Vibrational predissociation spectroscopy of mass-selected ionic clusters

This thesis presents structural investigations of molecular ions and ionic clusters using vibrational predissociation spectroscopy. Experimentally, a pulsed beam of the mass-selected ion is crossed by a tunable infrared laser beam generated by a Nd:YAG pumped LiNbO_3 optical parametric oscillator. The resulting fragment ion is mass-analyzed and detected, with its intensity as a function of the laser wavelength being the "action" spectrum of the parent ion. In the case of SiH_7^+, we observed a vibrational band centered at 3866 cm^(-1) with clear P, Q, R branches, which is assigned as a perturbed H_2 stretch. The absence of a second H_2 band suggests that the ion forms a symmetric complex with a structure H_2•SiH_3^+•H_2 , in contrast to the species CH_7^+, which has the structure CH_5^+•H_2. The infrared spectra of NO_2^+(H_2O)_n clusters exhibit a marked change with cluster size, indicating that an intracluster reaction occurs with sufficient solvation. Specifically, in NO_2^+(H_2O)_n clusters where n≤3, H_2O binds to a nitronium ion core; but at n=4 the NO_2^+ reacts, transforming the cluster to a new structure of H_3O^+•(H_2O)_(n_2)•HNO_3. For protonated chlorine nitrate, we have observed two distinct isomers previously predicted by ab initio calculations: NO_2^+•(HOC1), the lowest energy isomer, and (ClO)(HO)NO^+, a covalently bonded isomer about 20 kcal/mol higher in energy. Both isomers decompose to NO_2^+ and HOCl upon photo-excitation. These results for HClONO_2^+ lend strong support to the involvement of an ionic mechanism in the reaction of ClONO_2 on polar stratospheric cloud surfaces, a critical step in the dramatic springtime depletion of ozone over Antarctica. Current research activities on halide-solvent clusters and metal-ligand complexes as well as technological improvements of the apparatus are also discussed.

Tratamento de efluentes líquidos na Estação Antártica Comandante Ferraz (EACF): avaliação da aplicabilidade do processo eletrolítico.

Esta pesquisa enfoca o uso do processo eletrolítico, como alternativa para tratamento de efluentes líquidos na Estação Antártica Comandante Ferraz (EACF), considerando as limitações ambientais locais e aspectos de consumo de energia. Este processo, classificado como não convencional, vem sendo estudado pela comunidade científica nacional e internacional para tratamento de diversos efluentes, inclusive esgotos domésticos, apresentando várias vantagens que estimularam a verificação de sua aplicabilidade para as condições peculiares da EACF. Foram realizados ensaios, em escala de laboratório, com esgotos domésticos coletados em um condomínio no Rio de Janeiro, usando reatores eletrolíticos com capacidade de 4 L, com eletrodos de desgaste de alumínio (Al) e de ferro (Fe), distância entre as placas de 0,9 cm e 1,8 cm, temperaturas na faixa de 7C a 22C, e ensaios para verificação da sua eficiência, por meio de parâmetros como DQO, DBO5, SST, turbidez e volume de lodo gerado. Sob temperatura de 15C e condições de condutividade da ordem de 900 S/cm, estimada para os esgotos da EACF, aplicando densidade de corrente de 22,9 A/m2, 4,5 V, tempo de retenção de 25 min, os resultados apresentaram valores de DQO no efluente tratado de 65 mg/L(redução de 89%), DBO de 56 mg/L (redução de 64 %), SST de 8 mg/L, com turbidez de 11,3 uT e, após filtração, turbidez de 3,2 uT, consumo de energia de 0,8 Wh/L. O aspecto é límpido e a qualidade final obtida é compatível para ser submetida a tratamento de desinfecção. A partir dos dados obtidos, foram avaliadas por meio de pré-projeto: a viabilidade de sua implantação em container, a estimativa de consumo de energia e de lodo gerado, requisitos de manutenção, operação, além da sugestão de monitoramentos e de medidas de mitigação de impactos ambientais associados à respectiva instalação.

