胶东昆嵛山复式花岗岩体的演化—岩石学和锆石U-Pb年代学研究

Kunyushan composite granite pluton is located in northeast part of the Sulu UHP collisional belt, Jiaodong peninsula, eastern China. It is regarded as the boundary of the Jiaodong block and the Sulu UHP collisional belt. The body is unique in the Dabieshan-Sulu UHP collisional orogen for its feature of multiple intrusions of diverse types granitoid rocks in a long span after UHP the collision between the North China and the Yangtze plates in late Triassic. It can be grouped into four series on the basis of petrology and petrochemistry. They are mid-K calc-alkaline granitoids, strongly peraluminous granites, high-K calc-alkaline granitoids and syenitic granite of shoshonitic series. In this thesis, the later three types of rocks are investigated geochronologically in detail. The grain zircon U-Pb isotope dilution dating technique has been employed in this study. Zircon morphology are presented and discussion on the chemical and physical conditions of the granite formation have been carried out in addtion. Strongly peraluminous granites comprises foliated monzogranite and garnet bearing leucogranite. They occupy more than half of the area of the Kunyushan composite body. Three zircon samples of foliated monzogranites have been analyzed, they yield lower intercept ages mainly in the range of 140-150 Ma. The formation of these rocks was likely to be at 700-600 ℃, implied by zircon morphology. Two zircon samples of the garnet bearing leucogranite yield lower intercept ages from 130 Ma to 140 Ma. Zircon morphology indicate that the liquidus temperature of the magma was about 750 °C. Syenitic granite of shoshonitic series occur in the north central part of the body, and the volume is quite small contrast to other types. One zircon sample was chosen from this rock, and yield lower intercept age of 121+1.8/-2.1 Ma. Zircon morphology indicate that the liquidus temperature of this rock is up to 900 °C, which is much higher than others'. High-K calc-alkaline granitoids can be divided into two types on the basis of rock texture and structure. One is Kf-porphyritic monzogranite. It's outcrop is quite small. Zircon ages of one sample constrain the emplacement of this rock at about 112 Ma. The other is medium-grain to coarse-grain monzogranite. Zircons from it yield lower intercept age of 100.5+2.9/-4.6 Ma. The variation of zircon morphology suggest that these two monzogranites were outcomes of a single magma at different stage. The former emplaced earlier than the latter. The liquidus temperature of the magma was about 800 ℃ Inherited zircon is ubiquitous in the Kunyushan composite body. Most of the samples yield upper intercept ages of late Proterozoic. It was considered that only the Yangtze plate underwent a crustal growth during late Proterozoic among the two plates which involved into the UHP collision. Inherited zircon of about 200 Ma can also be observed in strongly peraluminous and high-K calc-alkaline granitoids. Two samples out of eight yield upper intercept ages of Achaean.

石灰岩和砂岩地区豆科类植物紫花光叶苕（Vicia villosa）中铁和锰的不同分配模式

豆科类植物生物量的减少主要与氮和磷之间的平衡受到影响而有紧密的相关性。然而,其他营养元素之间的不平衡也能响应生物量的减少,比如铁和锰营养元素。选择了贵州茂兰相邻的石灰岩和砂岩地区土壤进行了野外种植实验。实验结果表明:生长着的豆科类植物铁(Fe) 和锰(Mn) 出现互为相反的分配模式:在砂岩地区生长的豆科类植物根部对铁的吸收相对高于石灰岩地区;而对锰的吸收,石灰岩地区高于砂岩地区。因此,植物根部的Fe∶Mn ,砂岩地区高于石灰岩地区。这个结果说明豆科类植物根部对Fe 和Mn 的吸收存在不同模式。然而,在叶片中的Fe∶Mn 砂岩地区和石灰岩地区之间基本没有区别,这说明铁和锰从根部到叶片的迁移具有不同模式。当叶片的Fe∶Mn (质量之比) 低于2. 9 时,有可能响应豆科类植物生物量的减少。我们在研究植物与土壤的营养元素含量之间相关性时,越过环境因素,必须考虑植物内部随生长过程而发生变化的营养元素的化学计量,比如,生长着的植物中Fe∶Mn 比值的变化等。

城市生活垃圾填埋场释放汞的形态初步研究

大气的人为汞释放源研究已经较为广泛,但国内外对垃圾填埋场这一潜在的大气汞释放源还没有重视,尤其是垃圾填埋场释放汞的形态研究较为缺乏。2003 年11 月下旬,对贵阳市一新建的生活垃圾填埋场排放气体中的总汞( TGM) 、单甲基汞(MMHg) 、二甲基汞(DMHg) 进行了初步的研究。结果显示填埋半年、填埋一年与填埋两年的垃圾填埋场排气筒气体中总汞浓度分别为665. 52 ±291. 25 ng/ m3 ( n = 305) 、25. 6 ±3. 2 ng / m3 ( n = 13) 、14. 5±1. 8 ng/ m3 ( n = 28) ;填埋半年与填埋两年的垃圾填埋场排气筒气体中单甲基汞浓度分别为2. 06 ±1. 82 ng/ m3( n = 11) 、0. 18 ±0. 06 ng/ m3 ( n = 2) ,二甲基汞浓度为9. 45 ±5. 18 ng/ m3 ( n = 12) 。这一结果初步说明垃圾填埋场不仅是大气总汞的释放源类型之一,也是大气中毒性更强的单甲基汞与二甲基汞的释放源之一。

中国全新世气候变化研究进展

全新世气候变化研究是古气候研究的一个重点。中国全新世气候变化的研究也是全球变化研究中重要的一部分。大量的研究工作为恢复中国全新世气候做了重大贡献。中国地形地貌复杂,又处在具有复杂时空变率的东亚季风控制范围内,这使得不同的研究工作者在一些问题上存在意见分歧。比较统一的意见是:中国全新世始于约10. 5ka BP ;在约9～8 ka BP 左右为一段降温期;7～4 ka BP 为一段温暖期,通常称之为全新世大暖期;大约3 kaBP 左右开始降温,至近代才又升温; 约1300 a A. D. 左右进入小冰期,到1850 aA.D. 左右结束,其间又有几次比较明显的温度振荡。1850 a A. D. 至今为温度的上升期。对于气候变动的驱动因素,不同的学者看法不一;从长时间尺度看,太阳辐射变化是气候变化的主要驱动力。

