地球内部的3He是原始起源吗？

³He的来源至今被地球学家解释为在46亿年前地球形成时贮存在地球内部的,即原始起源。但是这原始起源学说在解释有的地学问题已受到了挑战,例如：①有的金刚石中的反常高的³He/⁴He 比值;②大洋中脊玄武岩（MORB）和洋中脊的热液气孔喷出的热流的³He/⁴He比值具有近似恒定的峰状分布。作者最近对火山湖水中氚的垂直分布进行了新的研究,发现火山口形成的土耳其Nemrut湖和德国Laacher湖底部同时注入有来自地幔的氚（³H）和³He。这二者都是核聚变（d-d反应）的产物。氚的半衰期为12.4年,地球形成时的氚早已不存在。地球深处由已知常规核反应生产的氚含量小于0.01TU (1TU相当³H/H=10^-18),处于探测限以下。地球深处释放的氚表明其可能来源于核聚变。作者认为产生³H和³He的核聚变可能发生在地幔和地核的交界处的高温高压下富集氢的介质。由此推论：地球深处的³He并非一定是“原始起源”。     

太平洋中部多金属结核与海底热液活动的关系

海底多金属结核贮量巨大,是重要的潜在矿产资源.对多金属结核与海底火山热液活动之间的关系早有报道,如火山碎屑常常做为结核的核心物质存在,海底热液活动正在排放大量的锰等成矿物质,并沉淀形成铁锰氧化物.然而由于缺乏有效的研究手段和方法,对海底火山热液活动在结核成矿作用中的地位迄今还不清楚.而这一问题的解决不仅对结核的成因具有重要的理论意义,而且对于研究掌握结核的分布规律,进一步寻找圈定富矿结核具有重大的现实意义.深部海水中~3He是一种稳定的来自地幔的物质,它可以在海洋中保存上千年,随海流漂移数千公里,而且不受物理化学条件的影响,因此海洋中~3He/~4He比值是探测海底热液活动最灵敏的指示剂. 本文根据太平洋中部多金属结核的氦同位素组成和分布规律探讨了多金属结核与海底热液活动的关系.     

西南印度洋脊的海底热液活动和硫化物勘探

多金属硫化物是海底热液活动的主要产物,以其富含铜、锌、铅、金和银等贵金属元素成为一种潜在的海底矿产资源,备受关注.2007年以来,中国大洋调查航次在西南印度洋脊开展了4个航次共8个航段的海底热液活动调查,发现了8处热液区.在此基础上,中国大洋矿产资源研究开发协会与国际海底管理局签署了西南印度洋脊1×104 km2的多金属硫化物勘探合同.系统介绍了中国在西南印度洋脊海底热液活动调查中(2007~2010年)发现的热液区(点)分布,并初步分析了典型热液区的地质特征.基于此,提出将来西南印度洋脊硫化物勘探中应注重开展西南印度洋脊多金属硫化物控矿因素、非活动/埋藏型硫化物找矿方法、海底多金属硫化物资源评价方法等方面的研究,亟需加快建立热液区尺度的近底硫化物勘探技术体系.     

胶东乳山含金石英脉型金矿的成矿年龄: 热液锆石SHRIMP法U-Pb测定

胶东乳山金矿含金石英脉中的锆石具有较高的普通铅(²⁰⁶Pb_c＝2.00%~15.88%)和Th/U比值(0.31~1.35), 其壳-幔部捕获的流体包裹体与含金脉石英中的流体包裹体类型相同, 表明锆石形成于高Th/U比值的成矿热液环境. SHRIMP法 U-Pb测定结果表明, 含金脉石英中热液锆石的形成年龄为117±3 Ma, 与前人在胶东其他地区金矿床获得的成矿年龄相接近, 代表了乳山金矿的热液成矿时间; 围岩昆嵛山二长花岗岩中锆石的形成年龄为160±3 Ma, 表明金矿床形成与二长花岗质岩浆侵位事件无直接关系. 采用SHRIMP法直接测定含金石英脉中热液锆石的U-Pb年龄, 可用来限定热液成因金矿床的成矿时代.     