Mechanics of deformable glacier beds

My focus in this thesis is to contribute to a more thorough understanding of the mechanics of ice and deformable glacier beds. Glaciers flow under their own weight through a combination of deformation within the ice column and basal slip, which involves both sliding along and deformation within the bed. Deformable beds, which are made up of unfrozen sediment, are prevalent in nature and are often the primary contributors to ice flow wherever they are found. Their granular nature imbues them with unique mechanical properties that depend on the granular structure and hydrological properties of the bed. Despite their importance for understanding glacier flow and the response of glaciers to changing climate, the mechanics of deformable glacier beds are not well understood.

Our general approach to understanding the mechanics of bed deformation and their effect on glacier flow is to acquire synoptic observations of ice surface velocities and their changes over time and to use those observations to infer the mechanical properties of the bed. We focus on areas where changes in ice flow over time are due to known environmental forcings and where the processes of interest are largely isolated from other effects. To make this approach viable, we further develop observational methods that involve the use of mapping radar systems. Chapters 2 and 5 focus largely on the development of these methods and analysis of results from ice caps in central Iceland and an ice stream in West Antarctica. In Chapter 3, we use these observations to constrain numerical ice flow models in order to study the mechanics of the bed and the ice itself. We show that the bed in an Iceland ice cap deforms plastically and we derive an original mechanistic model of ice flow over plastically deforming beds that incorporates changes in bed strength caused by meltwater flux from the surface. Expanding on this work in Chapter 4, we develop a more detailed mechanistic model for till-covered beds that helps explain the mechanisms that cause some glaciers to surge quasi-periodically. In Antarctica, we observe and analyze the mechanisms that allow ocean tidal variations to modulate ice stream flow tens of kilometers inland. We find that the ice stream margins are significantly weakened immediately upstream of the area where ice begins to float and that this weakening likely allows changes in stress over the floating ice to propagate through the ice column.

Características biogeoquímicas da interação atmosfera criosfera na Antártica ocidental

O manto polar antártico retêm informação paleoclimatologica por entres suas camadas de neve e gelo. O gelo antártico tem revelado a base de dados paleoclimática de maior resolução para os últimos 800 mil anos. Os padrões de transporte atmosférico refletem a composição e a fonte do particulado encontrado na neve e no gelo do continente Antártico. Estando relacionado a processos climáticos, as características desse transporte alteram em quantidade e qualidade as espécies químicas que se depositam sobre o manto de gelo. Dessa forma, o estudo dos depósitos de particulado ao longo das camadas de neve/gelo na Antártica pode sugerir mudanças nos padrões de transporte atmosférico. Atualmente a comunidade científica discute as diferenças de padrões climáticos entre o leste e o oeste antártico. Enquanto de forma geral observa-se instabilidade no setor oeste, o clima da antártica oriental demonstra relativa estabilidade climática. Neste estudo, analisamos dois testemunhos de gelo recente de duas regiões com características climáticas diferentes do continente Antártico. No Platô Detroit situado na Península Antártica (6410′S/0600′O), analisamos a variabilidade de Black Carbon (BC) ao longo de 20 metros de neve. O BC encontrado na Península Antártica apresentou baixas concentrações comparáveis as encontradas no gelo do Artico período pré-industrial. Nossos resultados sugerem que sua variabiliade corresponde à sazonalidade dos períodos de queimada nos continentes do Hemisfério Sul. No interior do continente Antártico, analisamos o particulado em geral por um processo de microanálise ao longo de um testemunho de 40 metros extraído em Mont Johns (79o55′S/09423′O). Encontramos uma tendência negativa na deposição de poeira mineral (AlSi) entre 1967 e 2007. Nossos resultados sugerem que esta tendência seja resultado de um crescente isolamento atmosférico da região central do continente antártico pelo aumento da intensidade dos ventos ao redor da Antártica. Este aumento na intensidade dos ventos reflete por sua vez o resfriamento da alta atmosfera no centro antártico causado pela depleção da camada de ozônio na região. Adicionalmente, amostras de diferentes microambientes de Patriot Hills (8018′S/08121′O) foram coletadas de maneira asséptica para análise microbiológica. As amostras foram cultivadas em meio R2 e paralelamente o DNA total extraído foi sequenciado pela técnica de pirosequenciamento. Os resultados preliminares desta analise mostram grande riqueza de espécies dos mais variados grupos. Os resultados deste trabalho caracterizam três diferentes parâmetros relacionados a deposição atmosférica em duas áreas pouco exploradas e de grande interesse científico do continente antártico.