贵州山区石灰土与黄壤土壤有机质δ13C值剖面分布差异研究

以贵州两种主要土壤类型石灰土和黄壤为例,分析了森林植被下植物优势种、枯枝落叶、土壤有机质的稳定碳同位素组成、土壤有机碳含量、pH值和粘粒含量.结果显示,两种土壤类型有机质含量和δ13C值的剖面分布具有显著差异:石灰土剖面土壤有机碳含量均大于10 g/kg,最大值为表层土(71 g/kg);黄壤剖面中有机碳含量为2.9～44.3 g/kg.剖面自上而下,石灰土剖面有机质δ13C值为-24.1‰～-23.0‰,黄壤剖面有机质δ13C值为-24.8‰～-21.9‰.土壤类型、土壤pH值、粘粒含量对贵州山区土壤有机质含量和δ13C值剖面分布有重要影响.

姚安金矿床成矿流体形成演化的稀土元素地球化学

姚安金矿床与富碱侵入岩体具有密切时空关系[1] 。本研究运用稀土元素地球化学示踪方法 ,探讨了富碱侵入岩与姚安金矿床之间可能的成因联系。1　地质背景我国滇西“三江”地区沿哀牢山—金沙江深大断裂及其附近 ,分布着一个总体呈这个北西走向的巨型富碱侵入岩带 ,带内分布着大量在第三纪时期的裂谷环境中由富集地幔部分熔融形成的富碱侵入体[1～ 4 ] 。姚安岩体属于这个富碱侵入岩带的一部分。姚安金矿床已探明金矿脉 19条 ,金品位为0 .4 5～ 2 9.95)ｇ/ｔ① 。矿区内的侵入体为姚安岩体 ,主要由正长斑岩和石英正长斑岩组成。矿体产于姚安岩体与侏罗系地层的内外接触带内。野外可见 ,姚安岩体形成后至金成矿前 ,区内再未有其它岩浆活动 ,这表明金成矿与姚安岩体具有密切的时空联系。矿区内出露的地层是侏罗系妥甸组 (Ｊ3ｔ)灰黑色粉砂质泥岩 ,姚安岩体呈岩株状侵位于妥甸组地层中。区内的骨架构造为北西向的断裂 ,矿体呈脉状、豆荚状产于主断裂旁侧的次级断裂破碎带中。根据矿脉的穿插关系、矿石的结构构造和矿物组合 ,姚安金矿床可分为两个主要成矿阶段。早期硫化物阶段(阶段Ｉ) :矿石为细脉浸染型 ,主要矿石矿物有黄铁矿、黄铜矿、方..

粤北石英脉型钨多金属矿床中钨锡铋银钼的赋存状态研究

本文对粤北红岭、石人嶂、梅子窝、锯板坑等四个石英脉型钨矿的矿石样品进行了详细的矿相学和电子探针分析,在红岭钨矿中观察到黑钨矿与白钨矿共生或交代现象,并发现铌锰矿、(含)钨铌锰矿晶体。在石人嶂、梅子窝、锯板坑钨矿中发现较多黝锡矿,分布在黄铜矿、闪锌矿边缘,或呈乳滴状分布在黄铜矿中,部分黝锡矿中包裹锡石。红岭、石人嶂、梅子窝钨矿床中有不同程度的银矿化,根据(含)银矿物的能谱成分分析,区分出富硫铋铅矿、块辉铋铅银矿(第1、2、3亚种)、硫银铋矿、淡红银矿、脆银矿、硫铜银矿,并有含银4.78%～13.25%的硫铅铋盐、含银2.9%～12.19%的硫铜银盐、含银71.01%～90.74%的硫砷银盐及含银9.3%的硫氯铅铜盐等多种未定名矿物。红岭钨矿中含银矿物多以不规则粒状分散在铁闪锌矿、硅酸盐矿物中,含银矿物与主硫化物同时形成;石人嶂钨矿床中含银矿物主要为含银硫铜盐、硫铜银盐,在黄铜矿边缘形成含银矿物-闪锌矿的交代反应边,局部有含银硫铅铋盐、硫铋银盐;梅子窝钨矿床中主要为独立银矿物和少量自然银,多分布在方铅矿中或充填在硫化物裂隙中,含银硫铅铋盐、硫铋盐、硫砷铅银矿物较少。石人嶂、梅子窝钨矿床中银矿物种类丰富且含量较高,具有综合利用前景,两矿床部分样品中发育细脉型或边缘交代型的(含)银矿物,表明晚期热液叠加银矿化作用较强。四个矿床中的铋矿物主要为辉铋矿和自然铋,部分矿床中多含银铅铋硫盐类,在红岭钨矿中发现与辉铋矿共生的楚碲铋矿,石人嶂钨矿中有细脉状未定名铋铜硫盐。四个矿床的闪锌矿成分不同,石人嶂、梅子窝钨矿的含较高Cd,红岭、锯板坑钨矿的基本不含Cd,红岭钨矿闪锌矿中Fe含量变化较大.