大西洋洋中脊Logatchev热液场水柱中甲烷羽状流的探测

利用吹扫捕集法在“大洋一号”船上现场探测到Logatchev热液场水柱上方及附近存在明显的甲烷羽状流. 测定结果显示, 热液区海水甲烷背景含量为1.05~1.68 nmol/L, 明显高于大西洋深海平原正常海水甲烷背景值(0.4~0.5 nmol/L), 表明热液系统是海水溶解甲烷的重要来源之一; 在垂直剖面上, 甲烷含量最大异常值的变化范围为7.14~113.90 nmol/L, 其对应的水深为离海底180~500 m. 羽状流中甲烷浓度分布以及羽状流的结构特征可能受下方热液喷发供应、洋流混合和微生物氧化消耗等过程控制. 另外, MAR-CTD3站甲烷的分布规律明显不同于其他站位, 可能暗示周围存在新的热液喷口. 探测到甲烷羽状流之处同时还伴随温度和浊度的异常, 有力证明了甲烷羽状流的存在是找寻海底热液活动地点最有效的手段之一.     

未来厄尔尼诺-南方涛动变率影响南大洋及南极陆架水增暖

<正>南大洋包含复杂的海洋和大气过程,是全球最重要的热量存储地,可吸收约70%的由温室气体引发的额外热量^[1,2].中高纬南大洋强劲的西风引发了广泛的海洋上升流,海表面以下2～3公里的海水可沿着陡峭的等密面涌升至海表面,之后分为两支路径^[3,4].一支在大约60°S以北,海洋次表层温度较低,海水涌升后在西风驱动的北向Ekman流作用下向北输运,途中从大气吸收大量的热量、淡水和碳,     

地球中微子:来自地球深部的信使

中微子是构成物质世界最基本的单元之一,在自然界广泛存在.正在建设的江门中微子实验站(JUNO)是我国第二个大型国际领先的中微子实验站.地球中微子(geo-neutrino)是地球内部天然放射性元素(主要是~(238)U,~(232)Th和~(40)K三种同位素)衰变产生的反电子中微子.它们在衰变过程中也同时释放出大量热能,是驱动地球演化的主要地热能来源之一.地球中微子的通量和产生的热能成固定比例.因此,测量地球中微子的通量,可以获得放射性元素分布及其对地热能的贡献.江门中微子实验站的探测器质量为2万吨,运行一年所获取的地球中微子事例数达到400个以上,超过全球已有地球中微子探测器10年所探测事例的总和.江门中微子实验站周围500 km以内贡献50%以上的地球中微子事例数,利用地球科学手段可合理、有效估算实验站周围及邻区地壳的贡献,实验站测量总数减去地壳贡献,可得到地幔的贡献.因此,有效充分利用实验站可望帮助解决放射性元素衰变对地热能的贡献、测量Th/U比值和来自地幔的放射性地热等问题,并推动国内中微子地球科学研究的交叉领域发展.本文首先介绍了地球内部有关热量未解决的科学问题及地球中微子可能的贡献,其次介绍了地球中微子研究的国内外现状及精确地壳结构模型研究的重要意义,随后着重介绍了江门中微子实验的地球中微子探测潜力及其独特的地理位置和探测优势对地球科学研究的意义,最后给出总结和展望.     

北祁连埃迪卡拉纪菱铁矿铁建造成因及其对海洋环境的约束

新元古代铁建造(iron formations,IF)主要形成于成冰纪(约717～635 Ma),而埃迪卡拉纪(635～541 Ma)IF比较少见,且该时期海洋环境争议很大.北祁连塔里干沟铁矿(IF)呈层状、似层状产出于约600 Ma陆源碎屑沉积建造之中,IF呈块状和浸染状构造,半自形-它形结构,主要以菱铁矿为主,可见少量燧石/石英、重晶石、硫化物和碳酸盐矿物等,变质程度较浅,局部可见铜矿化.菱铁矿可见少量Mg替代,重晶石含有少量Sr.塔里干沟IF TFe_2O_3含量很高,其次为Si O_2和Mg O,Al_2O_3、Ti O_2、高场强元素和稀土元素含量很低,表明其为纯净的化学沉积岩.IF可见较高的Fe/Ti、Fe/Al比值和Si O_2/Al_2O_3比值,稀土元素经太古宙后平均澳大利亚页岩(PAAS)标准化后,呈现轻稀土显著亏损,重稀土相对富集的特征(Pr_(PAAS)/Yb_(PAAS)=0.16～0.70),可见Eu正异常(Eu/Eu~*=1.17～1.66),菱铁矿碳同位素变化范围为-2.6‰～0.1‰,暗示铁来源于海底热液和海水,碳来自海水中溶解的无机碳,菱铁矿为原始无机沉淀成因.部分IF样品Mn O含量相对较高(1.00wt%),并显示Ce正异常,较低的Y/Ho比值,与古元古代晚期IF非常相似,暗示埃迪卡拉纪出现氧化还原分层海洋,海水表层氧化,深部缺氧、富铁,局部可能形成"硫化楔",IF形成于深部缺氧、富铁水体,与前人通过地球化学指标(例如铁组分和硫同位素等)推测的埃迪卡拉纪海洋氧化还原状态和化学组成一致.     