Modelagem sedimentar de sistemas deltaicos altamente eficientes: aplicação para o preenchimento sedimentar do terciário superior da bacia de Bengala, porção nordeste da Índia

A bacia de Bengala, localizada a Nordeste da Índia tem uma história evolutiva extraordinária, diretamente controlada bela fragmentação do Gondwana. O início da formação desta bacia é considerada como sendo relacionada ao final do evento da quebra, datado em 126 Ma quando a Índia separou do continente Antártico e da Austrália. Desde então, a placa continental Indiana viajou do pólo sul a uma velocidade muito rápida (16 cm/a) chocando-se com o hemisfério norte e fundindo-se com a Placa Eurasiana. Durante a viagem passou por cima de um hot spot, onde hoje estão localizadas as ilhas Seicheles, resultando em um dos maiores derrames de lava basáltica do mundo, conhecido como Deccan Trap. Na região onde a bacia de Bengala foi formada, não houve aporte significativo de sedimentos siliciclásticos, resultando na deposição de uma espessa plataforma carbonática do Cretáceo tardio ao Eoceno. Após este período, devido a colisão com algumas microplacas e a amalgamação com a Placa Eurasiana, um grande volume sedimentar siliciclástico foi introduzido para a bacia, associado também ao soerguimento da cadeia de montanhas dos Himalaias. Atualmente, a Bacia de Bengala possui mais de 25 km de sedimentos, coletados neste depocentro principal. Nesta dissertação foram aplicados conceitos básicos de sismoestratigrafia na interpretação de algumas linhas regionais. As linhas sísmicas utilizadas foram adquiridas recentemente por programa sísmico especial, o qual permitiu o imageamento sísmico a mais de 35km dentro da litosfera (crosta continental e transicional). O dado permitiu interpretar eventos tectônicos, como a presença dos Seawards Dipping Reflectors (SDR) na crosta transicional, coberto por sedimentos da Bacia de Bengala. Além da interpretação sísmica amarrada a alguns poços de controle, o programa de modelagem sedimentar Beicip Franlab Dionisos, foi utilizado para modelar a história de preenchimento da bacia para um período de 5,2 Ma. O nível relativo do nível do mar e a taxa de aporte sedimentar foram os pontos chaves considerados no modelo. Através da utilização dos dados sísmicos, foi possível reconhecer dez quebras de plataformas principais, as quais foram utilizadas no modelo, amarrados aos seus respectivos tempos geológico, provenientes dos dados dos poços do Plioceno ao Holoceno. O resultado do modelo mostrou que a primeira metade modelada pode ser considerada como um sistema deposicional retrogradacional, com algum picos transgressivos. Este sistema muda drasticamente para um sistema progradacional, o qual atuou até o Holoceno. A seção modelada também mostra que no período considerado o total de volume depositado foi em torno de 2,1 x 106 km3, equivalente a 9,41 x 1014 km3/Ma.

Emissões atmosféricas e implicações potenciais sobre a biota terrestre devido as atividades antrópicas na Baía do Almirantado/ Ilha Rei George Antártica

Neste trabalho foi realizado um estudo sobre o impacto sobre a atmosfera e a biota terrestre devido às emissões antrópicas na Baia do Almirantado/Ilha Rei George Antártica. Foram monitoradas as emissões dos compostos orgânicos voláteis e semi-voláteis, tanto nas fontes emissoras como no entorno da Estação Antártica Comandante Ferraz e estimadas as emissões dos navios, dos geradores a diesel e da incineração de lixo. Na avaliação do entorno, coletaram-se amostras de ar, neve e penas de aves. Com os resultados das emissões, do estudo topográfico e da meteorologia, realizou-se uma modelagem de plumas gaussiana para avaliar os impactos. Quatro cenários foram avaliados: dois com a presença dos navios NApOc Ary Rongel e Maximiano apresentaram concentrações máximas de até 356 g m-3 de COV e 18 g m-3 de material particulado, enquanto os demais, sem a presença dos navios, apenas considerando as estações de pesquisa EACF e Arctowski, apresentaram concentrações máximas de até 2,5 g m-3 de COV e 1,3 g m-3 de material particulado. Amostras de COV coletadas foram compatíveis com o cenário mais crítico. O estudo de correlação para carbonilas e HPA atmosférico e Carbono elementar e HPA, depositados em neve, apontaram a EACF como a principal fonte de emissão. As concentrações de levoglucosano detectadas a aproximadamente 2 km da EACF apontaram para a prática de incineração de lixo da EACF. Todas as áreas de interesse biológicos, anteriormente mapeados, dentro da AAEG, são vulneráveis às emissões antrópicas, como sugeriu o modelo de dispersão e a sobreposição dos resultados encontrados.