峨眉山大火成岩省的地球化学特征及其动力学指纹

峨眉山大陆溢流玄武岩省（ECFB）是中国国内唯一被国际学术界认可的大火成岩省，其独特的地球化学特征和完整的岩浆演化序列，日渐引起了地学界的关注。但总体研究程度还很低，随着研究的推进，需要探讨以下问题：（1）对比ELIP各岩区的地球化学特征；（2）探讨ELIP岩浆岩演化趋势及其地球化学特征；（3）寻找更多地幔柱成因证据；（4）研究其化学储库特征及其地球动力学指纹。本文从岩石地球化学、PGE地球化学、同位素地球化学和动力地球化学等方面作了较系统的探讨。 本文除了对峨眉山玄武岩活动时段、S不饱和特征、三大趋势及其氧逸度、两大序列、高镁玄武岩等作了探讨外，还建立了一些新的微量元素、PGE和热动力熔融模拟图解，系统对REE、蛛网配分模式图进行了孔隙度动力熔融模拟，通过Sr－Nd－Pb同位素混合模拟较细致的研究了ELIP源区DM与EM组份比例。首次对ECFB的PGE含量作了定量模拟，表明ELIP起源于0.3－1％的外核物质+50％亏损上地幔+50－49.7％下部原始地幔的混合源区。 模拟还表明ELIP西岩区熔融源区在Gt橄榄岩到Sp二辉橄榄岩地幔内（熔融压力3.0～1.8GPa），部分熔融度2－8%，部分小于<2%；中岩区熔融源区在Gt－Sp二辉橄榄岩地幔内（熔融压力3.0－2.5GPa），熔融度主要<2％；东岩区熔融源区在Gt－Sp二辉橄榄岩内（熔融压力2.9～2.4GPa），部分熔融小于1％。笔者认为从西到东，上覆岩石圈从薄的特提斯大洋盖层变为厚的扬子克拉通盖层环境，这导致熔融压力／深度的增加而平均熔融度降低，这与根据EFB中的La/Yb比值推测的岩石圈下熔融面地图基本一致。 通过Sr-Nd同位素动力学模式探讨了ELIP的组份异质性，认为亏损的镁铁质大洋板片携带泛古陆上地壳陆源沉积物，俯冲脱水后长期（约1Ga）储积在热边界层，沉积物与亏损古洋壳发生交代混合形成富集地幔（EM2），并被峨眉山地幔柱捕获夹带入头部，并在P/Tr冲击登陆于扬子克拉通西缘，从而产出含有UCC（或TS或GLOSS）组份特征的ECFB。

福建晚中生代以来基性-超基性岩的年代学、地球化学及其地球动力学意义

中国东南部位于亚洲东部大陆边缘的南段，处于扬子地块、印度板块和太平洋板块的中间地区，是中生代太平洋板块与欧亚板块相互作用的活跃区域，一直是地质学家关注的地区。晚中生代古太平洋板块对欧亚大陆的俯冲作用，以及大规模的钙碱性岩浆作用，是中国东南部晚中生代重要的构造-岩浆热事件。有关构造属性转换时间及大陆动力学演化过程、岩石圈伸展与地壳拉张期次和深部地质过程等问题，已成为当前重点研究的课题。基于此，本文以福建晚中生代以来的基性脉岩、基性岩、碱性超基性岩为研究对象，运用岩石学、矿物学、元素地球化学、同位素地球化学及K-Ar同位素测年等研究方法，较为系统地研究了闽西碱性超基性岩、闽北角闪辉长岩、闽西及闽东南基性脉岩的地质地球化学特征，对岩石成因、源区性质、成岩时代等进行了详细的分析，并据此反演福建及中国东南部中生代以来岩石圈伸展和地壳拉张期次、岩石圈地幔属性及演化性质，探讨了中国东南部中生代以来的大陆动力学背景。本次研究中获得以下几点初步认识： 1、闽西柳城新生代玻基辉橄岩呈岩筒侵入的，岩石化学研究表明，玻基辉橄岩属于钠质硅不饱和碱性超基性岩；系统的微量元素研究显示，岩浆在上升侵位过程中未发生明显的地壳混染作用，微量元素、稀土元素的地球化学特征是地幔源区性质的继承，地幔源区来自HIMU型地幔端元，HIMU型地幔端元的形成与大洋俯冲脱水板片及携带的沉积物再循环相关；柳城玻基辉橄岩由低程度部分熔融形成(约2.9%)，全岩K-Ar测年为12.6±1.3Ma，为中新世，岩石产出构造背景为陆内裂谷。 2、系统的地质地球化学研究表明，闽北赤门角闪辉长岩为低钾(拉斑)系列，有高Al2O3，Na2O>K2O特征，微量元素具有富集LILE、LREE，亏损HFSE特征，岩浆的地幔源区为富集型，具有EMⅡ性质；与沿海地区辉长岩对比研究，认为赤门辉长岩株可能是中国东南部由拉张向裂谷转换的标志，全岩K-Ar测年为67.6±5.4Ma，晚白垩世末期，岩体的形成动力学背景为拉张带-初始裂谷。 3、闽西基性岩脉主要呈NW向展布；对闽西基性脉岩的岩石学、矿物学和地球化学特征进行了研究，基性脉岩为亚碱性岩石系列，稀土元素、不相容元素和Sr、Nd同位素表现出两种不同的地球化学特征，闽西存在两个不同地幔源区，即弱亏损地幔源区和富集地幔源区(类似EMⅡ型地幔端元)，源自弱亏损地幔源区形成的基性脉岩以LILE弱富集、不出现Nb、Ta、Ti负异常和同位素Nd弱亏损及Sr弱富集为特征，源于富集地幔源区的基性脉岩，以不同程度富集LILE、LREE、有Ta、Nb、Ti负异常和Nd、Sr同位素富集的特征，源区壳幔相互混合特征明显；闽西基性脉岩均产出于板内环境，区域构造背景为大陆拉张带； 4、闽东南基性岩脉主要呈NE向展布；闽东南基性脉岩强烈富集LILE、LREE、亏损HFSE，Nb、Ta、Ti负异常，表征岛弧玄武岩地球化学特征；岩浆上升侵位过程中未发生地壳混染作用；微量元素和同位素研究表明，脉岩岩浆起源于富集源区，地幔源区发生俯冲组分交代作用，地幔源区有由富集向亏损转化的趋势，闽东南基性脉岩产出构造背景为陆缘拉张裂谷带，基性脉岩形成与长乐-南澳断裂带活动有一定的联系； 5、福建地区基性脉岩K-Ar年龄分布范围为57.9±1.3~136.6±2.7Ma，结合福建地区发育的碱性岩、A型花岗岩和双峰式火山岩和已发表基性岩脉的年代学数据，认为福建省中生代地壳拉张期次分别为75Ma±、85Ma±、90~100Ma、110~120Ma、125Ma±和180~165Ma，中国东南部地壳拉张作用与多金属成矿存在耦合关系； 6、通过对福建晚中生代以来基性脉岩、基性岩、碱性超基性岩的系统研究，表明中国东南部晚中生代以来岩石圈地幔性质发生明显的变化，总体的变化趋势是亏损地幔代替富集地幔，这种趋势与软流圈地幔上涌改造、擦拭了中生代地幔富集的特点，也与岩石圈伸展、地壳拉张关系密切；中生代岩石圈的富集可能是俯冲流体交代与俯冲板片携带地壳物质进入地幔再循环的结果。