双核多吡啶铂(Ⅱ)-紫精二元电子给受体体系的光诱导电子转移

设计合成了紫精(MV2+)桥连4′-(4-甲基-苯基)-2,2′:6′,2′′-三联吡啶铂(Ⅱ)(4-CH3-PhN^N^NPtCl)的双核配合物1,{[MV2+(4-CH2PhN^N^NPtCl)22+]·4PF6–}.利用紫外可见吸收光谱、发光光谱、电化学循环伏安谱以及瞬态吸收光谱研究了体系的光诱导电子转移过程,发现在乙腈/甲醇混合溶剂中该二元体系光诱导电子转移的速率常数kCS大于1.4×108s–1,电子回传的速率常数kCR大于2.1×103s–1,电荷分离态寿命长达479μs.     

海底光缆的结构与发展

1988年,在美国与英国、法国之间敷设了越洋的海底光缆(TAT-8)系统,全长6700 km。这条光缆含有3对光纤,每对的传输速率为280 Mb/s,中继站距离为67 km。这是第一条跨越大西洋的通信海底光缆,标志着海底光缆时代的到来。1989年,跨越太平洋的海底光缆(全长13200 km)也建设成功,从此海底光缆就在跨越海洋的洲际海缆领域取代了同轴电缆,远洋洲际间不再敷设海底电缆。     

海底光缆的结构与发展

1988年,在美国与英国、法国之间敷设了越洋的海底光缆(TAT-8)系统,全长6 700 km.这条光缆含有3对光纤,每对的传输速率为280 Mb/s,中继站距离为67 km.这是第一条跨越大西洋的通信海底光缆,标志着海底光缆时代的到来.1989年,跨越太平洋的海底光缆(全长13 200 km)也建设成功,从此海底光缆就在跨越海洋的洲际海缆领域取代了同轴电缆,远洋洲际间不再敷设海底电缆.     

一种新的国际标准参考物质——海洋沉积物SD-N-1/2的中子活化分析

微量元素在海洋沉积物中含量、分布的研究对于揭示海洋中物质的运动规律,沉积组成及变化,海洋与陆地的关系,海底沉积物与覆盖水之间的关系,了解元素之相关性,沉积来源,元素的富集系数与滞留时间等等有着直接的关系,故受到国内外海洋地质工作者的关注。为了保证海洋沉积物中微量元素的分析准确度,国际原子能机构(IAEA)1984年研制成了代号为SD-N-1/2的细粒天然沉积物供各实验室间及不同实验方法比对分析用。样品采自北海     

东太平洋早中新世海水演变的Nd同位素制约

对赤道东太平洋PC5794岩芯钙质超微化石软泥中碳酸盐相的Nd同位素组成ε _Nd( t), Mn, Mg/Sr比值和全岩的CaCO₃进行了测试, 以此建立了早、中新世东太平洋古海水的ε _Nd( t)高分辨率变化曲线, 并探讨了ε _Nd( t)变化的制约因素. 24.06～22.02 Ma间, ε _Nd( t)在-6.24～-2.97间变化, 存在4个变化旋回. 其中4个低ε _Nd( t)值(约为-6.4)与高CaCO₃含量值相对应, 代表了4个冷期或底层流活跃时期, 它们的时间分别集中在24.06, 23.85, 22.88和22.26 Ma左右; 而4个ε _Nd( t)高值带与高Mn含量、高Mg/Sr比值、低CaCO₃含量值对应, 代表了4次海水变暖或热液活动时期, 4次较强烈的热液活动期分别为24.05～23.98, 23.69～23.15, 22.74～22.37和22.06～22.02 Ma.     

