要的意义。自然界的~(36)Cl(半衰期=3.01×10~5a)作为一种地质年代计和长寿命核素示踪剂在天体化学和地球科学研究中有着广泛应用前景。~(36)Cl的起源是自然界~(36)Cl核素应用研究方面的一个基本问题。到目前为止,人们认为大气层的~(36)Cl来源于两种核反应:一为中子引起的~(36)Ar(n,p)~(36)Cl反应,一为宇宙线高能粒子引起的~(36)Ar散裂反应,前者反应的~(36)Cl产生率大约为后者的1/3(地球表面降沉     

黄河、长江、珠江下游控制站悬浮物的化学成份及其制约因素的研究

河流悬浮物来自集水区的风化壳和土壤,是流域风化、成土及地表侵蚀过程的产物,研究它们的成份对了解流域的风化过程和区域地质都有意义。 黄河、长江、珠江是我国直接入海的三条最大河流,流域面积之和占我国直接入海主要河流流域总面积的88％,研究它们代表站的悬浮物的成分,即可对我国外流河流有一个概括的     

秦岭“太白冰期”冰坎宇宙成因核素~(10)Be定年

太白山(3767 m)是我国东部公认发育过第四纪冰川的山地,研究该区的第四纪冰川发育历史以及规模对第四纪环境演变具有重要的科学意义.然而,本区的第四纪冰川发生时代长期以来没有得到很好的解决,只有外国学者Rost在黑河谷地上游的内侧碛垄进行热释光(TL)断代,认为冰川发生的时限距今大约19 ka,对应末次冰盛期.本文运用陆生宇宙成因核素法(TCN)对三爷海、二爷海冰坎基岩暴露面进行了10Be定年,时代距今为18.62±1.08~16.87±0.95,16.88±1.08~15.07±0.92 ka,表明该区在末次冰期晚期经历了显著的冰川作用.根据三爷海到二爷海的直线距离和高差以及两级冰坎的平均暴露年代,在不考虑晚冰期和冰后期气候差异的情况下,推断冰川在水平和垂向上的退缩速度分别为0.396和0.09 m a?1,冰川在0.73~1.3 ka之间脱离山顶,永久积雪从此消失不见.     

210Pbex在土壤中的深度分布和通过210Pbex法求算土壤侵蚀速率模型

中国和英国的3个土壤剖面给出了非农耕地和农耕地土壤中210Pbex和137Cs的深度分布, 这两种核素的深度分布非常相似, 非农耕地核素的最大浓度出现在土壤表层, 向下浓度呈指数急剧降低; 农耕地核素基本均匀分布于犁耕层深度内. 中国黄土高原的210Pbex本底值为573 mBq/cm2, 略高于英国的520 mBq/cm2. 20世纪50～70年代核试验产生的137Cs在土壤中呈非稳定态分布, 而土壤中的天然核素210Pb在土壤环境和侵蚀过程长期不变的情况下, 呈稳定态分布. 因此, 土壤中210Pbex的质量平衡不同于137Cs. 根据210Pbex连续沉降、衰变和流失的过程, 推导出非农耕地和农耕地土壤中210Pbex稳定态分布的质量平衡模型, 用以计算土壤侵蚀速率. 此外, 还给出了通过无侵蚀草地土壤中210Pbex的深度分布, 求算农耕地210Pbex表层富集系数的方法.     

红枫湖沉积物~(137)Cs垂直剖面的计年特征及侵蚀示踪

核试验散落核素~(137)Cs(半衰期30.23年)是现代湖泊沉积作用和流域侵蚀作用的重要示踪剂之一。 红枫湖位于北纬26°25′—26°34′、东经106°20′—106°26′,是黔中高原最大的人工湖。湖周岩溶发育、石灰土和黄壤广布。该湖于1960年竣工蓄水,具有确知的沉积物堆积起始时间,研究其~(137)Cs垂直剖面具典型意义。本文根据HF8801沉积物孔柱~(137)Cs垂直剖面的实测资料,揭示出利用1975年沉积物层节的~(137)Cs蓄积作为辅助时标的可能性;并同时讨论~(137)Cs对流域侵蚀的示踪。     

吐哈地区表生黄钾铁矾~(40)Ar/~(39)Ar定年及其对晚中新世风化前锋拓展速率的限定

采用激光40Ar/39Ar阶段加热分析技术,对采自新疆东部吐哈地区红山铜金矿床氧化带中风化矿物——两种不同相的黄钾铁矾分别进行重现性测试,获得可靠的年龄,年龄分别为7.5和8.0 Ma,结果再次证明黄钾铁矾适用于40Ar/39Ar法测年.根据矿床沿同一剖面不同位置样品的年龄,显示表生硫酸盐矿物从上到下生成年代逐渐变新,记录了在中中新世到早上新世风化前锋的向下扩展,计算得到该地区晚中新世以来风化前锋的平均拓展速率约为2.92 m/Ma.     