太阳活动驱动气候变化SGC机制的数理研究

十年至百年时间尺度的气候变化与人类社会关系密切。来自现代气候学和古气候学大量统计分析表明，太阳活动和这一时间尺度的气候变化有很好的相关性。据此，不少学者指出太阳活动强度周期性的变化驱动了这一时间尺度的气候变化。然而对这一观点一直存在众多反对意见。一部分认为，来自于统计研究的结果还不足以证明太阳活动是十年～百年时间尺度气候变化的动力源，因为地球气候系统内部海－气交换的周期性变化也能产生类似周期的气候变化。另一部分认为，由于至今没有较为令人信服的机制能够解释太阳活动对气候变化的影响，因此不能断定就是太阳活动驱动了气候变化。研究太阳活动驱动气候变化的机制已成为目前太阳活动与气候变化间关系研究领域最为迫切有待解决的问题。 目前，在太阳活动和气候变化联系机制研究领域主要存在着三类理论：1）太阳总辐射影响机制：该机制认为，太阳活动强度的变化引起了太阳总辐射量的周期性变化，从而导致了地球气候变化；2）太阳紫外辐射变化影响机制：该机制认为，太阳活动周期中占太阳总辐射9％的太阳短波辐射的变化量占太阳总辐射变化量的32％，短波辐射变化将直接影响地球中层大气热平衡和动力状态，中层大气的变化以行星波的形式传递到低层大气，从而影响地球气候；3）空间天气影响机制：该机制认为太阳活动造成空间环境中的各种高能粒子通量发生相应的变化（如银河宇宙射线、太阳宇宙射线、相对论电子等），高能粒子通量影响低空大气中的云量，云量变化改变了气候系统能量平衡，从而驱动气候变化。70年代以来，欧美利用卫星平台对太阳总辐射进行了观测。目前的结果表明，在一个太阳活动周期内太阳总辐射的变化仅有0.1％。根据目前的气候理论如此小的辐射能量变化还不足以引起显著的气候变化。对于紫外辐射变化影响机制，虽然观测到的短波辐射变化足以引起中层大气的热状态和动力状态的变化，但目前对中低层大气的联系机制还缺乏长时间的观测数据支持。20世纪60年代以来，在空间物理学家的努力下，发展了空间天气影响机制（这里简称空间天气机制）。空间天气机制目前主要形成两大次级理论，1）离子诱导成核机制（IMN机制）；2）空间天气－全球电路－静电云微物理机制（SGC机制）。离子诱导成核机制认为银河宇宙射线通量的变化能够通过离子诱导成核过程影响云层中云滴的粒子谱，导致全球的云量变化。然而随着对银河宇宙射线通量变化和全球云量间关系研究的深入人们发现，银河宇宙射线通量的变化不但仅与低层云云量有较好的相关性，而且呈现较强的纬度分异。这些都无法运用离子诱导成核理论来进行解释。空间天气－全球电路－静电云微物理机制（SGC机制），是通过对天际尺度空间天气变化与气象要素间的统计研究而建立起来。在这一时间尺度上，海气作用等因素被排除，太阳活动成为引起天气要素变化唯一的影响因子。该机制不但能有效地解释银河宇宙射线、太阳宇宙射线和相对论电子等引起的低空大气变化，而且更能解释低层大气响应的纬度分异性。同时该机制还有机地将离子诱导成核理论融入。因此，该机制可能是当前最接近太阳活动与气候变化间联系真是面目的理论。然而，该理论目前仅仅完成了理论框架体系，对静电云微物理过程进行了初步探讨，还需进行大量的定量研究。本文主要在该机制的理论框架体系下，初步尝试了定量化研究，主要建立与该机制有关的三个物理模型：1）全球电路模型；2）准静止状态下层云中电荷分布模型；3）较为完善的静电云微物理模型。 1． 全球电路模型 本文的全球电路模型，运用更为精确的银河宇宙射线成因电荷分布模型和放射性成因电荷分布模型模拟全球低空大气电荷分布，并引入了太阳活动对电荷产率的影响，同时采用了更为准确的全球地面高程数据和地表气溶胶数据，并首次引入平流层火山成因的超细气溶胶层，探讨它对全球电路的影响。通过模拟结果表明： 1） 本全球电路模型输出结果与实测数据有较好的对应，能够反映全球电路的基本特征，以及太阳活动对全球电路的影响。 2） 受太阳活动的影响，大气电阻发生明显的变化，各地大气电阻值的变化与当地的地磁纬度密切相关，即太阳活动对全球电路的影响具有很强的纬度效应，在火山活动平静期高低纬度全球电路对太阳活动的响应存在着10％～25％的差异。 3） 火山活动高峰期，高纬度中高平流层中的硫酸在离子诱导成核机制的作用下形成超细气溶胶层，由于该超细气溶胶层的存在造成全球电路对太阳活动响应的纬度效应进一步增大。在火山活动高峰期高低纬度大气柱电阻对太阳活动响应的差异可达45～85％。这造成在太阳活动强度变化过程中高纬度和低纬度地区大气补偿电流出现相反的变化。 2． 准静止状态下层云中电荷分布模型 目前通过飞机平台对非对流云系中电荷分布的观测还刚刚起步（以往的观测均来自对通过山顶观测站云层的观测，观测误差较大；以飞机为平台，穿越云层进行观测，精度较高），而对层云中电荷分布的定量模拟更是鲜见。本文尝试建立了这一模型，结果表明： 1） 本模型的计算结果得到在标准状态下云层上下边界层中云滴带电量为50～100e（e为基本带电单位），这与Beard（2004）进行的野外观测结果对应良好。云层电荷主要集中在云边界层中，在云顶层富集正气溶胶、带正电云滴，在云滴富集负气溶胶与带负电云滴。云滴和气溶胶上吸附的电荷量受大气补偿电流、云滴和气溶胶粒度、云滴和气溶胶浓度、云层高度影响显著。 2） 太阳活动引起的大气补偿电流的变化能造成低层云边界层中云滴带电量发生显著的变化，而对高层云的影响较小。结合静电云微物理过程低层云中得电荷分布将对低层云的理化特性产生较大影响，从而引起天气、气候变化。 3． 静电云微物理模型 Tinsley（2000，2001）的静电云微物理过程模型计算结果表明，带电云滴和气溶胶（包括成冰核、云凝结核），在长程斥力和短程吸引力（无论云滴带电状态如何）的作用下，碰撞过程均会发生相应变化。本文在Tinsley（2000，2001）静电微物理模型的基础上，在模型中引入小颗粒的惯性参量和云滴的重位移参量，采用新的流态模型，将参与碰撞的小颗粒的粒径范围拓展到0.1～10μm。在此基础上，运用导电面方法讨论静电云微物理过程，和原有映射电荷方法结果进行了对比。结果表明： 1） 在考虑了云滴或粒子上所带电荷在另一方上产生的映射电荷的情况下，在低层云中带电云滴与0.1～3.0μm粒径的带电粒子间的碰撞效率与不带电条件下所得的碰撞效率差异明显，随粒子所带电量的增长，碰撞效率逐步增加。而在高层大气中由于梯度力的作用控制了碰撞过程，因此静电力对碰撞过程的影响较小。粒径大于3.0μm的粒子，随着粒子质量的增加碰撞过程将受粒子自身惯性主导，静电力对这一范围内云滴－粒子的碰撞没有影响。 2） 在受静电力主导的粒子粒径范围内，随粒子密度的增大，粒子质量增加，粒子的碰撞效率随粒子的密度增大而减小。 3） 映射电荷方法和导电面方法的差异仅在“Greenfield Gap”区域表现的较为显著。在“Greenfield Gap”区域导电面方法获得的粒子碰撞效率显著高于映射电荷方法所得值。随云滴与小颗粒粒径比增大两种方法所得结果的差异逐步减小。 通过以上三个模型的模拟得到以下推论：1）与高层云相比较低层云更易受到太阳活动引起的空间环境变化的影响。而且低空大气对太阳活动的响应具有纬度效应。这与Svensmark等（2000），Kniveton等（2004）统计研究结果吻合。2）火山活动增强了全球电路对太阳活动响应的纬度差异。3）太阳活动－空间环境变化－全球电路－云静电物理过程能使太阳活动成为“小冰期”主要驱动力，太阳活动的强弱变化控制了小冰期的起止。随着太阳活动减弱，极地降雪、云量和赤道雷暴系统产生的总上升电流构成的正反馈系统加速了“小冰期”的变冷过程。对于更长时间尺度的“Milankovich”周期，受太阳常数和太阳辐射全球分布的变化，总上升电流发生相应的调制，通过SGC机制对气候产生一定影响。