粤北瑶岭-梅子窝钨矿He-Ar同位素地球化学:对华南燕山期壳幔作用过程与成矿的制约

粤北瑶岭-梅子窝钨矿成矿阶段形成的黄铁矿等矿物流体包裹体的He和Ar同位素丰度及比值分析表明,其4He的含量变化大,为(1.54～2609)×107cm3STP/g,3He的含量为(0.759～3.463)×1012cm3STP/g,3He/4He的比值为0.0043～4.362Ra,介于幔源与壳源He之间;40Ar含量为(0.624～8.89)×107cm3STP/g,40Ar/36Ar比值变化大,在330～2952之间,介于大气氩与壳源或幔源放射性成因氩之间.成矿流体中有幔源He的加入,幔源He的平均含量为22%,最高可达67%,显示幔源流体在成矿过程中起了重要的作用;He和Ar同位素分异说明除幔源流体参与成矿外,富含4He的壳源改造型饱和大气水参与了成矿,成矿流体为幔源流体、壳源岩浆流体和改造型饱和大气水以不同比例混合的流体.幔源流体参与成矿表明,华南燕山中期(约150～160Ma)包括瑶岭-梅子窝钨矿在内的大规模的W,Sn成矿作用是壳幔相互作用的结果.     

深海两千五百米——加拉帕戈斯海底热液探索

30多年前(1975年),人们在位于东太平洋的加拉帕戈斯海底首次发现了正在活动的海底热液,以及与此相伴的热液生物群落。这个发现震撼了当时的科学界,对以后地学、生物学的发展起到了巨大的影响,以至在今天人们还很难断言这一发现最终的意义。在下面这些不连贯的笔记中,作者记录了在2005年随同科考船亚特兰蒂斯(RV/At-lantis)及深潜器阿尔文(Alvin)在这一海域的工作经历,以此纪念30多年前的这一科学发现。     

小鼠Th1细胞最佳分化需要STAT1信号转导

尽管IFN-γ单独不能触发Ⅰ型T辅助细胞(Th1)分化, 但IFN-γ信号缺失却会导致缺陷的Th1细胞表型: IFN-γ受体缺失(Ifngr^-/-)的Th1细胞不能永久地抑制IL-4的表达; 在Th2诱导条件下, 它们能分化成产生IL-4的细胞, 说明IFN-γ在Th1细胞中沉默Il4基因和稳定Th1细胞表型过程中起着关键作用. IFN-γ信号可能通过抑制STAT6磷酸化来抑制IL-4的表达. 作为介导IFN-γ信号转导的下游分子, 本研究的目的是研究STAT1在Th1细胞中抑制IL-4表达的可能机制. 研究结果显示, STAT1缺失的幼稚CD4+ T细胞中IFN-γ表达水平降低, 而IL-4表达水平升高. 这些细胞在非极性条件下趋向于分化成Th2细胞. 在Th1诱导条件下, STAT1缺失的幼稚CD4+ T细胞呈现缺陷的Th1分化: Stat1^-/- Th1细胞中IFN-γ和T-bet表达水平都降低; 这些细胞也不能抑制IL-4和GATA-3的表达, 并且保留了STAT6信号转导. 更重要的是, 在Th2诱导条件下, Stat1^-/- Th1细胞能高效地被转化成产生IL-4的细胞. 在Stat1^-/- Th1细胞中异位表达的T-bet能明显地抑制这种转化的能力, 并显著恢复IFN-γ表达. 这说明STAT1可能通过维持T-bet的表达来抑制IL-4的表达. 最后, 在Stat1^-/- Th1细胞中观察到位于Il4基因两个增强子区域的组蛋白H3乙酰化(H3^AC)和组蛋白H3赖氨酸K4二甲基化(H3K4dim), 提示这些细胞中的Il4基因位点可能处于开放的状态. 研究结果显示, 在Th1细胞中STAT1信号可能介导Il4基因抑制的新机制: 上调T-bet从而抑制GATA3和IL-4表达、抵抗STAT6信号转导, 并抑制Il4基因位点表观遗传修饰.     

