俯冲带环境物质运移的地球化学研究

俯冲带环境下物质运移机理研究是当前板块构造理论研究的前沿和热点。本文从俯冲带火山岩的地球化学组成特征、俯冲带构造环境下变质岩的的地球化学组成特征和高温高压实验三个方面，探讨了俯冲带环境下物质运移的研究方法的理论。     

粤东地区中生代岩浆作用的大地构造背景及构造－岩浆演化

粤东地区中生代岩浆活动十分强烈．形成了遍及全区的火山－侵入杂岩。作者根据区域火山－侵入杂岩的地质地球化学的系统研究．结合区域地质、地球物理和西太平洋板块构造格局的研究成果，认为粤东地区中生代岩浆作用的大地构造背景不同于安第斯型活动大陆边缘．具有大陆板内向活动大陆边缘过渡的特征，构造变动和相应的岩浆活动是在中生代全球构造运动背景之下．亚洲大陆板块与南半球洋中脊体系和库拉－太平洋板块三者之间共同作用的结果．     

白马层状岩体岩浆分离结晶作用

该文以微量元素地球化学观点探讨攀西地区白马层状岩体,它是峨眉玄武岩的原始岩浆结晶产物。论文详细论述了层状岩体的橄榄岩给品、橄长岩结品、橄长辉长岩结晶3个阶段的分离结晶作用。     

临沂煤田岩浆活动规律

临沂煤田的侵入岩主要为燕山晚期的中基性岩类,以闪长玢岩最发育。产状有岩床、岩脉、岩鞍等。侵入规律是:纵向上山西组侵入最严重,3煤尤其强烈。横向上以距郯庐断裂带远近而强弱呼应,说明受郯庐断裂控制非常明显。     

水力侵蚀过程中土壤有机碳循环研究进展

水力侵蚀(水蚀)是土壤侵蚀研究的焦点和热点领域,研究水蚀作用下侵蚀与沉积过程中土壤有机碳的动态变化对于评估土壤碳的“源/汇”效应具有重要意义。笔者总结了水蚀过程中土壤碳循环的研究现状,从侵蚀过程中土壤有机碳流失的定量研究、有机碳迁移与再分配以及有机碳矿化的影响等3个方面明确了土壤水蚀过程中土壤有机碳动态,并对国内外土壤水蚀过程中的有机碳主要研究成果进行了对比分析。建议未来研究中先对水蚀过程中有机碳的破坏、搬运和沉积等全过程进行精准解析和量化,在此基础上揭示其物理、化学及生物等共同作用下碳矿化特征的响应机制,全面探究水蚀过程中土壤碳收支的动态,量化土壤侵蚀对全球土壤碳循环的贡献率。     

碳循环在环境中的作用

人们可能都喜欢钻石,也都曾使用过铅笔来写字。但我们可能很难相信那种坚固无比的钻石,或者是那漆黑的铅棒与所有生物体内都存在的碳是同一种物质。是的,碳在我们的地球上是无处不在的。它能以各种形态存在,并在海洋、大陆、与大气中不停地循环。构成了我们生存的基本条件之一——碳循环。     

秦岭北缘巨型陆内俯冲带的深部物理状态

秦岭造山带是一个复合型大陆造山带。燕山末期——喜马拉雅初期由于华北板块相对于秦岭造山带的俯冲,在秦岭北缘形成巨型陆内俯冲带。反射地震剖面揭示该带为一向南倾斜的强反射波组带,并且在两侧显示出明显的差异;大地电磁测深剖面中该带表现为略向南倾的低阻带。南侧为高阻体,北侧为多层结构;流变学特征揭示,该俯冲带南部相似于造山带的核带,北部则相同于中、新生代的大陆汇聚带,充分证明了秦岭北缘巨型陆内俯冲带的存在。     

岩浆作用对煤层变质作用影响的探讨

本文通过热传导理论对煤系地层中岩浆侵入后的温度变化-冷却过程及其对煤层的热变质作用进行了模拟计算。高温岩浆的侵入严重影响了地层的温度场分布,但其冷却的时间是非常短暂的,在一百万年左右就能冷却到围岩的温度;同时,其影响范围虽然随岩浆侵入规模而变化,但也是有限的,一般在几十米。因此,岩浆侵入对煤的变质作用影响范围是有限的,这有助于岩浆发育地区的煤田勘探和开采。     

岩浆作用对煤层变质作用影响的探讨

本文通过热传导理论对煤系地层中岩浆侵入后的温度变化-冷却过程及其对煤层的热变质作用进行了模拟计算.高温岩浆的侵入严重影响了地层的温度场分布,但其冷却的时间是非常短暂的,在一百万年左右就能冷却到围岩的温度;同时,其影响范围虽然随岩浆侵入规模而变化,但也是有限的,一般在几十米.因此,岩浆侵入对煤的变质作用影响范围是有限的,这有助于岩浆发育地区的煤田勘探和开采.     