As aves antárticas estão livres de hemoparasitos? Um estudo de caso de pinguins (Pygoscelis spp.) e de skuas (Catharacta spp.) antárticos da Baía do Almirantado, Ilha Rei George, Antártica.

O parasitismo é uma importante força seletiva em populações, assim como a competição e a predação. Os parasitos sanguíneos podem afetar a coloração da plumagem, a seleção sexual e o sucesso reprodutivo em aves. As aves da região Antártica têm sido mencionadas na literatura como livres de hemoparasitos. A Baía do Almirantado, na Ilha Rei George, Península Antártica, é a maior Baía da região, abrigando diferentes espécies de aves durante o período reprodutivo. Dentre elas, estão duas espécies de skuas, as mais frequentes da Antártica, skua-sub-antártica (Catharacta lonnbergi) e skua-polar-do-sul (C. maccormicki) e três espécies de pinguins, pinguim-antártico (Pygoscelis antarctica), pinguim-papua (P. papua) e pinguim-de-adélia (P. adeliae). Skuas e pinguins são aves que se dispersam durante o inverno austral, podendo ser potenciais reservatórios e transmissores de parasitos, embora resultados negativos de hemoparasitos tenham sido encontrados para diversas outras aves marinhas e também para a região Antártica. O objetivo do presente trabalho foi investigar a presença de hemoparasitos em pinguins e skuas antárticos na Baía do Almirantado. Amostras de lâminas de esfregaço sanguíneo e de sangue para análises moleculares de pesquisa de Plasmodium/Haemoproteus foram coletadas em dois períodos reprodutivos, de dezembro de 2010 a março de 2011 e de dezembro de 2011 a fevereiro de 2012. Um total de 185 amostras de aves foram coletadas, incluindo 120 pinguins e 65 skuas. Skuas foram tiveram resultados negativos para hemoparasitos. As três espécies de pinguins foram positivas para Plasmodium/Haemoproteus , via técnica molecular, incluindo dois P. papua,dois P. antarctica etrês P. adeliae. Apenas um indivíduo confirmado positivo pela técnica molecular, pertencente a P. papua, foi positivo utilizando a técnica de esfregaço sanguíneo, com diagnóstico de Plasmodium sp. Não houve diferença significativa entre indivíduos machos e fêmeas das espécies parasitadas, assim como entre adultos e filhotes. As aves parasitadas (n=7), foram categorizadas abaixo do peso (n=5) e acima do peso (n=2). O presente estudo é o primeiro a relatar hemoparasitos na região Antártica e também é o primeiro registro de presença de hemoprotozoários para as três espécies de pinguins analisadas. A ausência de hemoparasitos em aves antárticas tem sido justificada pela ausência de potenciais vetores na região. Portanto, é possível que os pinguins parasitados tenham adquirido a infecção durante a dispersão por ocasião do inverno austral. No entanto, skuas antárticas também são aves migratórias, que podem atingir regiões com potenciais vetores reconhecidos, mas nunca foram diagnosticadas com hemoparasitos, o que foi reforçado pelos resultados negativos do presente estudo. Nesse caso, acredita-se que skuas, podem ter um sistema imune competente ou que a ausência de hemoparasitos nessas aves seja justificada por confinamentos filogenéticos entre parasito-hospedeiro. Entretanto, pouco se sabe sobre a existência de vetores na Antártica, rotas migratórias das aves da região e especificidade parasito-hospedeiro. Os resultados inéditos encontrados no presente estudo devem, portanto, servir como ponto de partida para o entendimento das interações parasito-hospedeiro, de forma a contribuir para a preservação do ambiente antártico.