中元古代海洋生物碳泵:有机质来源、降解与富集

碳循环是生命改造地球的最主要途径.海洋是地球上最大的活跃碳库,其储碳-释碳的异常波动对地球表层系统演化具有革命性影响.然而,中元古代无机碳同位素的相对稳定表明,地球碳循环达到了一个相对平衡的状态.因此,研究中元古代海洋中由微生物主导的碳循环对于我们认识地球宜居演化具有重要意义.本文从有机质来源、降解与富集等方面论证了中元古代海洋生物碳泵的主要地球化学过程,提出初始有机质来自以蓝细菌为主的多源生物,有机质降解有反硝化细菌、铁还原菌、硫酸盐还原菌、产甲烷菌等多种微生物参与.以中元古界下马岭组为例,定量分析了受初级生产水平和水体氧化还原程度控制的微生物降解作用及降解程度,估算14亿年前的海洋惰性可溶碳库增储可能达1000×10¹²～2500×10¹²t,仅燕辽盆地埋藏的有机碳就达6000×10⁸t.最后,本文讨论了磷、铁供给对海洋碳循环的重要控制作用,提出未来开展高精度沉积地球化学解析和多元素循环精细建模研究的必要性.     

北冰洋: 生物生产力的“沙漠”?

利用14C吸收法、3H吸收法、234Th/238U不平衡法和210Pbex测年法分别测定了北冰洋的初级生产力、细菌生产力、颗粒有机碳输出通量及沉积物有机碳埋藏速率. 结果表明, 北冰洋水柱积分生产力介于3.8~197.1 mmol C/m2@d, 高于早期的报道值, 其中楚克奇陆架区初级生产力水平高于深海盆地. 积分细菌生产力与初级生产力的比值大于0.5, 表明在北冰洋寒冷的水体中细菌活动并未受到明显限制. 由234Th/238U不平衡获得的234Th亏损程度、溶解态与颗粒态234Th停留时间、颗粒有机碳的输出通量均证实, 北冰洋深海盆地仍存在一定的颗粒清除、迁出作用. 夏季期间楚克奇陆架沉积物有机碳埋藏速率为25~35 mmol C/m2@d, 占水柱初级生产力的59%~82%, 表明有机碳的输送与埋藏是非常高效的. 上述证据均表明, 至少在夏季期间, 北冰洋并非生物生产力极其贫瘠的海洋"沙漠", 它存在相对活跃的海洋碳循环过程, 重新评估北冰洋在全球碳循环中的作用显得更为重要.     

Chandler摆动激发函数的统计特性

由SPACE2002系列的地极坐标序列计算出1 d, 5 d, 1 m和3 m间距的极移激发函数, 在消除了其中的低频成分和周年变化等以后得到Chandler摆动的激发函数(下称“测地激发”), 用它作正态分布假设的统计检验, 并分别与大气、海洋和水文激发以及它们的2种联合激发(大气+海洋和大气+海洋+水文)作同分布假设的统计检验. 结果表明, 这4种间距的2种联合激发函数共16个分量绝大多数(14/16)满足高斯正态分布, 测地激发各分量与这2种联合激发的相应分量具有相同的统计分布, 然而测地激发与上述大气、海洋和水文等单个激发函数之间的“同分布”假设多数都被拒绝. 这些结果从一个全新的角度说明, 大气激发、海洋激发和水文激发是Chandler摆动的主要激发源, Chandler摆动的激发函数具有随机正态分布性质.     

东南印度洋中脊第K 段热液羽流分布研究: 中国大洋航次(DY115-19)第一航段调查

研究沿大洋中脊系统热液喷口的分布对于研究海洋热循环、化学循环、生命起源等很多领域的问题都有极为重要的科学意义. 自从20 世纪70 年代美国科学家利用爱尔文号深潜器在东太平洋近2000 m 水深的海底发现第一个热液喷口起, 科学家们对于全球大洋中脊系统上热液喷口的分布了解得越来越多. 尽管有证据表明印度洋中也存在热液活动, 到目前为止, 对印度洋中脊的热液调查航次相对较少, 而且已有的探测活动大多集中在中印度洋脊和西南印度洋中脊, 对东南印度洋中脊的调查甚少. 2007 年1 月, 作为中国(DY115-19)大洋航次第一航段的热液调查内容之一, 中国科学家乘“大洋一号”科考船, 对东南印度洋中脊位于圣保罗-阿姆斯特丹岛东南方的K 洋脊段开展了为期数日的热液羽流探测.