大陆深俯冲作用研究引起的新思维

变质沉积岩中柯石英的发现表明,低密度的大陆地壳物质可被俯冲到地幔深处,并由此引发对大陆深俯冲作用的研究热潮.大陆壳可被俯冲到300 km深处,还能更深吗?在超高压变质环境中有水介入,但其活动又受到限制,水在深部的活动形式与规模究竟怎样?在碰撞造山带中,100 km深度以下的超高压变质岩石是在何种动力学过程与机制主导下折返至地表的?这些新思维最终会引导人们逐步形成和完善新的地球观.     

Continental subduction channel processes: Plate interface interaction during continental collision

The study of subduction-zone processes is a key to development of the plate tectonic theory. Plate interface interaction is a basic mechanism for the mass and energy exchange between Earth＇s surface and interior. By developing the subduction channel model into continental collision orogens, insights are provided into tectonic processes during continental subduction and its products. The continental crust, composed of felsic to mafic rocks, is detached at different depths from subducting continental lithosphere and then migrates into continental subduction channel. Part of the subcontinental lithospheric mantle wedge, composed of perido- tile, is offscrapped from its bottom. The crustal and mantle fragments of different sizes are transported downwards and upwards inside subduction channels by the corner flow, resulting in varying extents of metamorphism, with heterogeneous deformation and local anatexis. All these metamorphic rocks can be viewed as tectonic melanges due to mechanical mixing of crust- and man- lie-derived rocks in the subduction channels, resulting in different types of metamorphic rocks now exposed in the same orogens. The crust-mantle interaction in the continental subduction channel is realized by reaction of the overlying ancient subcontinental lithospheric mantle wedge peridotite with aqueous fluid and hydrous melt derived from partial melting of subducted continental basement granite and cover sediment. The nature of premetamorphic protoliths dictates the type of collisional orogens, the size of ultrahigh-pressure metamorphic terranes and the duration of ultrahigh-pressure metamorphism.     

地球系统科学模拟有关重大问题

从20世纪70年代开始,科学家们已经开始把大气、海洋、冰雪和陆面四个圈层作为一个整体来考虑,既研究各圈层内部的物理过程也研究其间的相互作用,这实际上是一个物理气候系统.进入21世纪,人们的视野从物理气候系统扩展到了地球系统,进一步考虑生态系统、空间天气和固体地球系统,通过研究圈层内部的物理、化学和生物地球化学过程以及圈层之间的能量、动量和物质交换来了解地球能量过程、生态过程和新陈代谢过程的运行规律.人们越来越重视诸如碳、氮循环等生物地球化学耦合过程在气候系统中的作用及人类活动对这些循环过程的影响.地球系统模式基于地球各圈层中的物理、化学和生物过程建立起来的数学方程组,然后用数值计算方法求解,编制成一种大型综合性计算程序.地球系统模式是迄今为止最复杂和最具综合性的科学数值模拟工具,是地球系统科学理论和知识的集大成.地球系统模式的先进性,体现了一个国家在地球系统科学研究的核心竞争力,是衡量一个国家地球科学研究综合水平的重要指标.建成国际领先的地球系统模式对大幅度提升我国在地球系统科学领域的水平具有不可替代的作用.本文概述了地球系统数值模拟研究的科学意义、国家需求、国际发展趋势、我国已经取得的成就和未来的发展目标和任务.     

“双碳”目标下的生态城市发展战略与实施路径

 为应对世界范围内的气候变化、积极推进生态城市发展建设,中国提出了碳达峰、碳中和目标。通过解析“双碳”目标产生的背景和内涵,结合国内外相关理论和实践探索,总结了低碳目标下的城市发展策略,从空间环境、绿色交通、低碳产业、能源循环利用、支撑体系等方面提出了新时期生态城市的发展战略与实施路径。     

根系输入对森林土壤碳库及碳循环的影响研究进展

植物根系输入是森林土壤碳库的重要来源。全球气候变化可能引起森林地下部分碳通量改变,进而影响森林土壤碳库及碳循环。笔者综述了根系输入对土壤碳累积、土壤活性碳库(包括土壤微生物生物量碳和可溶性有机碳)和土壤碳库稳定性的影响,综合分析了森林土壤呼吸、土壤微生物和土壤酶活性对根系输入变化的响应。分析发现:①根系输入减少可能减弱根际的激发效应,使土壤有机碳(SOC)短期增加,但从长期来看根系输入的缺失会导致SOC的减少;②根系分泌的一些物质促进土壤初始团聚体的形成,但其对矿物-有机质结合物稳定性的影响还不完全清楚;③根系输入减少会降低土壤呼吸作用;④微生物群落结构对根系输入变化的响应主要取决于微生物对底物质量和数量的适应,而这些响应在不同森林生态系统间可能也有差异;另外,酶合成主要取决于与微生物生长相关的资源分配到酶生产中的成本效率。目前,关于根系输入对碳循环,特别是土壤呼吸的研究比较多,但根系输入物组成复杂,微生物与酶对不同根系输入物的响应机制尚不清楚,这些响应在不同森林生态系统中也有差异;此外,根系输入对土壤碳库稳定性的作用常被忽视,根系与微生物的相互作用对碳循环和土壤碳库稳定性的影响还有很大不确定性。建议加强植物根系、土壤和微生物的相互关系研究,以深入理解气候变化背景下森林生态系统碳循环。     

全球增温与碳循环

全球变暖是地球系统科学领域的热点问题 .全面深入地理解全球碳循环的规律 ,将有助于客观地认识全球增温的原因 .系统地分析了全球碳循环的基本规律 ,评述了各个方面的研究进展 ,指出了研究当中应当注意的关键性问题 ,并且提出了目前探索和研究的重点课题 .     