Elementos-traço (mercúrio total, selênio e cobre) em penas de pinguins do gênero Pygoscelis da Ilha Rei George, Antártica

Este estudo teve como objetivo avaliar a magnitude da exposição de pinguins do gênero Pygoscelis da Antártica ao mercúrio total (HgT), selênio (Se) e cobre (Cu) e verificar a variabilidade destes elementos-traço de acordo com suas características biológicas, para tal foram utilizadas penas do peito de Pygoscelis papua (n=30), P. antarctica (n=21) e P. adeliae (n=48) que corresponderam àquelas coletadas em animais da Ilha Rei George, Antártica. Encontrou-se níveis aparentemente inferiores de HgT e Se em P. papua tendo também sido a espécie que mais se distinguiu das outras duas. Além disto, houve correlação entre os níveis de HgT e Se para as espécies P. antarctica e P. adeliae indicando que é possível que ocorra nos pinguins um processo de destoxificação do mercúrio orgânico por meio do selênio, porém isto não pôde foi confirmado. Ressalta-se que o atual estudo é o primeiro a relatar níveis de HgT em penas do peito da espécie P. antarctica, sendo esta informação relevante para o entendimento e conservação desta espécie de pinguim da Antártica. De modo geral o cobre (8346/32545 ng/g p.s. mín/máx) foi o elemento que apareceu em concentrações maiores se comparado ao selênio (618,7/7923,5 ng/g p.s. mín/máx) e mercúrio total (114,6/1180,2 ng/g p.s. mín/máx). Estas elevadas concentrações de cobre nas penas possivelmente se deve a incorporação via alimentação composta essencialmente de krill, que é um crustáceo de altas concentrações deste elemento essencial. Genericamente foi possível observar que todas as informações reportadas no atual trabalho, tais como as correlações entre os elementos-traço (HgT e Se) e características biológicas, mostram que as três espécies de pinguins analisadas seguem padrões distintos de distribuição de elementos-traço possivelmente porque apresentam dieta diferenciada, além disto, é provável que as características individuais influenciem nestes padrões, e por isto devem ser avaliadas para um melhor entendimento da distribuição dos elementos-traço nestes animais. Observa-se que as concentrações do elemento-traço não essencial HgT aparentemente não constituiu uma ameaça aos pinguins porque foi inferior ao nível considerado prejudicial a aves, enquanto o selênio é um elemento que deve ser constantemente monitorado pois exibiu concentrações próximas àquelas considerada danosa para aves quando incorporadas via dieta. Verificou-se que a presença dos elementos-traço não constitui uma ameaça a saúde dos Pygoscelis da Ilha Rei George, apesar disso, faz-se necessária a realização de um programa de monitoramento constante nesta região, que é uma área ainda considerada como não impactada pela ação antrópica.

Avaliação do potencial fotoprotetor de extratos de musgos e investigação de seus riscos toxicológicos

A radiação ultravioleta (UV) induz diversos efeitos nocivos nos organismos e a quantidade desta radiação que atinge a biosfera é afetada pela concentração de ozônio, latitude, altitude, clima e reflexão especular. As respostas de briófitas em relação aos efeitos da radiação UV e a presença de compostos que absorvem esta radiação têm sido estudadas. Sanionia uncinata, Holomitriopsis laevifolia e Leucobryum laevifolium são espécies de musgos encontrados em locais expostos a alta incidência de radiação UV e com habitats distintos. Considerando que as respostas de musgos contra os efeitos da radiação UV e seus mecanismos de proteção ainda são pouco caracterizados, o objetivo deste estudo foi investigar o potencial fotoprotetor e possíveis riscos toxicológicos associados aos extratos dos musgos S. uncinata, proveniente da Antártica e H. laevifolia e L. laevifolium, proveniente do Amazonas. Seus extratos metanólico (EM), aquoso (EA), hidroalcoólico (EH) e etanólico (EE) foram estudados com a caracterização química por absorção ao UV e visível e pela cromatografia líquida de alta eficiência; quantificação do índice total de compostos fenólicos; determinação da capacidade captadora do radical 2,2-difenil-1-picril-hidrazila a fim de avaliar as atividades antioxidantes; avaliação do potencial de fotoproteção cutânea pela determinação do fator de proteção solar; avaliações do potencial mutagênico e citototóxico, através do ensaio de Salmonella/microssoma, utilizando as cepas TA97, TA98, TA100, TA102 e TA104; do potencial fotomutagênico através do ensaio de fotomutagenicidade, usando as cepas TA102 e TA104; e investigação dos efeitos genotóxicos e fotogenotóxicos, pelo ensaio de micronúcleo e fotomicronúcleo, respectivamente, usando diferentes linhagens celulares estabelecidas. Foram encontradas atividades fotoprotetoras e antioxidantes e observou-se que os extratos se apresentaram singulares devido a sua composição química. Os resultados fotoprotetores, além dos mutagênicos/fotomutagênicos, genotóxicos/fotogenotóxicos e suas respectivas avaliações citotóxicas também permitiram selecionar extratos e suas concentrações, como promissores candidatos em fotoproteção Assim, os EA e EH de H. laevifolia e L. laevifolium apresentam, no geral, os resultados mais significativos, tornando-se potenciais para avaliações refinadas em fotoproteção e na separação de componentes que possam levar a futuras aplicações como antioxidantes e protetores solares ou como adjuvantes.

