土壤和河流沉积物吸附三价铬过程中的铬同位素分馏

沉积岩的铬同位素组成已被广泛应用于重建地质历史时期大气氧气含量的波动。这一指标的一个基本前提是自然环境中铬同位素分馏只发生在六价铬与三价铬的氧化还原转化过程中。但是,对非氧化还原过程中的铬同位素分馏行为目前仍然不清楚。本文通过模拟实验发现三价铬被土壤和河流沉积物吸附这一非氧化还原过程也会造成明显的铬同位素分馏。这一过程的铬同位素分馏系数(-0.06‰至-0.95‰,表示为103lnα)要小于氧化还原过程中的。结合前人对于有机配体溶解三价铬过程伴随的非氧化还原铬同位素分馏的研究结果,本文认为沉积岩中观测到的系统性的非常偏正的铬同位素记录可以被解释为大气氧化事件,但是在某些地质时代观测到的较弱的偏正铬同位素记录可能是由于非氧化还原过程造成的,应谨慎解译数据。

金属元素同位素异常

与大多数地球岩石不同,许多陨石中都显示一些与特定的核合成过程密切相关的同位素特征。这些核合成过程很可能发生在太阳系外。这些同位素特征被称为同位素异常。同位素异常在过去几十年里一直是同位素宇宙化学的一个活跃的研究领域。但直到近十年行星尺度上的同位素异常才被发现并被证实。同位素异常,特别是行星尺度上异常的发现为太阳系早期演化模型提供了新的制约。金属元素的同位素异常成为示踪天体物质来源及其关系,以及反演太阳系形成时的星际环境的最直接的证据。本文综述了近年来在同位素异常领域里的重要研究进展及其对研究天体化学过程的重要意义。

北大别燕子河片麻岩的锆石U-Pb年龄:印支期变质事件的确定

本文对北大别燕子河地区英云闪长质片麻岩中的锆石进行了单颗粒U-Pb年龄测定。该片麻岩中存在两种类型的锆石,一种是片麻岩原岩中的岩浆锆石,在后期的变质事件中经历了不同程度的Pb丢失;另一种是变质作用过程中的新生锆石。5个分析点拟合出一条很好的不一致线,得到上下交点的年龄分别为880±110Na和228±13Ma(MSWD=1.1),其中上交点的年龄代表了片麻岩原岩的形成时代,下交点的年龄代表了变质作用发生的时间。变质锆石给出了238Ma的一致年龄,与不一致线给出的下交点年龄在误差范围内相同。这一结果表明北大别片麻岩也经历了印支期变质作用。北大别地体为扬子板块的北缘,华北与扬子板块的缝合线应位于北大别以北。

大别山麻粒岩和TTG片麻岩的Sr、Nd、Pb同位素地球化学

北大别4个麻粒岩和4个TTG片麻岩样品的Sr、Nd同位素分析结果表明,样品普遍具有较高的锶同位素比值(^(87)Sr/^(86)Sr=0.7066～0.7461),较低的Nd同位素比值(^(143)Nd/^(144)Nd=0.5108～0.5124),表现出明显的壳源特征。结合铅同位素的组成来看,北大别麻粒岩及TTG片麻岩的同位素成分相当于中—下地壳。岩石的物源为古老的地壳,大约在2～3Ga之间。少数样品的同位素特征可能暗示源区有年轻地壳物质的加入。

大别造山带白马尖花岗岩体的钕、锶同位素地球化学研究

大别造山带白马尖花岗岩体属燕山期侵入岩,为中生代大别山区岩浆活动的产物,为碰撞后花岗岩。锶、钕同位素数据及稀土元素数据表明,白马尖花岗岩体为壳幔混合型。1.2～1.7 Ga的钕模式年龄为其源岩的平均地壳存留年龄。北大别花岗岩类岩石的物质来源并不一致。

古太平洋构造域的岩浆作用与成矿

燕山期中国东部出现了大规模的岩浆活动和成矿事件,探明其发生的地球化学动力学背景以及矿床成因机制,对理解中国东部中生代以来构造格局转变和指导找矿都具有重要意义。本文将从以下5个方面入手,探索古太平洋构造域的岩浆作用与成矿机制:(1)下扬子和江南隆起区燕山期岩浆-成矿作用研究;(2)中国东部燕山期成矿与不成矿埃达克岩及中-新生代玄武岩研究;(3)东秦岭造山带中生代岩浆作用与成矿研究;(4)不同类型钼矿床的钼同位素研究;(5)中国中东部燕山期富碱侵入岩石/正长花岗岩研究。

双稀释剂计算及校正方法

随着高精度同位素测量技术的发展,双稀释剂方法被证明是很多同位素体系测量的必要方法。尽管双稀释剂方法的原理和计算过程在多篇文献中已有介绍,但双稀释剂本身的测量和校正方法还没有被系统地讨论过。本文从介绍同位素质量分馏定律入手,简明阐述了双稀释剂测量原理并推导了双稀释剂计算公式及计算方法。同时进一步讨论了双稀释剂校正方法与其对同位素测量结果的影响,提出了双稀释剂方法的完整公式,以及相应的双稀释剂误差传递推导过程。

“行星地质与化学”专辑序

行星科学起源于天文学和地球科学,是伴随人类月球和行星探测工程快速诞生的学科,与全球板块活动理论同时期建立。经过半个多世纪的发展,行星科学已细分为行星地质、行星化学、行星物理、天体生物学等成熟的分支。其中,行星地质学使用多源遥感数据和模拟对比的方法,主要目的是了解天体的地质演化;行星化学起源于传统地球化学和陨石学,主要目的是了解天体物质的起源和演化。行星地质和化学从跨越天体的角度研究地质过程和地球化学的本质,为探索地球的起源和演化,尤其是地球早期演化、生命起源等重大科学问题提供了独特的视角。