树木年轮硝化纤维素氢同位素组成的测定

树轮硝化纤维素氢同位素分析技术早已为国外学者所掌握，而分析技术上存在的难题使该项工作在国内进展缓慢，这在某种程度上限制了中国学者应用树轮氢同位素技术对过去全球变化的深入研究。在总结和分析前人工作的基础上，就树轮氢同位素的分析方法及初步应用开展了研究。 实验采用经典的金属锌单个还原法测定了水的氢同位素组成、采用熔封管高温燃烧法和金属锌还原法测定了有机质和树轮硝化纤维素的氢同位素组成。通过对实验结果进行分析，最后得出如下结论： 第一，要获得可靠的氢同位素比值，必须保持固定的硝化纤维素/锌质量比，即按照产生2μL（约112μmole）水的硝化纤维素与每100mg的锌与的比例装样。实验中根据1和0.7两种水/锌的比例对CH7样品装样，发现后面那一组得出的实验值（-95.6‰）比给定值（-100.3±2‰）大，而前面那一组的实验值（-100.2‰）跟IAEA的给定值一致。 第二，在真空系统上必须对硝化纤维素进行足够长时间的加热，如在80℃下加热1小时左右，以最大限度移去硝化纤维素吸附的水分。9月9日分析树轮硝化纤维素样品DN-27时，加热时间是45分钟，得到的分析精度是2.2‰；9月13日对树轮硝化纤维素样品LN-31的分析精度提高达到了1.6‰，主要是因为加热时间由原来的45分钟延长到75分钟。 第三，铜粒的加入不会改进硝化纤维素氢同位素分析的精度。通过实验对照，除了加铜粒与否，其他实验条件如样品量，水/锌的比值，加热条件等均相同，样品CH7-5和 -3 (8月31日), 样品CH7-16 和18 (9月8日)以及样品CN-1 和CN-2 (8月31日)的结果表明加入和没有加入铜的样品之间没有显著差异。 第四，硝化纤维素或有机质燃烧后，应尽快将其中的水分在高真空线上萃取出来转移到装有锌粒的反应管中，以避免生成的水分、二氧化碳和氧化铜的进一步反应。硝化纤维素样品CN-3的氢同位素组成测定结果比其他两个CN样品（CN-1和CN-2）得到的结果高了14‰，主要是因为水分提取的时间比其他样品延长了2天。 实验测定树轮硝化纤维素样品DN-27氢同位素组成的精度达到2.2‰，测定树轮硝化纤维素样品LN-31氢同位素组成的精度达到1.6‰,这与国际认可的2.0‰的精度大体相同，从而摸索出了石英管高温燃烧法配合金属锌还原法分析有机质氢同位素组成的实验条件和氢同位素数据的校正方法。为从我国的树轮、泥炭、湖泊沉积和古土壤中提取东亚季风高分辨率变化信息奠定技术基础，也为我国植物生理学家利用氢同位素技术示踪植物生理过程提供了较好的技术平台。