Antarctic expeditions in search of living resources

This paper deals in general terms with the historical expeditions to the Antarctica by various explorers leading to the exploration and identification of various living resources of the Antarctica and also a cautionary note not to pollute or disturb the existing ecosystem either for economic or political reasons.

Las macroalgas marinas bentónicas de la Argentina

Las algas que proliferan en el fondo marino se denominan macroalgas marinas bentónicas y se clasifican en tres grandes grupos: las rojas (Rhodophyta), las de color pardo (Phaeophyta o Phucophyta) y las verdes (Chlorophyta). Cuando las plantas forman grandes poblaciones -como los bosques de Macrocystis pyrifera o las praderas de Lessonia nigrescens o Durvillaea antarctica - se las puede observar aun en los momentos de marea alta. Este artículo de divulgación científica incluye información sobre las características morfológicas, las provincias fitogeográficas, la distribución geográfica, y la biodiversidad existente en las principales macroalgas de la Argentina (océano Atlántico sudoccidental), así como otras lecturas sugeridas sobre la temática.

Lipase-catalyzed synthesis of biodiesel from acid oil in fixed bed reactor

Acid oil, which is a by-product in vegetable oil refining, mainly contains free fatty acids (FFAs) and acylglycerols and is a feedstock for production of biodiesel fuel now. The transesterification of acid oil and methanol to biodiesel was catalyzed by immobilized Candida lipase in fixed bed reactors. The reactant solution was a mixture of acid oil, water, methanol and solvent (hexane) and the main product was biodiesel composed of fatty acid methyl ester (FAME) of which the main component was methyl oleate. The effects of lipase content, solvent content, water content temperature and flow velocity of the reactant on the reaction were analyzed. The experimental results indicate that a maximum FAME content of 90.18% can be obtained in the end product under optimum conditions. Most of the chemical and physical properties of the biodiesel were superior to the standards for 0(#) diesel (GB/T 19147) and biodiesel (DIN V51606 and ASTM D6751).

Conversion of Soybean oil to Biodiesel Fuel with Immobilized Candida Lipase on Textile Cloth

The characteristic of biodiesel fuel production from transesterification of soybean oil is studied. The reactant solution is the mixture of soybean oil, methanol, and solvent. A new lipase immobilization method, textile cloth immobilization, was developed in this study. Immobilized Candida lipase sp. 99-125 was applied as the enzyme catalyst. The effect of flow rate of reaction liquid, solvents, reaction time, and water content on the biodiesel yield is investigated. Products analysis shows that the main components in biodiesel are methyl sterate, methyl hexadecanoate, methyl oleate, methyl linoleate, and methyl linolenate. The test results indicate that the maximum yield of biodiesel of 92% was obtained at the conditions of hexane being the solvent, water content being 20 wt%, and reaction time being 24 h.