下地幔温压条件下碳对（Mg,Fe）SiO3布里奇曼石的影响

利用激光加温金刚石对顶砧技术模拟下地幔温压条件(36~88 GPa,1850~2800 K),探索了碳与含铁的(Mg,Fe)SiO3布里奇曼石的相互作用过程。同步辐射X射线衍射实验表明,(Mg,Fe)SiO3布里奇曼石与碳在大于42 GPa、2000 K的温压条件下发生了氧化还原反应,即(Mg,Fe)SiO3布里奇曼石中的二价铁(Fe^2+)被单质碳还原成金属铁(Fe^0);而在较低的温压条件下,布里奇曼石中的Fe2+可以稳定存在。该结果表明,在下地幔深部的温压条件下,CCO缓冲的氧逸度值比IW缓冲更低,热力学计算结果也证实了这一结果。实验结果为地幔深部氧化还原条件的不均一性和局部极端还原状态的出现提供了解释。

深空探测之前沿科学问题探析

深空探测的驱动力源于人类探索未知的天性,是科学研究的前沿领域之一.自二十世纪六七十年代的月球探测高潮以来,人类的深空探测任务已经实现了对太阳系八大行星等主要天体的探测,获得了大量的科学发现,同时也发现了更多未解之谜.进入21世纪以后,人类深空探测迎来了又一次高潮,参与探测的国家和探测任务的数量都有了巨大提升,技术的发展也提高了探测的成功率.从太阳系形成到生命出现并演化到智慧生物,太阳系经历了复杂的演化过程,地球和其他行星环境经历了剧烈变化.要证实和重建这个过程还有大量科学问题有待回答,需要依赖更多精密计划的深空探测任务去寻找线索.太阳系的形成与演化、行星宜居性、地外生命探索等是当前深空探测的核心科学内容.前太阳系物质组成、太阳系的初始状态、行星系统的形成过程是太阳系形成与演化研究的关键科学问题,类地行星沿不同路径演化的原因是行星宜居性研究的重要方面.地外生命探测是深空探测的核心内容之一,生命的起源与演化、地外生命信号识别、地球极端环境类比等是主要的研究内容.针对已经计划和正在论证的深空探测任务,系统梳理其中的前沿科学问题及其研究现状和研究手段,能够为深空探测任务的科学规划提供参考,孕育更多的科学发现和前沿突破.

大别造山带岳西沙村镁铁-超镁铁岩体的锆石U-Pb年龄

北大别造山带岳西沙村镁铁 超镁铁岩侵入体的单颗粒锆石稀释法U Pb年龄测定结果为 ( 12 8± 2 .0 )Ma ,表明该岩体的侵位时代在燕山期 ,与大多数中生代花岗岩一样 ,是燕山期岩浆活动的产物 。

渤海和北黄海有色溶解有机物(CDOM)的分布特征和季节变化

采集了2016年的4、8、12月和2017年2月渤海和北黄海表、中、底海水样品,分析了海水中有色溶解有机物(CDOM)的紫外-可见光吸收光谱和三维荧光光谱,探讨了渤海和北黄海海域CDOM的分布特征、影响因素和季节变化.结果表明,不同季节CDOM分布相似,呈近岸高、远海低的分布特征.吸收系数a(355)和光谱斜率S275-295呈显著负相关,说明CDOM受到陆源输入的显著影响.垂直分布上,8月,受强烈的光降解作用影响,表层CDOM含量最低. 2月,底层CDOM含量最低,这可能与受光照影响的初级生产力在水下分布不均匀有关.从2016年4月～2017年2月,CDOM含量先上升后下降,12月含量最高,2月含量最低. CDOM的季节变化主要受陆源输入和浮游植物生物量的季节变化控制.以光谱斜率S275-295表征CDOM的平均分子量,2月由于陆源输入最少,CDOM平均分子量最小.夏季光降解强烈,将部分大分子量有机物降解成小分子量有机物,小分子量有机物增加,因此,8月CDOM的平均分子量小于4月和12月.

东黄渤海11-12月有色溶解有机质的分布特征

采集了2016年11-12月期间东、黄、渤海表、中、底海水样品,分析了海水中溶解有机质的紫外-可见光吸收光谱特征,探讨了渤海和黄东海海域秋冬季有色溶解有机物(CDOM)的分布特征、来源和影响因素。结果表明:在渤海和黄东海,表、中、底层CDOM均呈现近岸高、远海低的分布特征,渤海CDOM含量高于黄东海。吸收系数a355和光谱斜率S275-295呈显著负相关。结合CDOM的a355分布和S275-295,表明CDOM受到陆源输入的显著影响。渤海海区黄河口海域由于黄河水的直接输入和在大风影响下黄河口的泥沙再悬浮作用,CDOM含量最高。12月渤海中心存在CDOM和DOC的低值区,位置和夏季渤海双中心冷水团一致。在黄东海海域,高盐度台湾暖流的导致了黄东海DOC低浓度区域的产生,但对CDOM的含量分布没有明显影响。在渤海和黄东海,CDOM和DOC无显著相关性。

我国行星化学学科发展现状与展望

半个世纪以来,行星化学一直是欧美以及日本等主要科技强国最活跃的科学研究前沿之一。但是,由于种种限制,我国的行星化学一直没有得到充足发展。这种状况和我国的航天大国地位并不相称,也会成为我国建成航天强国目标的阻碍之一。因此,在全国各大重点院校进行行星化学学科建设迫在眉睫。基于行星化学学科对于深空探测的重要性,文章将着眼于行星化学学科的内涵,探讨行星化学学科的独特性,比较国内外学科建设的差距,提出我国行星化学学科建设的建议。