阿尔泰南缘泥盆纪变火山岩的地球化学研究

新疆阿尔泰南缘泥盆纪的构造背景一直存在争论。而且，该地区系统的地球化学工作还很薄弱。对阿尔泰南缘克朗和麦兹盆地内的斜长角闪岩和变流纹岩进行的系统的岩石学和地球化学研究，为阿尔泰南缘泥盆纪的构造背景和地壳演化提供了重要证据。获得的主要结论有： （1）斜长角闪岩的原岩为拉斑玄武岩。克朗盆地样品相对于N-MORB表现为“隆起型”曲线形式，而麦兹盆地样品相对于N-MORB表现为富集大离子亲石元素和轻稀土元素，而亏损高场强元素。另外，克朗盆地样品具有较高的εNd(t)值（+6.4～+7.4），而麦兹盆地样品则具有偏低的、较宽泛的εNd(t)值（+1.7～+7.3）。地球化学和Nd同位素组成表明，麦兹盆地部分样品可能受到了不同程度的陆壳物质混染。克朗盆地地幔源区表现为亏损上地幔和富集地幔组分的相互作用，而麦兹盆地的地幔源区为受俯冲板片流体/熔体交代的地幔楔。研究表明斜长角闪岩的原岩可能形成于具有陆壳基底的岛弧/弧后盆地环境。 （2）克朗和麦兹盆地的变流纹岩具有高SiO2、较高（Na2O+K2O）、低TiO2和CaO含量，属于亚碱性系列。稀土元素配分模式表现为富集轻稀土元素、Eu负异常强烈。变流纹岩的微量元素蛛网图曲线形式类似于智利岛弧花岗岩。在相关判别图上，它们落入火山弧花岗岩区。变流纹岩的εNd(t)值为-2.9～+1.3，它们的两阶段Nd模式年龄（TDM2）为1.04～1.38Ga。其成因与中元古地壳熔融有关，同时有一定量年轻地壳物质的参与。这些结果显示，变流纹岩形成于发育俯冲带的陆缘火山弧环境。 （3）根据本次研究结果并综合区域地质资料和前人研究成果，提出了阿尔泰南缘泥盆纪的构造岩浆模式。