西南极南设得兰群岛中新生代火山岩基底沉积学及其大地构造制约

Livingston Island, the second island of South Shetland Island, constains Mesozoic-Cenozoic basement, Mesozoic-Cenozoic volcanic sequences, plutonic intrusions and post-subduction volcanic rocks, which document the history and evolution of an important part of the South Shetland Islands magmatic arc. The sedimentary sequence is named the Miers Bluff Formation (MBF) and is interpreted as turbidite since the first geological study on South Shetland Islands, and is interpreted as turbidite. It base and top are not exposed, but a thickness of more than 3000m has been suggested and seems plausible. The turbidite is overlain by Mid - Cretaceous volcanic rocks and intruded by Eocene tonalites. The age of the Miers Bluff Formation is poorly constrained Late Carboniferous -Early Triassic. Sedimentary Environment, tectonic setting and forming age of sedimentary rocks of the Miers Bluff Formation were discussed by means of the methods of sedimentology, petrography and geochemistry, combinig with the study of trace fossils and microfossil plants. The following conclusions are obstained. A sedimentary geological section of Johnsons Dock is made by outside measuring and watching, and then according the section, the geological map near the Spanish Antarctic station was mapped. Four pebbly mudstone layers are first distinguished, which thickness is about 10m. The pebbly mudstone is the typical rock of debris flow, and the depostional environment of pebbly mudstone may be the channel of mid fan of submarine fan. The sedimentsry structural characteristics and size analysis of sandstones show the typical sedimentary feature of turbidity flow and the Miers Bluff Formation is a deep-water turbidite (include some gravity-flow sediments). The materials of palaeocurrents suggest the continental slope dip to southeast, and indicate the provenance of turbidity sediment in the northwest area. By facies analysis, six main facies which include seven subfacies were recognized, which are formed in mid-fan and lower-fan of submarine, meanwhile, the sedimentary features of each facies and subfacies are summarized. The study of clastic composition, major elements, trace elements and rare earth elements indicates the forming setting of the Miers Bluff Formaton is active continental margin and continental island arc and the provenance is dissected magmatic arc which main composition is felsic gneiss. Many trace fossils of the whole succession were found in the turbidites of the Miers Bluff Formation. All these trace fossils are deep sea ichnofossils. There are fifteen ichnogenus, sixteen ichnospecies. Moreover, a new trace fossil was found and a new ichnogenus and new ichnospecies was proposed - Paleaichnus antarctics ichnogen, et ichnosp, nov.. Except the new ichnogenus and ichnospecies, others had been found in deep-sea flysch turbidites. Some are in mudstone and are preserved in the cast convex of overlying sandstone sole, they formed before turbidity flows occurred and belong to the high-different Graphoglyptida of fiysch mudstone. Others as Fucusopsis and Neonereites are preserved in sandstones and stand for trace assemblages after turbidity sedimentation. These trace fossils are typical members of abyssal "Nereites" ichnofacies, and provide for the depositional environment of the Miers Bluff Formation. Fairly diverse microfossil plants have been recovered from the Miers Bluff Formation, Livingston Island, including spores, pollen, acritarchs, wood fragments and cuticles. Containing a total of about 45 species (forms) of miospores, the palynofiora is quantitatively characterized by the dominance of non-striate bisaccate pollen, but spores of pteridophytes and pollen of gymnosperms are proportionate in diversity. It is somewhat comparable to the subzone C+D of the Alisporites zone of Antarctica, and the upper Craterisporites rotundus zone and the lower Polycingulatisporites crenulatus zone of Australia, suggesting a Late Triassic (possibly Norian-Rhaetian) age, as also evidenced by the sporadic occurrence of Aratrisporites and probable Classopollis as well as the complete absence of bisaccate Striatiti. The parent vegetation and paleoclimate are preliminarily deduced. At last, the paper prooses the provenance of sedimentary rocks of the Miers Bluff Formation locates in the east part to the southern Chile(or Southern South American). In the Triassic period, contrasting with New Zealand, Australia and South American of the Pacific margin of Gondwanaland, the Miers Bluff Formation is deposited in the fore-arc basin or back-arc basin of magmatic arc.