超高压变质作用及大陆深俯冲--地球科学前沿述评

目的总结和评述超高压变质及大陆深俯冲作用研究进展。方法文献阅读及专题研究。结果总结分析了超高压变质及大陆深俯冲作用的时空分布、俯冲深度极限、俯冲过程中流体的性状及作用,以及中国西部北秦岭、柴北缘和阿尔金超高压变质岩带的研究现状及特点。结论超高压变质岩石均形成于碰撞造山带中,时代以显生宙为主;大陆俯冲的深度有可能达到200 km以上的地幔深处;超高压变质过程中有流体的参与,但流体的活动局限在很小的范围内。     

全球变化背景下森林生态系统碳循环及其管理

森林生态系统碳循环及其管理是全球变化研究的重要主题,同时也是人类维持全球生态系统的物质、能量平衡和自然资源循环再生的一个重要生态学途径。笔者在分析森林碳循环的基本特征及其与全球变化相互联系的基础上,阐述了碳循环及其管理在全球变化研究中的地位和作用,并提出了森林生态系统碳循环管理的内容、方法、措施及途径。     

硅酸盐岩风化碳汇与我国热带季风区花岗岩流域碳循环*

为探讨岩石风化碳汇在环境变化过程中的作用,阐明硅酸盐岩风化作为地质时间尺度净碳汇在全球碳循环过程中的重要意义。综述了岩石化学风化与环境变化之间的关系,总结了岩石风化领域的研究进展,重点论述了有关玄武岩和花岗岩地区碳汇速率的研究成果。结果表明,学者对玄武岩流域的研究开展较早,涉及玄武岩台地、火山岛屿及大陆边缘火山带等代表区域,但由于其在陆壳硅酸盐岩面积比例较低,当综合评价全球硅酸盐岩的碳汇能力时,花岗岩地区更具代表性。有关花岗岩地区的研究集中在北美洲和欧洲地区,学者对亚洲季风区,尤其是热带季风地区关注较少。事实上,热带地区花岗岩风化速率为10.05~44.3 t·km~(-2)·y~(-1),平均碳汇能力达5.25×10~5mol·km~(-2)·y~(-1),与国内外已有成果相比,中国热带季风区花岗岩正经历快速风化和较高的CO_2吸收通量,加上区域内特殊的河流碳输送规律,该区域在全球碳循环研究中意义重大。然而,目前中国花岗岩流域碳循环研究主要在温带及亚热带地区展开,无疑,对于中国热带季风区花岗岩流域碳循环的研究应是学者未来关注的重点。     

中国典型森林生态系统土壤呼吸差异性分析

通过总结中国近年来发表文献中的土壤呼吸数据,分析研究了中国典型森林生态系统的土壤呼吸特征与规律.结果表明,中国5种典型森林生态系统的土壤平均呼吸速率依次为:针阔混交林(3.04μmol·m-2·s-1)落叶阔叶林(2.74μmol·m-2·s-1)常绿阔叶林(2.65μmol·m-2·s-1)常绿针叶林(2.60μmol·m-2·s-1)落叶针叶林(2.04μmol·m-2·s-1).落叶针叶林的土壤呼吸温度敏感性(Q10)最高(3.35),常绿阔叶林最低(2.35).总体来看,阔叶林土壤呼吸速率(2.69μmol·m-2·s-1)高于针叶林(2.32μmol·m-2·s-1);然而,阔叶林土壤呼吸温度敏感性(2.30)却低于针叶林(2.68).土壤自养呼吸贡献率因森林类型而异,针阔混交林比例最低(30.3%),而落叶针叶林最高(41.2%).土壤呼吸的森林类型间差异是气候因素和土壤碳输入模式共同调控的结果.本研究表明,在预测未来陆地碳循环及其对气候变化反馈效应时,不同森林生态系统间的土壤呼吸及其温度敏感性的差异性应给予充分的考虑.     

中国的二氧化碳边际减排成本

应用能源、环境、经济耦合的中国 MARKAL-MACRO模型对 2 0 10到 2 0 5 0年中国的碳边际减排成本进行系统研究。给出 2 0 10、 2 0 2 0、 2 0 30、 2 0 4 0与 2 0 5 0年碳边际减排成本曲线的函数形式 ,分析不同的碳减排实施方式、减排实施起始年、以及限制核电发展等对碳边际减排成本的影响。研究结果表明 :中国的碳边际减排成本是相当高的 ,当减排率在 0 %～ 4 5 %时 ,碳边际减排成本在 0～ 2 5 0美元 / t之间 ;而且越早开始实施碳减排约束 ,在等同的减排量下碳边际减排成本将越高 ;限制核电的发展将进一步增大碳边际减排成本