湖泊有机质的来源与生物地球化学循环：稳定氮同位素示踪技术

氮循环是水生生态系统中重要的营养循环，对它的研究能够为水环境评价以及解决日益严重的湖泊富营养化问题中的氮治理提供理论依据。水体中的有机质分为颗粒态有机质(POM)和溶解态有机质(DOM)两部分，它们在水体中与无机氮相互转化、相互作用，共同控制着整个水生生态系统内部的氮循环过程。稳定氮同位素技术作为有效的地球化学工具能够被用于追溯水生生态系统中的物质来源以及指示相关的生物地球化学循环作用。因此对有机质稳定氮同位素比值的测定有利用帮助我们了解它在水生生态系统中所扮演的角色，尤其是得到有机质参与的地球化学循环作用的直接证据，从而进一步完善对水生生态系统内部整个氮循环过程的研究。 本研究首先从根本上解决了限制溶解有机氮(dissolved organic nitrogen，DON)稳定氮同位素比值应用的测定技术上的难题。然后选择贵州高原湖泊―红枫湖和百花湖作为研究对象，测定了2003~2004年两湖水体中颗粒态有机氮同位素比值(δ15NPON)的季节及剖面变化，探讨了两湖季节性变化存在差异的原因以及红枫湖纵向水体剖面上δ15NPON的变化规律及影响因素。最后，在前人对红枫湖研究的基础上重点选择了2006~2007年间湖泊热分层不同时期具有代表性的几个月份进行了剖面采样。测定了不同月份纵向水体剖面上的DON、PON与NO3-三种氮形态的含量、δ15N值以及其它水化学参数，揭示了水体内部氮循环过程中的相关生物地球化学作用。同时，结合冬季湖泊枯水期外源输入河流以及湖泊水体横向剖面上的DON、PON与NO3-三种氮形态的含量及其δ15N值的变化，追溯了湖泊水体中各种氮形态的来源以及外源输入河流对湖泊水体的贡献。本研究得到以下几点结论： 1. δ15NPON值的季节性变化可以用于评价水生生态系统的营养状况，指示外源人为活动产生的工业废水和生活污水的影响。对2003~2004年间红枫湖和百花湖两湖表层湖泊水体中PON的δ15N季节性变化研究表明，红枫湖表层颗粒态有机质δ15NPON的变化范围为+3.7～+14.9‰；百花湖颗粒态有机质δ15NPON的变化范围为+1.3～+8.7‰。其季节性变化趋势不同。红枫湖表现为冬季(2月)和夏末秋初(9月)出现高值；冬季高值的出现主要受外源输入的工业废水中富含15N的无机氮源和有机颗粒的影响。百花湖在冬季(2月)出现最低值，夏末秋初(9月)出现高值；冬季最低值的出现则可能归功于生活污水中富含14N的有机颗粒的贡献。 2. 首次从整体角度得到了δ15NDON值变化区间的信息。红枫湖2006~2007年不同采样月份水体内部的δ15NDON测定结果显示，δ15NDON的变化范围为+1.0~+12.3‰，它与δ15NNO3-的变化范围：5.9~+22‰和δ15NPON变化范围：+2.8~+16.8‰接近。同时，研究还发现在浮游植物生长季节，表层水体不同形态氮的同位素比值普遍存在下述规律：δ15NNO3->δ15NPON>δ15NDON。原因是此时浮游植物是PON的主要组成部分，且吸收利用NO3-的过程是δ15NPON变化的主要控制因素，浮游植物通过分泌细胞外液等方式分解产生了的富含14N的DON，从而使得三种形态的氮同位素具有一定的继承关系。 3. 三种氮形态δ15N值的季节性变化趋势能够反映其来源的差异。纵向剖面水体中，2007年1月的δ15NNO3-最大，湖泊受外源河流携带的高δ15N及高含量NO3-的影响。2006年4月和2007年3月的δ15NNO3-较小，水体内部发生的强烈的硝化作用产生了大量富含14N的NO3-，是湖泊水体NO3-的重要内源。δ15NDON值表现为：除2007年3月表现异常外(出现异常高值)，浮游植物生长季节(2006年4月和2006年7月)的 δ15NDON普遍小于其余月份，且纵向水体剖面上变化幅度均不太大，这与浮游植物生长季节DON主要来源于浮游植物分泌等作用产生的富含14N的组分有关。δ15NPON值表现为冬季(2007年1月)具有最高值，受外源输入河流中富含15N的有机颗粒的影响。 4. PON降解方式的不同可能引起生成的δ15NDON存在差异。PON在有氧条件下发生硝化降解时，由于富含14N的组分优先被释放，因此生成的DON组分的δ15N值较小，如2006年4月10m以上水体和2006年7月10m以上水体；而当PON在厌氧条件下发生反硝化降解时，富含15N的组分则优先被释放，从而使得生成的DON其δ15N较大，如2006年4月18m以下水体和2006年7月10m以下水体。 5. 纵向水体剖面上δ15NPON的显著变化来源于其组成的变化，并且不论是硝化细菌还是反硝化细菌，当它们作为PON的主要组分时均会造成δ15NPON的减小，如2006年7月和2007年3月中下部水体。 6. 三种氮形态同位素比值的结合能够更加有效地示踪有机质来源的变化。如2007年1月纵向水体剖面，整个水体剖面氮含量无明显变化，而氮同位素比值则有显著变化。20m处δ15NPON、δ15NNO3-和δ15NDON均在此发生转折，显示20m可能是外源输入与内部水体的分界层。此时，横向水体剖面上，采样点4处NO3-显著增加，而δ15NNO3-保持不变；δ15NDON显著减小。说明采样点4处可能有新的氮源出现。初步估计是由于先前网箱养鱼的积累影响还有高含量的NO3-，低δ15N值的DON输出。 以上的研究结果充分证实了有机质的稳定氮同位素比值的变化能够更加直接地用于追溯有机质的来源以及追踪有机质在湖泊水体中参与的生物地球化学循环作用。