东南极格罗夫山地区的土壤特征及其环境研究

The Grove Mountains, including 64 nunataks, is situated on an area about 3200km2 in the inland ice cap of east Antarctica in Princess Elizabeth land (72o20'-73°101S, 73°50'-75o40'E), between Zhongshan station and Dome A, about 450km away from Zhongshan station (69°22'S, 76°22'E). Many workers thought there was no pedogenesis in the areas because of the less precipitation and extreme lower temperature. However, during the austral summer in 1999-2000, the Chinaer 16 Antarctic expedition teams entered the inland East Antarctica and found three soil spots in the Southern Mount Harding, Grove Mountains, East Antarctica. It is the first case that soils are discovered in the inland in East Antarctica. Interestingly, the soils in this area show clay fraction migration, which is different from other cold desert soils. In addition, several moraine banks are discovered around the Mount Harding. The soil properties are discussed as below. Desert pavement commonly occurs on the three soil site surfaces, which is composed of pebbles and fragments formed slowly in typical desert zone. Many pebbles are subround and variegated. These pebbles are formed by abrasion caused by not only wind and wind selective transportation, but also salt weathering and thaw-freezing action on rocks. The wind blows the boulders and bedrocks with snow grains and small sands. This results in rock disintegration, paved on the soil surface, forming desert pavement, which protects the underground soil from wind-blow. The desert pavement is the typical feature in ice free zone in Antarctica. There developed desert varnish and ventifacts in this area. Rubification is a dominant process in cold desert Antarctic soils. In cold desert soils, rubification results in relatively high concentrations of Fed in soil profile. Stained depth increases progressively with time. The content of Fed is increasing up to surface in each profile. The reddish thin film is observed around the margin of mafic minerals such as biotite, hornblende, and magnetite in parent materials with the microscope analyzing on some soil profiles. So the Fed originates from the weathering of mafic minerals in soils. Accumulations of water-soluble salts, either as discrete horizons or dispersed within the soil, occur in the soil profiles, and the salt encrustations accumulate just beneath surface stones in this area. The results of X-ray diffraction analyses show that the crystalline salts consist of pentahydrite (MgSO4-5H2O), hexahydrite (MgSO4-6H2O), hurlbutite (CaBe2(PO4)2), bloedite (Na2Mg(S04)2-4H2O), et al., being mainly sulfate. The dominant cations in 1:5 soil-water extracts are Mg2+ and Na+, as well as Ca2+ and K+, while the dominant anion is SO42-, then NO3-, Cl- and HCO3-. There are white and yellowish sponge materials covered the stone underside surface, of which the main compounds are quartz (SiO2, 40.75%), rozenite (FeSOKkO, 37.39%), guyanaite (Cr2O3-1.5H2O, 9.30%), and starkeyite (MgSO4-4H2O, 12.56%). 4) The distribution of the clay fraction is related to the maximum content of moisture and salts. Clay fraction migration occurs in the soils, which is different from that of other cold desert soils. X-ray diffraction analyses show that the main clay minerals are illite, smectite, then illite-smectite, little kaolinite and veirniculite. Mica was changed to illite, even to vermiculite by hydration. Illite formed in the initial stage of weathering. The appearance of smectite suggests that it enriched in magnesium, but no strong eluviation, which belongs to cold and arid acid environment. 5) Three soil sites have different moisture. The effect moisture is in the form of little ice in site 1. There is no ice in site 2, and ice-cement horizon is 12 cm below the soil surface in site 3. Salt horizon is 5-10 cm up to the surface in Site 1 and Site 2, while about 26cm in site 3. The differentiation of the active layer and the permafrost are not distinct because of arid climate. The depth of active layer is about 10 cm in this area. Soils and Environment: On the basis of the characteristics of surface rocks, soil colors, horizon differentiation, salt in soils and soil depth, the soils age of the Grove Mountains is 0.5-3.5Ma. No remnants of glaciations are found on the soil sites of Mount Harding, which suggests that the Antarctic glaciations have not reached the soil sites since at least 0.5Ma, and the ice cap was not much higher than present, even during the Last Glacial Maximum. The average altitude of the contact line of level of blue ice and outcrop is 2050m, and the altitude of soil area is 2160m. The relative height deviation is about 110m, so the soils have developed and preserved until today. The parental material of the soils originated from alluvial sedimentary of baserocks nearby. Sporepollen were extracted from the soils, arbor pollen grains are dominant by Pinus and Betula, as well as a small amount Quercus, Juglans, Tilia and Artemisia etc. Judging from the shape and colour, the sporepollen group is likely attributed to Neogene or Pliocene in age. This indicates that there had been a warm period during the Neogene in the Grove Mountains, East Antarctica.