地貌学领域自然科学基金项目申请资助、研究范式与启示

<正>地理科学研究关注地球表层系统的人-地关系及其相互作用机理,地理要素的配置规律、成因是重要基础^[1,2].地貌作为一种关键地理要素,是地表过程的基础承载,其形成过程和演化历史体现了地球表面与深部过程的相互作用^[3,4],而其时空变化特征又影响着地表过程发生的频率与幅度^[5,6].因此,     

太阳系的元素丰度与起源

化学元素的丰度与起源是自然科学的重要问题。太阳系的元素丰度与起源是研究太阳系天体以及宇宙起源演化的基础,在地球科学及很多应用领域都有重要的科学意义和实用意义。随着科学技术的发展,太阳系的元素丰度数据不断地更新,新发现的元素同位素核素“异常”挑战太阳系天体起源学说,一些书刊上的旧资料不能适用于当代研究需要,应当与时俱进,提高研究和应用水平。     

对吉林陨石宇宙成因放射性核素的初步研究

陨石母体是太阳系里的一种小天体,它们由于相互间碰撞或与其它宇宙物质碰撞而破碎,这些碎块继续在宇宙空间高速地运行,不断地受到银河宇宙射线和太阳宇宙射线的照射。由于宇宙射线及其与陨石物质相互作用后所产生的次级粒子的作用,在陨石体内产生了各种核反应,从而产生了一系列放射性的和稳定的同位素,一般称此为宇宙成因核素或宇宙成因同位素。     

海螺沟冰川冰蚀基岩面矿物变形与冰下过程

海螺沟冰川地处温暖湿润的海洋环境, 冰川运动速度较快, 冰川底部接近压融点, 存在丰富的冰川融水. 冰川底部有丰富的碎屑, 为冰川磨蚀提供了有效“研磨工具”. 偏光显微镜下观察冰蚀基岩面矿物变形破裂特点, 揭示长石、石英、角闪石和黑云母不同程度存在变形、破裂和化学蚀变. 受矿物晶格特性制约, 黑云母发生弯曲变形较普遍, 弯曲方向多与冰川流向一致, 少量角闪石也出现弯曲变形; 石英和长石多见高角度张性破裂和低角度压剪破裂, 个别矿物被完全压碎(糜棱岩化), 显示出其刚性特点. 冰川底部的磨蚀、拔蚀、冰下流水作用和冰下溶蚀作用在微观尺度上都得到证实. 矿物的变形、破碎是冰川底部侵蚀的基本机制, 海螺沟冰川单次磨蚀厚度在30~90 μm, 统计平均50 μm, 主要产生粉砂粒级碎屑. 基岩表面矿物变形破碎程度向下迅速降低. 推算本地的冰川侵蚀速率约2.2~11.4 mm/a, 与其他海洋性山岳冰川侵蚀速率较一致, 小于阿拉斯加大规模山麓冰川的侵蚀速率(10~30 mm/a), 大于大陆性冰川的侵蚀速率(0.1~1.0 mm/a). 冰川类型、冰川规模是影响侵蚀速率大小的主要因素.     

蒙古高原北部典型草原区土壤风蚀的137Cs示踪法研究

土壤风蚀是蒙古高原北部典型草原区土地退化的主导因素之一. 运用¹³⁷Cs核素示踪技术对蒙古国巴彦淖尔、哈拉和林的不同牧场和弃耕地土壤风蚀速率进行了研究. 巴彦淖尔草原牧场、割草场采样点土壤风蚀速率在64.58~169.07 t·km^-2·a^-1之间, 均为微度侵蚀水平. 哈拉和林弃耕地年均土壤风蚀厚度4.05 mm·a^-1, 风蚀速率为6723.06 t·km^-2·a^-1, 达强度侵蚀水平, 自20世纪60年代开垦以来, 表层土壤累计风蚀损失17.4 cm. 牧场和弃耕地风蚀速率的差异表明, 在蒙古高原北部典型草原区, 人为翻动表土, 发展种植业, 会导致严重的土壤风蚀发生, 而传统牧业生产方式对土壤表层扰动较少, 未导致破坏性的土壤风蚀发生, 对维持生态系统稳定性有重要作用.