贵阳市表层土壤重金属污染元素环境地球化学基线研究

贵阳市位于贵州省中部云贵高原东斜坡地带，地处东经106°07′至107°17′，北纬262°11′，至272°22′之间，属东部平原向西部高原的过渡地带，地形地貌多样，海拔高，纬度低，具有亚热带湿润温和型气候的特点，资源丰富，能源充足，自然环境得天独厚。本论文详细研究了贵阳市8046平方公里面积内表层土壤中砷、福、铬、铜、汞、镍、铅、锌8种重金属污染元素的环境地球化学特征，确定了土壤环境地球化学基线，并建立了判别自然的和人为的环境影响的地球化学指标，进而计算污染参数：重金属累计指数和污染程度，在此基础上进行了土壤重金属污染来源分析。取得认识如下：1、贵阳市表层土壤中重金属污染元素的均值、标准差、极值、主要含量区间分别是：砷18·ogmg／kg、11·57 mg／kg、79.30mg/kg、AS95.9％＜40mg/kg；福0.302mg／kg、0.363mg／kg、2.620mg／lcg、Cd95.7％＜1.000mg／kg；铬75.3mg／kg、37.3mg／kg、271.0mg／kg、Cr95.9％＜150.0mg／1cg；铜43．lmg／kg、30.3mg/kg、213.0mg瓜g，Cu94.6o／＜100mg／kg；铅43.2mg／kg、31.3mg／kg、318.9mg/kg，Pb95.5％＜100.0mg/kg；汞0.222mg／kg、0.531mg／kg、7.030mg／kg，Hg98.2％＜1.00Omg/kg；镍38.3mg/kg、14.9mg／kg、102.5mh/kg，Ni95.8%＜70mg/kg；锌84.7mkg、49.8mg／kg、385.0mg/kg，Zn93.4％＜150.0mg/kg。2、利用相对累计总量分析方法和相对累计频率分析方法确定贵阳市表层土壤中重金属元素的基线值和受人为影响的下限：砷为9.04mk和29.0mg/kg；福为0.068mg／kg和1 ．OIOms／kg；铬为44.0mg／kg和100.2mg/kg；铜为18.8mg/kg和68.4mg/kg；铅为14.8mg/kg和70.lmg／kg；汞为0.045mg／kg和0.530mkg；镍为17.0mg/kg和57.0mg/kg；锌46.3mg/kg和112.0mg/kg。3、对贵阳市表层土壤重金属含量进行地质累计指数分析，结果显示贵阳市的表层土壤中：41％未受砷污染，43％的在无污染到中度污染之间，14％的中度污染，只有2％的介于中度污染到强污染之间；40％未受福污染，19％无污染到中度污染之间，14％的中度污染，19％的介于中度污染到强污染之间，7％的强污染，1％的表层土壤强污染到极强污染之间；46％未受铬污染，47％在无污染到中度污染之间，6.8％的中度污染，0.2％介于中度污染到强污染之间；38％未受铜污染，38％在无污染到中度污染之间，22％的中度污染，2％的介于中度污染到强污染之间；18％未受铅污染，47％在无污染到中度污染之间，28％的中度污染，3％介于中度污染到强污染之间；12％未受元素汞污染，37％在无污染到中度污染之间，36％的中度污染，11％介于中度污染到强污染之间，2％的强污染，1％的介于强污染与极强污染之间，1％的极强污染；19.2％未受镍污染，63.7％在无污染到中度污染之间，16.8％的中度污染，0.3％介于中度污染到强污染之间；41％未受锌污染，50％在无污染到中度污染之间，7％的中度污染，2％介于中度污染到强污染之间。4、贵阳市表层土壤中重金属元素含量的污染程度计算显示：砷的污染程度最大为4，27，50.2％的表层土壤未受污染，97％的表层土壤污染程度小于2，总污染程度略大于O，即受到轻微污染；蝠的污染程度最大为12.1，57.9％的表层土壤未受污染，％％的表层土壤污染程度小于4，总污染程度大于。，即受到污染；铬的污染程度最大为2.01，69％的表层土壤未受到重金属元素铬的污染，30.6％的表层土壤受到轻微污染，总污染程度小于O，即未受到污染；铜的污染程度最大为5.09，53.2％的表层土壤未受到重金属元素铜的污染，总污染程度略大于0，即受到轻微污染；铅的污染程度最大为8.11，49.9％的表层土壤未受到重金属元素铅的污染，总污染程度略大于0，即受到轻微污染；汞的污染程度最大为45.87，56.1％的表层土壤未受到重金属元 素汞的污染。总污染程度大于0，即受到污染；镍的污染程度最大为1.56，64％的表层土壤未受到重金属元素镍的污染，总污染程度小于O，即未受到污染；锌的污染程度最大为2.85，77.8％的表层土壤未受到重金属元素锌的污染，总污染程度小于0，即未受到污染。综合考虑8种重金属污染元素，贵阳市40.2％的表层土壤无重金属元素污染，巧％的表层土壤在无污染到轻微污染之间，36.1的表层土壤轻微污染，7.2％的中度污染，1.4％的表层土壤严重污染。5、福和镍只存在较少的污染区域，其余六种元素都存在局部的重金属含量受人为因素影响。砷的污染区域主要集中在筑东部的马场和西部清镇的暗流、王家院等地；铬的污染区域主要集中筑南部的花溪马林、西部的暗流一酒坪等地；铜的污染区域则主要集中在筑南部的燕楼马林处；汞的污染区域分布在筑北开阳双流、筑西北六广以及筑中扎佐三片；铅的污染区域分布在筑东北的宅吉、城关；筑西麦格等处；而锌的污染区则集中在筑东北面的开阳花梨和城关。总体来说，镍、铜的含量是处于最安全的位置，而汞、铅的警戒区域面积很大，几乎函盖了全部研究区域，福次之，砷、锌、铬适中。6、贵阳市表层土壤中重金属污染元素的含量主要与矿山、长期的农业措施和燃煤带来的污染有关。所有重金属含量超标区几乎都对应于矿区，其污染可能来自于母岩，也可能来自矿区生产而导致的“三废”污染。汞、铅、镉的“警戒”区域面积较大，主要是由长期的农业污染造成，特别是磷肥和含污染元素的农药、除草剂等的施用，汞、隔“警戒”区域面积较大的原因还与燃煤后重金属的大气沉降有关。另外砷的污染也和燃煤后大气沉降有关。贵阳市表层土壤没有受到重金属污染元镍的污染。7、在本研究区域内，重金属含量呈现不同含量等级的土类是由于长时间受人为影响的结果，而重金属含量处于单一等级区间的土类则受人为因素影响较小，其含量区间反映了背景值含量范围。在贵阳市的表层土壤中，黄壤、石灰土、水稻土受人为影响较多，石质土、粗骨土、紫色土、黄棕壤受人为影响适中，沼泽土和山地草甸土受人为影响较少。8、本文建议：（1）在乌当区金华镇三铺村、修文县久长镇新隆村、白云区牛场乡小山村、修文县扎佐镇丁官村、修文县大石乡天桥村、开阳县双流镇凉水井村、修文县六广镇滨江村这几个综合污染较为严重的区域采取政府宏观调控手段，指导当地农户进行绿化苗木、花卉等不进入食物链的植物，或者在合适的地方，进行退耕还林，种植生态林。同时建议有关部门在这些区域开展土壤重金属治理工作；（2）在清镇市的暗流一卫城、王家院、水塘以及开阳县马场一哨上等砷含量较高区域种植旱生禾谷类食用籽粒的作物，如小麦、玉米、高粱等，不能种植水生作物和叶菜类作物；在北部开阳双流片、西北部修文六广一大石片、筑中扎佐一牛场片汞含量较高区域推广竺麻的种植；在东北部开阳花梨一城关锌含量较高区域建议农户种植玉米；在开阳的宅吉一龙水、城关和清镇的麦格片区铅含量较高区域，大力发展烟草的种植；在修文久长、大石、开阳城关一马场、清镇麦格、乌当水田一新堡等搞含量较高地区推荐种植豆科食用籽粒作物。9、综合考虑国家《土壤环境质量标准（GB15618一1995）》中规定监测的8种重金属污染元素，污染程度（Cd）的判别指标可以定量化为：Cd≤O：无污染；O＜Cd燕1无污染到轻微污染；1＜Cd≤5：轻微污染：5＜Cd≤10中度污染；Cd＞10：严重污染。